二、酶在食品工业方面的应用
食品工业是最早和最广泛应用酶的部门之一。目前已有几十种酶成功地用于食品工业。例如：葡萄糖、饴糖、果葡糖浆等的生产，蛋白质品加工，果蔬加工，食品保鲜以及改善食品的品质与风味等。
（一）食品保鲜
酶法保鲜技术是利用生物酶的高效催化作用，防止或消除外界因素对食品的不良影响，从而保持食品原有的优良品质和特性的技术。由于酶具有专一性强、催化效率高、作用条件温和等特点，可广泛地应用于各种食品的保鲜，有效地防止外界因素，特别是氧化和微生物对食品所造成的不良影响。
葡萄糖氧化酶（Glucose oxidase）是一种氧化还原酶，它可催化葡萄糖和氧反应，生成葡萄糖酸和双氧水。将葡萄糖氧化酶与食品一起置于密封容器中，在有葡萄糖存在的条件下，该酶可有效地降低或消除密封容器中的氧气，从而有效地防止食品成分的氧化作用，起到食品保鲜作用。
溶菌酶是一种无毒、无害、安全性很高的蛋白质，能选择性地水解细菌细胞壁中的黏多肽，从而使其裂解和死亡。溶菌酶对革兰氏阳性细菌、枯草杆菌、芽孢杆菌、好气性孢子形成菌等，有较强的溶菌作用，对大肠杆菌、普遍变形菌和副溶血性弧菌等革兰氏阴性菌也有一定程度溶解作用。溶菌酶现已广泛应用于水产品、肉食品、蛋糕、清酒、料酒、饮料以及日用化妆品的防腐剂。如日本就把溶菌酶用于清酒的防腐。
面包在贮藏过程中会产生非常显著的老化现象：表皮干裂、内部组织变硬、易掉渣、风味损失等，丧失了食用功能。面包老化主要是由于水分的损失、重新分配及结构的变化所导致的。实验观察发现，适量添加木聚糖酶可延缓面包的老化，面包在贮藏7天后，其硬度和弹性没有明显的变化。木聚糖酶同样可以应用在馒头、蛋糕等其他小麦食品中，通过改善面团的持水性和面筋结构，进而改善其品质，并延长其货价期。
此外，针对绿茶饮料浑浊沉淀的问题，可在绿茶中加入果胶酶，用来分解茶汤中的果胶沉淀物质，同时可使茶叶在低温下萃取，避免高温对茶汤色泽和风味的破坏。
（二）酶在淀粉类食品生产方面的应用
淀粉类食品是指含大量淀粉或以淀粉为主要原料加工而成的食品，是世界上产量最大的一类食品。淀粉可以通过水解作用生成糊精、低聚糖、麦芽糊精和葡萄糖等产物。在淀粉类食品的加工中，多种酶被广泛地应用，其中主要的有α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶、支链淀粉酶、葡萄糖异构酶等。生产的产品有葡萄糖、果葡糖浆、饴糖、麦芽糖、麦芽糊精等。
现在国内外葡萄糖的生产绝大多数是采用淀粉酶水解的方法。酶法生产葡萄糖是以淀粉为原料，先经α-淀粉酶液化成糊精，再利用糖化酶生成葡萄糖。果葡糖浆是由葡萄糖异构酶催化葡萄糖异构生成果糖，而得到含有葡萄糖和果糖的混合糖浆。大家小时候爱吃的饴糖则是以碎米粉等为原料，先用细菌淀粉酶液化，再加少量麦芽糖糖化制成的麦芽糖和糊精的混合物。
【知识拓展】
（三）在蛋白质制品加工方面的应用
蛋白质是食品中的营养成分之一。以蛋白质为主要成分的制品称为蛋白质制品，如蛋制品、鱼制品和乳制品等。
酶在蛋白质制品加工方面的应用也很广泛，通过多种蛋白酶的作用生产多功能肽及各种氨基酸已经是营养保健行业常见的加工方法，此外，还可用于提高风味、改善营养价值以及改变物理性质等。如使用凝乳蛋白酶制造奶酪；用乳糖酶水解乳中的乳糖，生产低乳糖奶，在1977年已可用固定化乳糖酶连续生产；用过氧化氢酶除去杀菌处理后残存在牛奶或奶酪中的过氧化氢；利用蛋白酶生产可溶性的鱼蛋白粉，鱼露、肉类水解蛋白等；用木瓜蛋白酶制成嫩肉粉，使肉食嫩滑可口；用蛋白酶生产明胶；用葡萄糖氧化酶除去全蛋粉、蛋黄粉或蛋白片中存在的少量葡萄糖，以防止褐变，提高产品质量；用三甲基胺氧化酶使鱼制品脱除腥味等。
【知识拓展】
嫩肉粉
