论我国酶制剂工业的发展

论我国酶制剂工业的发展
王
睿，刘桂超
（南京农业大学生命科学学院，江苏
南京
210095）
摘要：分析了我国酶制剂工业的发展现状及酶制剂工业面临的主要问题，并介绍了酶制剂工业产品在生产生活中的应用，如在面包焙烤业、果蔬加工业、造纸业、啤酒业、纺织业等行业的应用，以期为进一步研究酶制剂和促进酶制剂工业的发展提供一定的参考。

关键词：酶制剂工业；酶制剂；发展状况；产品应用中图分类号：F426.7文献标识码：A
文章顺序编号：1672-5190（2011）01-0068-02
Development Status of Enzyme Preparation Industry in China
WANG Rui ，LIU Gui-chao
（College of Life Sciences,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China ）
Abstract ：The paper introduces current development status of enzyme preparation industry and its major problems in China.And it also
represents the application of enzyme preparations in production and life,including bread baking industry,fruit and vegetable processing industry,paper industry,beer industry,textile industry and other fields.The study will provide a reference for further research about enzyme preparations and the development of enzyme preparation industry.
Key words ：enzyme preparation industry;enzyme preparations;development status;product applications 酶制剂工业是知识密集型的高新技术产业,是生物工程的重要组成部分。

据报道，全世界发现的酶类约有3000多种，而在工业上生产的约有60多种，但真正工业化大规模生产的只有20余种［1］。

根据台湾食品工业发展研究所统计显示,全世界酶制剂市场正以年平均11%的速度逐年增加，因此，酶制剂工业的发展前景相当广阔。

其产品已广泛应用于面包烘烤业、果品加工业、造纸业、纺织业等服务于人类的各种行业［2］。

1我国酶制剂工业的发展现状及其面临的问题1.1
我国酶制剂工业的发展现状
我国酶制剂工业的递
增速度约为每年10%，世界上酶制剂产品正逐步增加，应用领域与技术也越来越广泛，但是我国的酶制剂产品相对较为单一，与国外相比还有较大的差距。

目前，逐步成熟的酶制剂应用技术使我国酶制剂向“高档次、高活力、多品种”的方向发展，酶制剂在我国逐渐成为独立的行业，对国民经济的发展起到了一定的促进作用。

酶制剂产品分为3个等级：优等品、一等品、合格品。

在国际上达到先进水平的可称为优等品；在国内达到先进水平的可称为一等品；处于国内一般水平的成为合格品。

优等品需要经过一系列严格的考核与检验，例如：大肠菌群、重金属、细菌总数、沙门氏菌数量测定以及保存期间的酶活考核等。

在蒸馏酒类和食品工业中，必须使用优等品进行生产。

酶制剂等级的划分，不仅有助于企业根据生产情况进行分门别类的管理，提高生产质量和生产效率，同时可提高企业的竞争力。

酶制剂产品已经广泛应用于造纸、洗涤剂、乳制品、纺织、饲料、酒精、食品烘焙、果汁加工、石油开采、啤酒、皮革、淀粉糖、医药、化工等多领域，并有不断扩大的趋势，而且其应用技术水平也在不断提高。

我国最早的酶制剂工业起始于20世纪60年代中期，
开始生产出的产品是用于纺织品退浆的BF7658α-淀粉酶［3］。

现在的酶制品已经更新换代，在过去的20年里，我国的酶制剂主要以淀粉酶、糖化酶为主，二者总量占出口总额的
80%以上。

进口酶制剂主要是一些国内急需的，制造尚不及国
外的酶类，例如：普鲁兰酶、耐酸高温淀粉酶等。

在2008年，全世界酶制剂销售总量达30亿美元，中国酶制剂公司销售额仅占10%，并且主要以销售比较低级的糖化酶、淀粉酶等为主，约占总量的82.35%。

而葡聚糖酶、木聚糖酶、纤维素酶等比较高级的酶类产量相对较少，且酶活性较低、竞争力不强。

酶制剂产品在食品及饲料行业迅速发展，使我国国内的生产菌种和技术有了较大的提高。

而且，酶制剂质量和产量的提高，不仅带动了相关行业迅猛发展，其竞争力也日益增强。

综上所述，未来的酶制剂产品将会向以下几个行业发展：造纸业、纺织业、污水处理、能源生产等领域。

1.2我国酶制剂工业面临的主要问题经过近几十年的发
展，我国酶制剂工业从诞生到初步具有一定的规模，经历了一段艰辛的过程。

特别是我国酶制剂工业起步较晚，受国外同行业公司的压力较大。

酶制剂工业发展到今天，的确是取得了非凡的成就。

但是，国外酶制剂公司仍然处于绝对的领先地位，特别是一些比较出色的公司，例如，诺和诺德公司（Novo Nordisk ）、丹尼斯克公司（Danisco ）等［4］。

