上期我们讲解了陕西复合交联堵剂中的生物酶在纺织和石油行业的应用，今天小编主要讲解其在食品行业的应用：

1、食品行业应用

蛋白酶的生产现状

蛋白酶是较重要的一种工业酶制剂，能催化蛋白质和多肽肽键水解。它广泛存在于动物内脏、植物茎叶、果实和微生物中。各种生物体都能合成它，但唯有微生物蛋白酶具有生产价值，蛋白酶也是研究的比较深入的一种酶，已做成结晶或得到高度纯化物的蛋白酶达100多种，其中不少酶的一级结构以及立体结构也已阐明。

蛋白酶的商品生产始于20世纪初，30年代微生物蛋白酶开始用在食品和制革工业。近 20 年来，微生物蛋白酶的研究蓬勃开展。20世纪50年代初，日本学者首先发现霉菌中存在几种类型的蛋白酶，特别是酸性蛋白酶，20世纪60年代初，荷兰开始生产添加碱性蛋白酶的洗涤剂。到目前为止，国际市场上商品蛋白酶80-100种以上。

蛋白酶的分类

按蛋白酶水解蛋白质的方式可分为以下几种。（1）切开蛋白质分子内部肽键，生成相对分子质量较小的多肽类，这类酶一般叫内肽酶；（2）切开蛋白质或多肽分子氨基或羧基末端的肽键，而游离出氨基酸，这类酶叫外肽酶。作用于氨基末端的称为氨肽酶，作用于羧基末端的称为羧肽酶；（3）水解蛋白质或多肽的脂键；（4）水解蛋白质或多肽的酰氨键。

按酶的来源可以分为动物蛋白酶、植物蛋白酶、微生物蛋白酶。

微生物蛋白酶又可分为细菌蛋白酶、霉菌蛋白酶、酵母蛋白酶和放线菌蛋白酶。

按蛋白酶作用的较适 pH 可以分为 pH2.5-5.0 的酸性蛋白酶、pH9.5-10.5 的碱性蛋白酶、pH7-8 的中性蛋白酶。为了方便起见，微生物蛋白酶常用这种分类方法；根据蛋白酶的活性中心和较适反应 pH 可以分为丝氨酸蛋白酶、巯基蛋白酶、金属蛋白酶和活性中心有两个羧基的酸性蛋白酶。

蛋白酶的用途

3.1 用于食品发酵工业

酱油的酿造就是利用米曲霉分泌的蛋白酶分解原料中的蛋白质，使其降解为胨、多肽、氨基酸，生成色、香、味于一体的产品。也有直接用蛋白酶制剂酿造酱油，但风味欠佳。啤酒酿造中，当麦芽糖用量减少辅料增加时，常需要补充蛋白酶，使蛋白质充分降解，霉菌和细菌蛋白酶适合这一用途。微生物酸性蛋白酶还是有效的啤酒澄清剂。鱼露是鲜鱼加 25%-30%食盐自然发酵 6-12 个月而成，若添加少许霉菌蛋白酶可缩短发酵时间，提高风味。

3.2 用于制革生产

制革的原料皮中纤维蛋白是皮革的有用成分，此外还有不少非纤维状的蛋白存在于纤维间隙和表皮中，这些蛋白含量虽少，若不去除，成品皮革僵硬而脆。蛋白酶不能分解天然胶原，而只能分解间质蛋白，因而可用于制革工艺，国内生产的中性和碱性蛋白酶制剂均可用于酶法脱毛。

3.3 制造明胶和可溶性胶原纤维

工业上用石灰水浸去皮、骨等原料中的油脂与杂蛋白等，此工艺耗时长达数月，劳动强度大，出胶率低而且能耗大，用蛋白酶净化胶原，明胶纯度高，质量好，相对分子质量均匀，分子排列整齐，生产周期短，明胶收率高，几乎达 100%。

3.4 预处理羊毛低温染色

羊毛用高温染色，会使毛的强度受到损害，且易造成纤维毡化收缩和毛体竖起，用蛋白酶处理后的羊毛，在沸点下染色，2min 的上色率可达100%，成品色泽鲜艳，手感丰满，废水中燃料含量大大降低。

3.5 丝绸脱胶

生丝织物必须脱胶，丝胶是一种蛋白质，我国历来用碱皂法高温炼丝进行脱胶，缺点很多，碱质侵袭丝素，易引起发毛影响光泽，用蛋白酶脱胶后，成品手感润滑柔软，光泽鲜艳，而且脱胶时间短，操作温度低，劳动生产率提高。