嫩肉粉又称嫩肉晶，其主要作用在于利用蛋白酶对肉中的弹性蛋白和胶原蛋白进行部分水解，使肉类制品口感达到嫩而不韧、味美鲜香的效果。由于其嫩化速度快且效果明显，因此目前已广泛应用于餐饮行业。嫩肉粉的主要成分为蛋白酶，如木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶或米曲霉蛋白酶等，最常用的是木瓜蛋白酶，其加工工艺是将未成熟的木瓜果实割口，收集其乳汁，然后通过一系列加工得到木瓜蛋白酶，再添加一定比例的其他辅助剂，即制成了嫩肉粉。
（四）酶在果蔬加工中的应用
果蔬类食品主要包括果汁、果酒、果酱和果蔬罐头等。在果蔬加工过程中，可以加入各种酶，以提高果蔬类食品加工生产产量和质量。
1.水果罐头加工
制作橘子罐头时需除橘瓣囊衣，过去使用碱处理法，既耗水，又费时。现采用黑曲霉产生的半纤维素酶、果胶酶和纤维素酶的混合物，可很好地除去橘瓣囊衣，而避免上述缺点。
橘子罐头常发白色浑浊，这是同橘肉中橙皮苷造成的。采用橙皮苷酶，可将橙皮苷水解成为水溶性的橙皮素，从而消除橘子罐头的白浊现象。桃果实含有红色花青素，罐藏时同金属离子作用而呈紫褐色。采用花青素酶处理桃酱、葡萄汁等，花青素酶可以水解花青色素，使之变为无色物质，提高经济价值。
2.柑橘类脱苦
柑橘类脱苦问题历来是果品加工中的一大问题。橘子中的柠檬苦素是引起橘汁产生苦味的原因，利用球形节杆菌固定化细胞的柠檬酶处理即可消除苦味。
3.果汁加工
水果中均含有果胶物质。果胶的重要特性之一，就是在酸性和高浓度的糖存在时，即可形成凝胶。这一性质是制造果冻、果酱的基础。但在果汁加工时，却造成了压榨、澄清的困难。现采用果胶酶处理破碎的果实，即可加速果汁过滤和促进澄清。
4.水果蔬菜贮藏
用葡萄糖氧化酶除去脱水蔬菜的糖分可防止贮藏过程中发生褐变。瓶装橘汁贮藏时因氧化而使色香味变劣，采用葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶去氧即可保持果汁原有的色香味。水果冷冻贮藏时，由于果实自身的酶作用而发酵变质，也可用葡萄糖氧化酶保鲜。
5.酶在改善食品品质与风味中的应用
酶不仅广泛用于食品的制造与加工，而且在改善食品的品质和风味方面大有用场。
风味酶的发现和应用，在食品风味的再现、强化和改变方面有广阔应用前景。如用洋葱风味酶处理甘蓝等蔬菜，可使被处理的蔬菜呈现出洋葱的风味；用奶油风味酶作用于含乳脂的巧克力、冰淇淋、人造奶油等食品，可使这些食品增强奶油的风味。一些食品在加工或贮藏过程中，可能会使原有的风味减弱或失去，若在这些食品中添加各自特有的风味酶，则可使它们恢复甚至强化原来的天然风味。
用纤维素酶及果胶酶处理过的槟榔，硬组织软化，方便食用，提高适口性，便于咀嚼。通过纤维素酶、果胶酶、蛋白酶等多种酶作用，去除动植物天然食品中不易吸收的成分，提高营养价值，更适合婴幼儿的营养吸收。
三、酶在轻工方面的应用
酶在轻工业方面的应用，概括起来主要有以下三个方面：（1）原料处理；（2）用酶生产各种产品；（3）用酶增强产品的使用效果。
（一）原料处理
许多轻工原料在应用或加工之前都需要经过原料处理。用酶处理原料可以缩短原料处理时间，提高处理效果，提高产品质量等。
1.发酵原料的处理
酵母或细菌等微生物进行酒精、酒类、甘油、乳酸、氨基酸核苷酸等生产时，大多数以淀粉、纤维素为主要原料。由于有些微生物本身缺乏淀粉酶和纤维素酶，因而无法直接利用这些原料。因此必须经过原料处理，将原料转化为微生物可利用的小分子物质。
2.纺织原料的处理
在纺织工业中，为了增强纤维的强度和光滑性，便于纺织，需要先行上浆。将淀粉用α-淀粉酶处理一段时间，使黏度达到一定程度就可用作上浆的浆料。纺织品在漂白、印染之前，还须将附着在其上的浆料除去，利用α-淀粉酶使浆料水解，就可使浆料褪尽，这称为退浆。有些纺织品上浆使用的是动物胶作胶浆，可用蛋白酶使之退浆。
3.造纸原料的制浆