1.2.1研发资金、人员投入不足，研发能力差：我国酶制剂
公司用于开发新产品、改进生产工艺的资金不到其产品销售额的1%，人员投入也严重不足。

相比之下，国外酶制剂公司在研发上的资金投入约为其销售额的10%左右，有的甚至高达19%。

例如，诺和诺德公司在1998年竟把19%的销售额用作科学研发，而研发人员占职工人数的23%。

如此看来，国内酶制剂公司的研发资金远远不足，这是制约酶制剂工业进一步发展的主要原因。

1.2.2设备落后，生产水平较低：总体而言，国内酶制剂公
司的各项生产技术水平与国外相比较为落后。

大多数工厂还沿用硫酸铵盐析工艺或发酵液直接喷雾干燥工艺。

这会
收稿日期：2011－01－15
作者简介：王睿（1989—），男，主要研究方向为微生物发酵工
程。

Animal Husbandry and Feed Science 畜牧与饲料科学2011，32（1）:68-69
造成资源的严重浪费、产品纯度低、产品质量低下等严重后果。

虽然国内企业在近几年已改进了一些生产技术，但就总体来看还是面临着诸多不合理之处。

这就导致国内企业生产出的酶制剂产品的产量和质量都远远低于国外企业。

1.2.3制造技术落后，产品种类少，供应范围有限：我国生产的酶制剂一直都是未经除菌操作的粉状粗酶制剂，这在国外已经淘汰。

国外大多生产的是液型酶制剂，并且经过严格的除菌操作，使用安全、纯度较高。

最近几年，国内的酶制剂公司才开始改进生产技术，研发液型酶制剂的生产工艺。

但是，液型酶制剂在国内的市场份额一直处于较低水平而得不到提高，而且，酶制剂产品的种类更是相对较为单一，产品供应范围极为局限。

2酶制剂工业产品的应用
2.1面包焙烤业几百年前，人类就用保鲜剂酶来焙烤高品质的产品。

这些酶应用于面包焙烤业，使得烤出的面包以及其他产品的体积更大、颜色更好、颗粒更柔软，其口感也得到了进一步的提高。

焙烤的产品在储存过程中会变得干燥、坚硬、口感变差，这些变化统称为变质，因此，每年仅由于变质而引起的损失就超过1亿美元。

最近，人们开始关注把酶作为（ITS）α-淀粉酶在淀粉液化后其活性较高,但在焙烤过程完成前却失活的问题。

因此，如果能够生产（可以以微生物作为载体）出在较高温度下仍能保持酶活性的淀粉酶类，便可有效解决该类问题。

2.2果蔬加工业用原果胶酶抽提果胶：果胶在未成熟之前是以原果胶形式存在的。

在果实成熟时，原果胶会转化为成熟的可溶性果胶。

用各种微生物（枯草杆菌、黑曲霉、酵母、担子菌等）生产的果胶酶已经被用于从橘皮、葡萄皮、苹果、胡萝卜中提取果胶。

这种用酶抽提果胶的方法具有工艺简单、无污染、成本低等优点。

并且，抽提出来的果胶质量几乎没有太大的差别。

用真空或加压渗酶法进行罐头硬化，橘子剥皮：有果胶酶存在的条件下利用真空或加压法浸渍果蔬，让果胶酶渗入组织而发挥作用。

在欧美，该种方法已广泛应用于橘子剥皮和脱囊衣等操作上。

另外，在桃肉硬化过程中，让甲基果胶酯酶同Ca2+一起渗入果肉，可以提高桃子3倍的硬度。

在腌制蔬菜时也可用该种方法增强蔬菜的脆性。

2.3造纸业当前酶制剂应用的一个重要的方面便是在造纸业中用于纸浆漂白、废纸脱墨以及纤维改性等重要过程。

造纸时要利用化学、物理的方法将原料中的果胶、半纤维素、木素、树脂、脂肪和其他有机和无机物成分除去而使纤维分散，在该过程中会产生大量的污水，因此，造纸行业成了污染的源头之一。

近些年来，随着人们的环保意识逐渐增强，人们开始认识到在造纸过程中实现零污染或减少污染的重要性。

而工业酶法便是一种有效避免环境过度污染的方法。

将工业酶用于木质素的降解可有效减少造纸过程中所引起的环境污染。

为了将纸张中色素来源的木素等物质除去，必须使用氯、次氯酸、二氧化氯等物质处理，其所造成的污染相当严重，因此，人们一直在寻找能够有效降解木素并且避免环境污染的方法，而工业酶法便是一种理想的方法。