蛋白酶的基本性质

蛋白酶种类繁多，形制上差别较大，但同一类的蛋白酶之间，亦有其共同之处。蛋白酶的基本性质如下：

（1）从蛋白酶活性中心的基团来看，丝氨酸蛋白酶的活性中心均含有丝氨酸；巯基蛋白酶活性中心含有半胱氨酸；羧基蛋白酶活性中心含有酸性氨基酸，即谷氨酸或天冬氨酸；金属蛋白酶的活性中心则含有二价金属离子，如锌离子、锰离子、钴离子、铁离子、铜离子等。

（2）许多霉菌蛋白酶和动物胃蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等是酸性蛋白酶，其作用较适pH值为2.0～4.5，等电点为pH3～5，在pH2～5的范围内较稳定，较适作用温度37～60℃，相对质量一般为30000～35000。

(3)许多芽胞杆菌蛋白酶和植物蛋白酶是中性蛋白酶，其较适pH值为6.0～8.0，等电点8～9，在pH6～7稳定，相对分子质量30000～40000，反应时间在10～30min，较适温度40～50℃，对热稳定性差。大多说中性蛋白酶属于金属蛋白酶。

(4)碱性蛋白酶几乎都有微生物产生，其较适pH为9.0～10.5，等电点pH 8～9，相对分子质量较小，为20000～35000，对热稳定性较差。

蛋白酶的活力测定

蛋白酶的种类繁多，不同的蛋白酶的性质和催化反应条件各不相同，无法规定一个统一的测定方法，目前使用较多的有福林—酚法、紫外分光光度法、甲醛滴定法、DHT-酪蛋白法。

5.1福林酚法

蛋白酶催化蛋白质水解成氨基酸，其中含酚基的氨基酸（色氨酸、酪氨酸）与福林试剂反应，生成蓝色复合物，蓝色深浅与含酚基氨基酸的多少成正比，以此来测定酶的活力。

5.2 甲醛滴定法

蛋白酶催化蛋白质水解成氨基酸，再用甲醛固定氨基酸的氨基，用0.1mol/LNaOH溶液滴定生成的氨基酸，从而测定其酶活。

5.3 DHT-酪蛋白法

用5-氨基四唑重氮盐将酪氨酸中部分组氨酸和酪氨酸重氮化，得到黄色的重氮5-氨基四唑酪蛋白（DHT-酪蛋白）。以DHT-酪蛋白为底物，在蛋白酶作用下，水解生成DHT-肽，二价离子可与DHT-蛋白与DHT-肽形成稳定的可溶性红色螯合物，而锌离子可迅速沉淀DHT-酪蛋白，但不沉淀DHT-肽。选用合适浓度的锌离子和镍离子作为沉淀剂和显色剂，利用比色法可测定蛋白酶活力。

弹性蛋白酶及其在食品工业中的应用

弹性蛋白酶（Elastase）是一种以水解不溶性弹性硬蛋白（elastin）为特征的蛋白水解酶，它可由动物胰脏提取或由微生物发酵制得。弹性硬蛋白是一种由丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸等非极性氨基酸残基交联而成的网状结构，它可以耐受酸碱处理，并能抵抗一般蛋白酶的消化。我国该产品的生产是由猪胰脏提取，由于脏器资源利用受限制，胰弹性蛋白酶一向供不应求。在国外，药用弹性蛋白酶既有通过动物胰脏提取，也有发酵生产，它们的作用效果相似。

微生物弹性蛋白酶与猪胰脏弹性蛋白酶一样，具有广泛的水解活性，不但能降解弹性硬蛋白，而且对明胶、血纤维蛋白、血红蛋白、白蛋白等多种蛋白质都有降解作用，是一种广谱的肽链内切酶。国外早已经开始了微生物产弹性蛋白酶的研究和生产，出现了商品化的弹性蛋白酶，取得了巨大的经济效益和社会效益。利用微生物生产弹性蛋白酶不仅能够提供足够的治疗用药物酶，也能为开拓该酶的其他方面的应用提供充足的酶源，如降解环境中的猪、牛加工后的难降解废物，肉的嫩化等。

