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生物酶制剂

2023-07-24行业动态

酶制剂是指酶经过提纯、加工后的具有催化功能的生物制品,主要用于催化生产过程中的各种化学反应,具有催化效率高、高度专一性、作用条件温和、降低能耗、减少化学污染等特点,其应用领域遍布食品(面包烘烤业、面粉深加工、果品加工业等)、纺织、饲料、洗涤剂、造纸、皮革、医药以及能源开发、环境保护等方面。酶制剂来源于生物,一般地说较为安全,可按生产需要适量使用。

酶,是生物体内各种物质化学变化的催化剂。酶制剂是应用物理或化学方法,将生物体细胞或组织中产生的酶提取出来,并经加工后制成的仍具有催化活性的生物化学品,具有高效性,专一性,在适宜条件(pH和温度)下具有活性。

我国已批准的有木瓜蛋白酶、α—淀粉酶制剂、精制果胶酶、β—葡萄糖酶等54种。酶制剂来源于生物,一般地说较为安全 ,可按生产需要适量使用。

详细介绍

酶制剂的用途极为广泛,主要用作医药中间体、食品加工用添加剂及家畜家禽养殖的生长促进剂。此外,在纺织、轻工、皮革、造纸、采油、建筑、环保、军工等行业中也都有应用。酶制剂的应用种类有淀粉酶、蛋白酶、糖酶、过氧化氢酶和纤维素酶等,用量最大的是淀粉酶和蛋白酶,约占酶制剂消费总量的70%—80%。淀粉酶主要用于面包生产中的面团改良、婴幼儿食品中的谷类原料的预处理、啤酒制造中用于糖化和分解淀粉、果汁加工中的淀粉分解和提高过滤速度,以及用于蔬菜、糖浆、怡糖、葡萄糖、粉状糊精等食品的加工制造。蛋白酶主要用于水解蛋白生产、肉类软化、啤酒抗寒、烘烤制品、干酪制造等。近年来,酶制剂开发应用的领域还在不断拓展之中。

在60年代初期,世界酶制剂生产发展较为迟缓。进入70年代,研究开发极为迅速,尤其是对其提取方法、作用机理和生长代谢等重大理论研究不断取得新进展。目前为止,已报道发现的酶类有3000多种,但其中已实现大规模工业化生产的只有60多种。据报道,全世界酶制剂市场正以平均11%的速度逐年增长。酶制剂产业的发展前景相当广阔。中国酶制剂产业经过50多年的长足发展,已进入世界酶制剂生产的大国行列,目前已实现规模化生产的酶制剂达到30种左右。

现在中国酶制剂产品已经更新换代,主要包括以下9大类:糖化酶、淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶、植酸酶、半纤维素酶、果胶酶、饲用复合酶、啤酒复合酶等 。其中,糖化酶、淀粉酶、植酸酶产量过万吨;纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶所占比例较小,但增长较快。中国酶制剂的主要应用领域包括:淀粉糖工业、啤酒工业、燃料酒精工业、酒与饮料工业、饲料工业、纺织工业、制药工业、造纸工业、精细化工工业、洗涤剂工业、皮革工业、焙烤工业、乳制品工业、石油工业等。酶制剂产业在中国正逐步成为独立行业,促进了国民经济发展。

木瓜蛋白酶

木瓜蛋白酶(Papain),又称木瓜酶,是一种蛋白水解酶。木瓜蛋白酶是番木瓜(Carieapapaya)中含有的一种低特异性蛋白水解酶,广泛地存在于番木瓜的根、茎、叶和果实内,其中在未成熟的乳汁中含量最丰富。木瓜蛋白酶的活性中心含半胱氨酸,属于巯基蛋白酶,它具有酶活高、热稳定性好、天然卫生安全等特点,因此在食品、医药、饲料、日化、皮革及纺织等行业得到广泛应用。木瓜蛋白酶的剪切肽键的机制包括:在His-159作用下Cys-25去质子化,而Asn-158能够帮助His-159的咪唑环的摆放,使得去质子化可以发生;然后Cys-25亲核攻击肽主链上的羰基碳,并与之共价连接形成酰基-酶中间体;接着酶与一个水分子作用,发生去酰基化,并释放肽链的羰基末端。