已经发现的对木素有降解作用的酶有木素过氧化酶（LIP）、锰依赖型过氧化酶（MnP）和漆酶。

它们均来自于一种白腐菌。

其中，只有漆酶对硫酸盐和亚硫酸的盐浆具有较好的脱木素作用（去除率可达25%～50%）。

但是，能够完全降解木素的酶至今还没有被发现。

1986年芬兰提出了一种改良方法，就是用木聚糖酶切断木素与植物纤维间的联系而使木素容易除去，由此来提高纸浆的白度，节省漂白剂的用量。

该方法在一些国家或地区已得到广泛的应用，并有效地减轻了造纸过程中连带的环境污染问题。

2.4啤酒业随着酶制剂工业与啤酒业的关系日益密切，啤酒业中应用酶的领域越来越多［5］。

在啤酒业中，酶制剂作为重要的辅料发挥着极为关键的作用。

例如，大米的高温糊化与液化中需要进行煮醪操作，而高温淀粉酶便应用其中；玉米与玉米淀粉的中温糊化需要中温淀粉酶；小麦与小麦芽的低温糊化多使用多聚糖酶和蛋白酶。

水解蛋白质则需要用蛋白酶和肽酶。

可以加入容器中慢慢预热，也可以直接加入沸水中。

啤酒的一些品种也会使用果汁、蔬菜或坚果作为辅料，因此需要添加果胶酶、复合酶和纤维素酶等酶制剂。

2.5纺织业现代棉纺织工业用大量纤维素酶来处理棉布。

棉布中的纤维素被大量分解，便制造出人们喜爱的牛仔裤。

用纤维素酶取代砂石处理棉布后，天然纤维非结晶区发生部分降解和改性，使织物柔软、光洁，手感和外观舒适。

国内大多使用绿色本霉或里氏木霉的酸性纤维素酶。

其最适pH值为4.8。

该酶作用于棉布后，棉布重量会减轻3%~5％，牢固度会损失20％左右，而最近几年开发出的中性纤维素酶可以有效解决这些问题。

并且酶的用量减少，操作更容易控制，产品质量也更加稳定［6］。

在过去，人们通常用氯/过氧化氢/过硫酸盐等物质对毛织物进行防缩处理，以避免其收缩毡化。

但是，该方法会导致严重的环境污染。

直到20世纪末，人们才开发出无氯防缩剂。

例如，可以利用蛋白酶适量除去羊毛表面的鳞片以提高其防缩性。

后来人们发现，用木瓜酶和酸性蛋白酶防毡缩能起到更好的效果。

20世纪80年代以来，日、美、英等国在该方面的研究取得了一定进展，已经研究出的酶有胰酶、木瓜酶、酸性蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶等。

相信不久之后，该工艺就会得到成熟推广。

3结语
我国酶制剂工业与国外同行业相比仍存在较大的差距。

尤其是在资金和人才投入、设备与生产技术、产品种类与销售范围等方面与国外不可同日而语。

但随着经济的不断发展，人们越来越多地开始关注环境问题，如何尽量减少污染又不影响产品的产量和质量，已成为当前话题的焦点。

而在很多领域，酶制剂产品是可以有效解决或缓解环境污染的问题。

伴随着科技日新月异的发展，将会有更多的酶制剂产品被应用于生产和生活当中，而随着酶制剂工业的不断发展，将会更好地服务于人类的生产与生活。

参考文献：
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—国内外酶制剂工业的现状、发展趋势和对策建议［J］.食品与发酵工业，2004，26（4）：38-43.
（下转第102页）
王睿等：论我国酶制剂工业的发展
第1期69
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［5］［6］侯炳炎.标准，推动我国酶制剂工业发展［C ］//2002’中国酶制剂生产与应用技术交流大会论文集.北京：中国微生物学会，2002.
冯健飞.α-淀粉酶的应用及研究进展［J ］.现代农业科技，
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张晓静，李利红，尹士海，等.我国酶制剂工业发展现状、问
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徐斌.酶制剂在啤酒工业中的应用［J ］.中国食品工业，2007
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胡学智.国内外酶制剂工业及其应用［J ］.工业微生物，
2001，31（3）：41-46.（责任编辑：赵景娣）
淀粉结构和性质的研究概况
袁美兰
（江西科技师范学院生命科学学院，江西
南昌
330013）
摘要：回顾了淀粉的结构、淀粉的糊化和老化性质及其影响因素等方面的研究现状，并对淀粉行业的发展进行了展望。

