酶工程在农产品加工上的应用

酶工程是指在一定的生物反应器内，利用酶的

催化作用，将相应的原料转化成有用物质的技术，是将酶学理论与化工技术结合而形成的新技术。酶工程包括自然酶的开发及应用，固定化酶、固定化细胞、多酶反应器（生物反应器）、酶传感器等。酶是生物细胞产生的有催化活性的蛋白质或多肽，它参与农产品加工过程中的各种化学变化。由于酶的作用具有专一性强，催化效率高，作用条件温和等特点，酶的应用不仅可增强产量，提高质量，降低原材料和能源消耗，改善劳动条件，降低成本，而且可以生产出用其它方法难以得到的产品，促进新产品、新技术和新工艺迅速发展。随着现代生物技术的兴起，酶工程技术应运而生，并在制药业、食品工业和农产品加工业显示出强大的生命力。该文主要介绍酶工程技术在农产品加工方面的应用。

１　酶工程在用农产品开发生物活性肽方面的应用

以前，人们认为氨基酸是人体吸收蛋白质的主

要途径，随着研究发现，蛋白质经消化道中的酶水解后，主要以小肽的形式吸收，比完全游离的氨基酸更易吸收利用。这一发现，启发了科研工作者采用酶工程技术用蛋白质生产生物活性肽的新思路。生物活性肽是蛋白质中２０种天然氨基酸以不同排列组合方式构成的从二肽到复杂的线性或环形结构的不同肽类的总称，是源于蛋白质的多功能化合物。活性肽具有多种人体代谢和生理调节功能，易消化吸收，有促进免疫、激素调节、抗菌、抗病毒、降血压、降血脂等作用，且食用安全性高。生物活性肽主要是通过酶法降解蛋白质而制得。目前已从

大豆蛋白、玉米蛋白、牛奶蛋白、水产蛋白的酶解物中制得一系列功能各异的生物活性肽。

１．１用大豆生产大豆多肽大豆多肽是大豆蛋白质经蛋白酶水解后，分离、精制而得到的多肽混合物，以３￣６个氨基酸组成的小分子肽为主，还含有少量大分子肽、游离氨基酸、糖类和无机盐等成分。大豆肽的氨基酸组成与大豆蛋白质相同，且含量丰富，平衡良好，更易被人体吸收。大豆多肽具有降低胆固醇、降血压和促进脂肪代谢、活化双歧杆菌等生理功能以及无豆腥味、易溶于水、流动性好等良好的加工性能，可作为优良的保健食品素材。目前酶水解法是生产大豆蛋白肽的主要方法。

大豆蛋白质疏水性较强，水解过程中产生疏水性多肽的机会也较多，由于疏水性多肽具有苦味，产物苦味明显。随着水解度的增加，疏水性氨基酸（如亮氨酸、蛋氨酸）暴露越多，苦味也就越强。而当水解度非常高时，苦味肽被继续水解成分子量很小的短肽或游离氨基酸，这时苦味又会减弱或消收稿日期：２００８－０３－１２

作者简介：杨淑芳（１９５６－），女，高级工程师，研究方向为农业信息。

酶工程在农产品加工上的应用

杨淑芳

（天津市农业信息中心，天津　３００２０１）

摘　要：酶工程技术在农产品加工方面的应用越来越广泛，该文阐述了酶工程的概念及其在农产品加工方面的应用，提出了与生产实践相结合的实例；展望了酶工程技术在农产品加工领域中的美好发展前景。

关键词：酶工程；农产品加工

失。在大豆多肽的生产中，目前应用于研究和生产中的酶有碱性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶和复合酶等。文献报道采用中性蛋白酶、木瓜蛋白酶水解大豆蛋白，配合活性碳的吸附处理，可以消除由于疏水性肽带来的苦味。如李雄辉等人采用中性蛋白酶和木瓜蛋白酶双酶水解生产大豆肽，使大豆肽生成率达到６２．９％，游离氨基酸含量小于总蛋白质量的８％，平均肽键长度５￣８，分子质量２０００左右。双酶水解工艺既缩短了酶解时间、提高了蛋白质水解度，又减轻了产品苦味。周利亘、陈新峰等［２］采用双酶复合酶解、粉末活性炭脱色、超滤、真空浓缩和喷雾干燥等工艺，得到了基本无苦涩味的高品质大豆多肽。

１．２用玉米生产玉米多肽

玉米多肽主要来自玉米蛋白的水解产物，是由分子量很小但活性很高的短肽分子组成。玉米多肽易消化、吸收，具有消除疲劳、抗高血压和醒酒的功能，可用于功能食品的开发。制备玉米多肽通常采用的方法有酸碱降解法、微生物降解法和酶解法。由于酸碱法对蛋白质损害严重，故其应用受到限制；微生物降解法对于菌种的要求比较高，因此目前酶法水解玉米蛋白成为制取玉米多肽的主要方法。从酶解制取活性多肽的研究结果统计可知，通过选择不同的酶和控制不同酶解条件可释放出具有不同活性的多肽如玉米降压肽、谷氨酰胺活性肽、抗氧化肽、高Ｆ值低聚肽等。酶解玉米蛋白对生产高营养、易于吸收、高附加值的具有生物学功能特性的生物产品具有重要意义。酶解玉米蛋白制取玉米活性肽通常直接以玉米蛋白粉作为酶解底物。水解蛋白酶种类繁多，其中碱性蛋白酶使用较为频繁，如金英姿等采用碱性蛋白酶酶解玉米蛋白，研究了其水解玉米蛋白的最适作用条件，筛选出玉米