α-淀粉酶制剂淀粉酶是水解淀粉和糖原的酶类总称,通常通过淀粉酶催化水解织物上的淀粉浆料,由于淀粉酶的高效性及专一性,酶退浆的退浆率高,退浆快,污染少,产品比酸法、碱法更柔软,且不损伤纤维。淀粉酶的种类很多,根据织物不同,设备组合不同,工艺流程也不同,所用的退浆方法有浸渍法、堆置法、卷染法、连续洗等,由于淀粉酶退浆机械作用小,水的用量少,可以在低温条件下达到退浆效果,具有鲜明的环保特色。淀粉酶可用作果汁加工中的淀粉分解和提高过滤速度以及蔬菜加工、糖浆制造、葡萄糖等加工制造。

果胶酶果胶酶是指分解植物主要成分—果胶质的酶类。果胶酶广泛分布于高等植物和微生物中,根据其作用底物的不同。又可分为三类。其中两类(果胶酯酶和聚半乳糖醛酸酶)存在于高等植物和微生物中,还有一类(果胶裂解酶)存在于微生物,特别是某些感染植物的致病微生物中。果胶酶包括两类,一类能催化果胶解聚,另一类能催化果胶分子中的酯水解。其中催化果胶物质解聚的酶分为作用于果胶的酶(聚甲基半乳糖、醛酸酶、醛酸裂解酶或者果胶裂解酶)和作用于果胶酸的酶(聚半乳糖醛酸酶、聚半乳糖醛酸裂解酶或者果胶酸裂解酶)。催化果胶分子中酯水解的酶有果胶酯酶和果胶酰基水解酶。果胶酶是水果加工中最重要的酶,应用果胶酶处理破碎果实,可加速果汁过滤,促进澄清等。应用其他的酶与果胶酶共同使用,其效果更加明显,如秦蓝等采用果胶酶和纤维素酶的复合酶系制取南瓜汁,大大提高了南瓜的出汁率和南瓜汁的稳定性。并通过扫描电子显微镜观察南瓜果肉细胞的超微结构,显示出单一果胶酶制剂或纤维素酶制剂对南瓜果肉细胞壁的破坏作用远不如复合酶系。又如张倩等提出了一种新型果蔬加工酶—粥化酶(含有果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶及蛋白酶等),可提高果蔬果汁的出汁率,增加澄清度,在果蔬加工中有广阔的应用前景。果胶酶可制作消炎酶制剂。局部外用于烧伤,尤其是脱痂和减少疤痕增生、慢性溃疡、褥疮等。

葡萄糖酶葡萄糖苷酶是糖苷水解酶大家族中的一大类酶,主要功能为水解葡萄糖苷键,释放出葡萄糖作为产物,是生物体糖代谢途径中不可或缺的一类酶。葡萄糖苷酶是生物体内糖代谢途径中的重要成员之一。β-葡萄糖苷酶可以参与纤维素的代谢以及多种生理生化途径,α-葡萄糖苷酶更是直接参与淀粉及糖原的代谢途径。这类酶的功能发生异常会导致出现代谢类的疾病,同时这类酶也是多种药物与抑制剂的作用靶点,用以调节人体内的糖化学代谢。葡萄糖苷酶因为其特性,主要应用于两个方面纤维素的水解与利用:主要涉及各种β-葡萄糖苷酶与纤维素水解相关酶类,目的即将难溶的纤维素变为可溶的、易于利用的小分子寡糖。功能性低聚糖的合成:主要涉及葡萄糖苷酶的转糖苷活力,目的即通过具有转苷活力的葡萄糖苷酶合成功能性低聚葡聚糖、低聚麦芽寡糖、低聚纤维寡糖等可以作为益生元的功能性糖类。

 


来源于:微生物技术应用公众号