由于弹性蛋白酶水解特性较广，脂肪族非极性氨基酸为羧端的肽键都能被分解，并且它具有脂酶及脂蛋白水解酶的活性，能降解包括抗一般蛋白水解酶作用的弹性硬蛋白在内的大多数蛋白质，因而弹性蛋白酶在食品工业中有着广泛的应用前景。有的微生物产生的弹性蛋白酶水解专一性很广，许多动植物蛋白都能为之降解，特别是一些难以处理、食用的韧带、大动脉管、筋腱等蛋白废料，在农副产品的深加工、高蛋白食品的制作等方面得到广泛应用。同时弹性蛋白酶能专一降解结缔组织中坚韧的弹性纤维组分，当其他蛋白与弹性蛋白共存时，酶优先对弹性蛋白水解，因此可以作为理想的肉类嫩化剂用于食品加工业和日常生活中。关国雄等研究了弹性蛋白酶和木瓜蛋白酶对不同蛋白质水解能力的差别，研究发现木瓜蛋白酶对弹性蛋白无水解能力；在弹性蛋白和其他食用蛋白质共存时，弹性蛋白酶优先水解弹性蛋白；对食用蛋白质的水解，弹性蛋白酶比木瓜蛋白酶强一倍。由此，可以认为弹性蛋白酶可通过选择性水解肉类中坚韧的弹性纤维部分来真正起到肉类嫩化而又不会改变口味和风味的作用，而不是单纯对食用蛋白加以非选择性部分消化。

弹性蛋白酶经济价值高，目前国内仅从猪胰脏中提取，由于酶源受到限制，作为治疗用生化药物和其他方面的应用长期供不应求。因而利用微生物生产弹性蛋白酶就显得尤为必要。虽然国外早已开始微生物生产弹性蛋白酶的研究，也取得了很大进展，如酶源范围扩大，酶活性从几十单位提高到1000U/ml，对几种微生物产生的弹性蛋白酶基因结构以及酶的分泌进行了初步研究，但是在应用微生物生产弹性蛋白酶中仍存在许多问题，如多数微生物生产的弹性蛋白酶活力不高，有的微生物产生的弹性蛋白酶存在着毒性等安全问题，同时对微生物弹性蛋白酶的加工、分泌和调控机制仍未明了。这些都给微生物生产弹性蛋白酶带来了障碍，延缓了对其的开发研究进程。

但是利用微生物开发弹性蛋白酶有着不可估量的前景。有人计算，从1Kg猪胰脏中提取4．0～4．8g弹性蛋白酶粉，总活力平均为2×105.3U/Kg胰脏，而利用微生物发酵生产弹性蛋白酶牞以一个20m3发酵罐每天生产12m3发酵液计算，则发酵液中总酶活力为1．2×109U，相当于6000Kg胰脏中所含的弹性蛋白酶量。可见，由微生物发酵生产弹性蛋白酶成本低，产量大，设备利用率高，不受原料来源限制。目前，由微生物发酵生产弹性蛋白酶的关键是筛选弹性蛋白酶的高产菌株，同时利用诱变培育出产更高酶活性的菌株。此外，要从微生物产弹性蛋白酶的机理进行深入研究，搞清弹性蛋白酶的合成、加工、分泌和调控机制，达到人为控制弹性蛋白酶的生产；或将调控弹性蛋白酶合成的结构基因转入到大肠杆菌中，进行有目的性地设计弹性蛋白酶，减少弹性蛋白酶的毒性或提高酶活力；缩短弹性蛋白酶进行药理、毒理及药效试验的时间，扩大弹性蛋白酶在医药、食品工业和日用化工等方面的应用。

2、造纸行业应用

生物酶脱墨剂采用现代生物科技，优选针对性强的多种高效生物酶复配而成，与酶激活专用助剂配合使用，适用于混合办公废纸、报纸杂志等的脱墨，并能明显改善造纸过程中的胶粘物沉积现象。

脱墨机理

各种专用生物酶分工协作，作用于纤维表面的细小纤维、油墨、胶粘物中的联结剂及油墨、胶粘颗粒，使纤维与油墨、胶粘物之间结合力变弱；直接分解油墨、胶粘物，使其颗粒更细小，并加强其亲水性；在机械力及专用助剂作用下使油墨、胶粘物与纤维充分分离，并保持良好的分散性，有效地防止油墨及胶粘物的附聚及对纤维的二次污染；从而在后续工段中将其除去。

生物脱墨剂特点

直接降低脱墨成本，综合成本优势明显；

生物酶脱墨条件温和，化学品用量少,纤维损失小,保持良好 的纤维特性；

大幅度降低污水COD和BOD，有利于环保，减轻污水处理压力；

有效处理胶粘物问题，提高纸机效率；

明显提高纸浆得率及提高纸张强度 ；

清洁生产，节省能源，降低物耗；

使用简单,适应现有大多数脱墨工艺。

工艺参数

碎浆用水pH值： 7.5～9.0 碎浆浓度： 10～18% 生物酶脱墨剂用量： 0.01～0.03% （按废纸量计）

专用助剂：0.05～0.2%（按废纸量计） 碎浆时间： 15～25分钟

用水温度：35～55℃

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