蛋白酶解的最佳条件。刘萍等［３］在玉米蛋白制备降血压肽的试验中对单一酶和复合酶进行比较，发现碱性蛋白酶单一水解玉米蛋白效果比复合酶好。

１．３用牛奶酪蛋白生产生物活性肽

（１）酪蛋白磷酸肽。近年来的研究表明，牛奶中的某些多肽以及一些从牛奶蛋白水解而得到的多肽，具有某些生物活性，对于人体健康十分有益。酪蛋白磷酸肽是以牛奶酪蛋白为原料，经蛋白酶水解，再经分离纯化而得到，分子量为２０００～４０００，具有天然生理活性。酪蛋白磷酸肽具有结合钙和促进钙吸收的功能，同时对金属元素如铁、锌、硒的吸收也有促进作用。制备酪蛋白磷酸肽通常采用的是具有较强专一性的胰蛋白酶、胃蛋白酶－胰蛋白酶、胰酶（胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的混合物）。也有人

探索了固定化蛋白酶水解酪蛋白的制备方法。目前一般采用具有单一性的蛋白酶来水解酪蛋白制备酪蛋白磷酸肽。广州轻工研究所生产的酪蛋白磷酸肽有效肽含量达８５ｇ／１００ｍＬ以上，加工性能稳定，已在市场上推出。

（２）糖巨肽。酪蛋白经凝乳酶处理制得糖巨肽。糖巨肽具有抗病毒、活化双歧杆菌等功能。

１．４用水产蛋白生产降血压肽

海洋生物蛋白资源是２ｌ世纪人类重要的蛋白类

食物及生物活性物质的重要来源。我国目前的海洋

生物蛋白资源总量在世界各国名列前茅。近年来，

许多科学家利用酶工程技术从海洋动物中分离活性

肽，并且取得了很大进展。这些活性肽结构复杂多

样，参与生物体的重要生命活动，具有重要的基础

研究及应用价值。利用酶工程技术从鱼、虾蛋白中

酶解制取了降血压肽，可抑制血管紧张素转移酶活

性，从而起到降低血压作用。如用金枪鱼蛋白制取

的Ｃ８肽，用沙丁鱼蛋白制取的Ｃ１１肽，用南极磷虾

蛋白制取的Ｃ３肽。另外，人们利用谷蛋白酶解制取

了类吗啡肽，该肽具有镇痛和促进胰岛素分泌等功

能；利用卵蛋白酶解制取了具有提高免疫调节功能

的卵白肽等。

２　酶工程新工艺在酿酒中的应用

早期的啤酒主要以麦芽为原料，成本较高。而

现在广泛利用各种原料如大米、玉米、小麦、杂粮

等作为辅料生产啤酒。使用辅料量一般占３０％左

右，不少工厂高达４０％￣５０％。提高辅料比，可降低

粮耗、降低成本；同时又能提高啤酒质量，使啤酒

清淡爽口，但需要外源酶，这就促进了现代酶工程

技术与传统啤酒酿造技术的结合。陈廷登等人研究

了以６０％大米为辅助原料，通过添加酵母提取物作

为补充氮源，用淀粉酶、糖化酶促进淀粉糊化、液

化和糖化的高辅料啤酒酿造新工艺。结果显示，该新

工艺在保证啤酒质量的同时，又降低了啤酒酿造成

本，具有显著的经济效益。这些辅料价值的实现，都

和淀粉酶作用分不开。辅料中的淀粉经过糊化后，在

淀粉酶的作用下水解成糊精和低聚糖，最终产物为

麦芽糖、麦芽三糖、麦芽五糖。淀粉酶水解淀粉产生

麦芽糖，可用来生产高麦芽糖浆、高纯度麦芽糖，医

用针剂麦芽糖，麦芽糖醇，麦芽糊精，啤酒等。

现代白酒和黄酒的生产，既要保持原酒的风味

特色，又要提高出酒率、简化操作，这就需要传统

生产工艺和现代技术相结合。目前，酶在这两种酒

的生产应用中已经很广泛。酿酒业中广泛应用的酶

主要是糖化酶、液化酶、纤维素酶、蛋白酶、酯化

酶等，具有酶活力强、用量少、使用方便等优点，

适量添加可提高出酒率和品质。糖化酶、液化酶是

白酒黄酒酿造中主要用酶，目前流行的生料酿酒和

液化法黄酒酿造也主要是利用这两种酶直接将淀粉

液化糊化糖化来代替蒸煮作用的原理，而通过酶的

固定化技术将它们固定在载体上，效果更好。

３　酶工程在开发功能性低聚糖中的应用

获得低聚糖的途径主要有：从天然植物中提

取、化学合成、酶工程等。以淀粉为原料生产低聚