关键词：淀粉；结构；糊化；老化中图分类号：TS231
文献标识码：A
文章顺序编号：1672-5190（2011）01-0102-03
Research Survey on Structure and Properties of Starch
YUAN Mei-lan
（College of Life Science,Jiangxi Science and Technology Normal University,Nanchang 330013,China ）
Abstract ：In this report,structure,gelatinization properties and retrogradation properties of starch and factors affecting gelatinization and
retrogradation were summarized.The development of starch industry was also prospected.Key words ：starch;structure;gelatinization;retrogradation 淀粉是由脱水葡萄糖单位构成的生物高聚物，是自然界中各种植物的主要储能物质，广泛存在于大米、玉米、小麦、马铃薯、红薯、豆类、木薯以及青香蕉中。

淀粉是面条、馒头、粉条、米饭、面包等主食的主要成分，同时也常用作食品增稠剂、黏结剂、稳定剂、胶凝剂、成膜剂及脂肪替代物等。

淀粉与人们的日常生活密切相关，人们对于淀粉的结构、性质、加工性能、应用等各方面的研究报道也非常多，笔者就国内外对淀粉结构和性质方面的研究概况进行了回顾。

1淀粉的化学组成
淀粉颗粒由两种聚合物组成：直链淀粉和支链淀粉。

通
常淀粉含有约25%的直链淀粉，糯性淀粉的直链淀粉含量一般低于2%，而高直链的玉米淀粉其直链含量能达到
70%。

直链淀粉的聚合度约为1500~6000，能与各种有机物
如丁醇和脂肪酸形成复合物，这些有机物可进入直链淀粉分子的双螺旋空腔中。

这种复合物不溶于水，其融化温度一般在120℃左右。

支链淀粉是自然界中仅次于纤维素的第二大分子。

由于分子中含有4%~5%的支链，因此，支链淀粉的结构比直链淀粉复杂得多。

直链淀粉对于淀粉性质的影响已被人们所认识，相关的研究报道也很多，而支链淀粉的结构和性质对淀粉性质的作用一直被忽视，近年来也逐渐成为研究的热点。

虽然人们已经清楚支链淀粉是由很多分支构成的，但对于这些分支之间是如何连接从而构成如此庞大的支链淀粉分子还不是非常清楚。

对于支链淀粉的结构，人们提出了很多模型，得到较高认可的是由Hizukuri ［1］
修正后的“束簇”模型。

在支链淀粉的“束簇”模型中，支链淀粉含有A 、B 、C 三种类型的支链。

C 链是主链，携带有支链分子中惟一的一个还原端基，B 链连在C 链上，而终端A 链又连在B 链上。

通常用平均聚合度（DP n ）和平均链长（CL ）来描述支链淀粉分子的结构特征。

支链淀粉用异淀粉酶或普鲁兰酶脱支后，采用具有脉冲安培检测的大小排阻色谱（SEC ）和高效离子交换色谱（HPAEC ）就可测得支链淀粉的平均链长分布［2］。

大部分支链淀粉的平均链长都在18~24之间［2］。

利用直链淀粉和支链淀粉分子间分子结构、大小以及溶解性等的差异，可采用水浸法［2］、分散和沉淀法以及超速离心法［3］等将直链淀粉和支链淀粉分离开来。

2淀粉的晶体结构
淀粉颗粒是一种半结晶体，在偏振光下呈现偏光十字。

淀粉的结晶部分主要由支链淀粉分支链的双螺旋构成，而直链淀粉主要构成淀粉的无定形部分，并随机分散在支链的微晶束之间。

无定形区除直链淀粉外，还有那些因分子间排列杂乱，不能形成整齐聚合结构的支链淀粉分子。

在谷类淀粉中，支链淀粉是结晶结构的主要成分，但不是结晶区的惟一成分，部分直链淀粉分子与脂质形成复合物，这些复合物形成弱结晶物质被包含在颗粒的网状结晶中。

淀粉分子参加到微晶束构造中，并不是整个分子全部参加到同一个微晶束里，而是一个直链淀粉分子的不同链段或支链淀粉分子的各个分支分别参加到多个微晶束的组成之中，分子上也有某些部分并未参与微晶束的组成，这部分就是无定形状态，即非结晶部分。

X —射线衍射表明，小麦、玉米、马铃薯、糯性玉米和木薯淀粉的结晶度通常在20%~28%之间。

随着淀粉中直链淀粉含量的升高，结晶度逐步降低。

根据
X —射线衍射图的形式，天然淀粉颗粒可分为A 、B 和C 型3
种类型。

大部分谷物淀粉（如普通玉米、大米和小麦等）显示
收稿日期：2011－01－06
基金项目：江西省教育厅青年科学基金（GJJ11227）；江西科技
师范学院博士科研启动基金项目。

作者简介：袁美兰（1978—），女，副教授，博士，主要研究方向为
食品科学。

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（上接第69页）Animal Husbandry and Feed Science 畜牧与饲料科学2011，32（1）:102-104。