纤维素酶在食品中的应用

纤维素酶在食品中的应用

作者：谭思源班级：10食品班学号：1002061029

摘要：介绍纤维素酶的组成与功能，根据其组成可分为各种功能的酶。其活性随着pH值、温度、盐离子浓度等的改变而改变。它的来源非常广泛，昆虫、细菌、放线菌、真菌等都能产生纤维素酶。纤维素酶的应用也非常广泛，在发酵食品、果蔬加工、大豆加工、茶叶加工、饮料行业、畜牧生产、废渣的回收利用中都具有重大意义。其应用前景十分广阔。

关键词：纤维素酶；食品；组成与功能；性质；来源；应用；缺点

引言：纤维素是地球上数量最大的再生资源，是植物细胞壁的主要组成成分。它是能将纤维素水解成葡萄糖的一组酶的总称，能水解纤维，是生物催化剂。其功能是将植物纤维素降解，但其自身很难被分解利用。目前，自然界中的纤维素大部分没有被利用，能源和资源日趋危机，造成巨大的资源浪费，甚至环境污染，而纤维素酶可将富含纤维素的农副产品和工业废料等进行有有效的转化，对于扩大食品工业原料和植物资源的综合利用，提高原料利用率，净化环境和开辟新能源等方面具有十分重要的意义。现在纤维素酶的应用已扩展到医药、纺织、日用化工、造纸、食品发酵、工业洗涤、烟草、石油开采、废水处理及饲料等各个领域。

1、纤维素酶的组成与功能

纤维素酶根据其催化反应功能的不同可分为内切葡聚糖酶（来自真菌的简称EG，来自细菌的简称Cen），外切葡聚糖酶（来自真菌的简称CBH，来自细菌的简称（Cex）和β-葡聚糖苷酶（简称BG）。内切葡聚糖酶随机切割纤维素多糖链内部的无定型区,产生不同长度的寡糖和新链的末端。外切葡聚糖酶作用于这些还原性和非还原性的纤维素多糖链的末端,释放葡萄糖或纤维二糖。β-葡萄糖苷酶水解纤维二糖产生两分子的葡萄糖。真菌纤维素酶产量高、活性大，在畜牧业和饲料工作中主要应用真菌来源的纤维素酶。

2、纤维素的性质

2、纤维素酶的最适pH

纤维素酶系中，大多数酶作用于底物的最适pH值为4.0—6.0，H值的稳定范围为4.0—9.0。酶制剂的最适pH值会随着底物的改变而变化，即使底物不变，酶制剂的最适pH值也随着酶活力的测定方法而改变。另外，最适pH与反应温度有关。

2.2纤维素酶的最适温度

大多数纤维素酶都具有较高的热稳定性，一般最适温度为40—65℃，温度稳定范围为50—70℃，但各组分酶的热稳定性也有差异，并受到pH值的影响。

2.3纤维素酶活力与盐离子的关系

重金属（Ag，Cu，Mn，Hg等）、卤素化合物、去垢剂、染料、巯基试剂、植物体内的某些酚、单宁、花色素和葡萄糖酸内酯能有效地抑制纤维素酶的活力，但是半胱氨酸能消除它们的抑制作用，甚至进一步激活纤维素酶。而NaF，Mg，CoCl和中性盐对纤维素酶有激活作用。

3、纤维素酶的来源

纤维素酶的来源非常广泛，昆虫、细菌、放线菌、真菌等都能产生纤维素酶。主要是葡聚糖内切酶，但大多数对结晶纤维素没有活性，且所产生的酶是胞内酶或吸附在菌壁上，很少能分泌到细胞外，增加了提取纯化的难度，在工业上很少应用。目前，用于生产纤维素酶的微生物菌种较多的是丝状真菌，其中酶活力较强的菌种为木霉属、曲霉属和青霉属，特别是绿色木霉及其近缘菌株等较为典型，是目前公认的较好的纤维素酶生产菌。现已制成制剂的有绿色木霉、黑曲霉、镰刀霉等纤维素酶。

4、纤维素酶在食品中的应用

现纤维素酶已被用于果蔬汁的提取，果汁的澄清，马铃薯中淀粉类的有效分离等。加入纤维素酶可达到提高细胞内含物的提取率，改善食品质量，简化加工工艺和难度等目的，纤维素酶也可增加食品的营养成分。

4．1在发酵食品中的应用

4.1.1在食醋酿造中的应用

食醋酿造过程中 ,将纤维素酶与糖化酶混合使用 ,可明显提高原料利用率和出品率。将纤维素酶用于液态发酵酿造食醋 ,纤维素酶的加入量为10～50μmol/min,酒精产量、食醋产量和主料出品率可分别提高 7.5%～23.8%、0. 25～1.38kg和 5.1%～27.2%。

4.1.2在酱油酿造中的应用

酱油是一种富有营养价值的调味品,酱油的天然酿造除了用蛋白酶淀粉酶等各种酶作用的方法，在入池发酵时加入纤维素酶，可使大豆类等原料的细胞膜膨胀软化破坏，使包藏在细胞中的蛋白质碳水化合物释放这样既可提高酱油浓度，改善酱油质量，又可缩短生产周

期，提高产率，而且使成品酱油的氨基酸含量可提高 12%,糖分提高18%，色泽好，不需要外加糖色。另外纤维素酶可以把酿造酱油原料中的天然纤维素分解成葡萄糖。被分解的葡萄糖在酱油酿制的发酵过程中可进行美拉德反应加深酱油的色泽 ,同时还可成为有益微生物的碳源。所以，纤维素酶在酱油酿造中起着重要作用。而且，用纤维素酶预处理啤酒糟可提高啤酒糟蛋白酶解率10%以上。

4.1.3在酒类酿造中的应用

纤维素酶应用于制酒工业 ,在进行酒精发酵时添加纤维素酶可显著提高酒精和白酒的出酒率和原料的利用率、降低醪液的粘度、缩短发酵时间。生产酒精的原料大多为玉米高粱木薯和薯干（这些原料中含有丰富的淀粉外 ,一定比例的纤维素、半纤维素及其他碳水化合物）等，使用纤维素酶，可同时将淀粉和纤维素转化为糖，原料利用率提高，再经酵母分解全部转化为酒精，，用野生果实酿酒时加入纤维素酶，出酒率最高可达 29.5%纤维素酶提高出酒率的原因可能有两方面：纤维素酶提高出酒率的原因可能有两方面：一是原料中部分纤维素分解成葡萄糖供酵母使用；另一方面，由于纤维素酶植物细胞壁的分解，有利于淀粉释放和利用。现在，日本现已完成由蔗渣、稻草为原料生产燃料酒精的中试。

4.2果蔬加工的应用

果蔬加工中的应用大多数果蔬材料中不同程度地含有纤维素，在果蔬加工过程中采用纤维素酶作适当处理，可以使植物组织软化，改善口感，简化工艺。在制备脱水蔬菜如胡萝卜、土豆等时，经适当纤维素酶处理后再干燥脱水，可改进脱水蔬菜的烧煮性和复原性。另外，利用纤维素酶对纤维素类物质的降解既可以提高果汁的出汁率 ,促进其澄清。

4.3在大豆加工中的应用

纤维素酶用于处理大豆，可促使其脱皮，同时，由于它能使胞壁破坏，使包含其中的蛋白质、油脂完全分离，增加其从大豆和豆饼中提取优质水溶性蛋白质和油脂的获得率，既降低了成本，缩短了时间，又提高了产品质量。

4.4在茶叶加工中的应用

速溶茶饮用方便，可同其他饮料调用，要求速溶后不留渣生产上常用热水浸提法提取茶叶中的有效成分若用沸水浸泡并与酶法结合，纤维素酶加入砖茶中，可部分代替微生物发酵作用，既可缩短抽提时间，又可提高水溶性较差的茶单宁和咖啡因等的抽提率，并能保持茶叶原有的色、香、味。因此，使用纤维素酶使我们的茶叶能够得到更多的人的青睐。同时茶叶拥有悠久的历史，相信在以后会越来越好！

4.5在饮料行业中的应用

日本有专刊报道，用纤维素酶处理豆腐渣后，再接入乳酸菌进行发酵，可制得高营养高品味的发酵饮料将纤维素酶应用于果蔬榨汁和花粉饮料中，可提高汁液的提取率（约10%）和促进汁液澄清，使汁液透明不沉淀，提高可溶性固形物的含量，并可将果皮渣综合利用目前有已成功将柑橘皮渣酶解，制取全果饮料的报道，其中的粗纤维有50%降解为短链低聚糖，