造纸原料的纤维中含有大量木质素，它容易使纸变为褐色，强度降低。通常使用碱性硫酸盐和二氯化盐处理以除去木质素，这些化学药品的致癌性已被证实，因而造成严重的环境污染。用木质素酶可以使木质素水解，这样不但可以提高纸的质量，而且使环境污染的程度大为减轻。
4.生丝的脱胶处理
天然蚕丝的主要成分是不溶于水的有光泽的丝蛋白。丝蛋白的表面有一层丝胶包裹着，在高级丝绸的制作过程中，必须进行脱胶处理，以提高丝的质量。采用胰蛋白酶、木瓜蛋白酶或微生物蛋白酶处理，可在比较温和的条件下催化丝胶蛋白水解，进行生丝脱胶。
5.羊毛的除垢
羊毛表面有鳞状物质，即一些蛋白质聚合体。应用枯草杆菌蛋白酶处理后，可以消除鳞状物质，而且还使毛料具有防缩水性，防止羊毛起球，形成毛毡。处理后的毛料很柔软，易于染色。
（二）轻工产品制造方面的应用
利用酶的催化作用已可以生产L-天冬氨酸、L-赖氨酸、肌苷酸（IMP）、5′-鸟苷酸、苹果酸、酒石酸和长链脂肪酸等多种产品。
在酱油或豆酱的生产中，利用蛋白酶催化大豆蛋白质水解，可以大大缩短生产周期，提高蛋白质的利用率。用蛋白酶还可以生产出优质低盐酱油或无盐酱油。此外，在酱油酿造过程中，添加一些纤维素酶等可以提高原料利用率。
在制革工业中，利用蛋白酶使原料皮脱毛，可以提高皮革产品质量，改善劳动环境。采用酸性蛋白酶和少量脂肪酶进行皮革软化，可以很好地除去污垢，使皮质松软透气，提高皮革质量。
【知识拓展】
用己内酰胺水解酶生产L-赖氨酸
该法所用的原料DL-α-氨基-ε-己内酰胺是由合成尼龙的副产品环己烯通过化学合成法得到的。原料中的L-α-氨基-ε-己内酰胺，经L-α-氨基-ε-己内酰胺水解酶作用后生成L-赖氨酸。余下的D-α-氨基-ε-己内酰胺在α-氨基-ε-己内酰胺消旋酶的作用下变成DL-型，再把其中的L-型水解为L-赖氨酸。如此重复进行，可把原料几乎都变成L-赖氨酸。
（三）加酶增加产品的使用效果
在某些轻工产品中添加一定量的酶，可以显著地增加产品的使用效果。
1.加酶洗涤剂
衣服上的有机污垢15％~40％以蛋白质与纤维结合的方式存在，如果将酶加入洗衣粉中，用酶来分解污物上的蛋白质、油脂及淀粉类物质，能有效地除去污垢，大大缩短洗涤时间，防止衣物发黄变色，提高洗涤效果。根据洗涤对象的不同，添加的酶有所差异。其中最广泛使用的是碱性蛋白酶。目前全世界所生产的酶之中，总产量的三分之一左右是碱性蛋白酶.碱性蛋白酶的大部分用于加酶洗涤剂。除了碱性蛋白酶之外，固体和液体洗涤剂中还可视需要添加淀粉酶、脂肪酶、果胶酶和纤维素酶等。
2.加酶牙膏、牙粉和漱口水
将适当的酶添加到牙膏、牙粉或漱口水中，可以利用酶的催化作用，增加洁齿效果，减少牙垢并防止龋齿的发生。可添加到洁齿用品中的酶有蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和右旋糖酐酶等。其中右旋糖酐酶对预防龋齿有显著效果。
3.加酶饲料
酶应用于饲料，其作用一为补充畜禽内源酶的不足，有助于提高畜禽健康水平和生产性能；另一作用为解除饲料中抗营养因子（饲料中对养分起拮抗作用的一些成分）。
幼龄或体弱的家禽、家畜体内蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等活性较弱，必须在饲料中给与补充，以提高畜禽的健康水平。此外，在饲料中添加纤维素酶、果胶酶、木聚糖酶等畜禽体内缺乏的酶，可有效提高饲料的利用率和转化率。
植酸酶可以解除植酸的抗营养作用，使无机磷的用量大幅度降低，降低饲料成本；显著降低猪、禽粪便排泄物中磷的含量，减少了磷对环境的污染；提高饲料中矿物元素，如钙、锌、铜、镁和铁等生物学利用率；增加饲料中蛋白质、氨基酸、淀粉和脂质等营养物质的利用率；提高动物采食量和日增重，改善动物生产性能。
4.加酶护肤品
在各种护肤品及化妆品中添加超氧化物歧化酶（SOD）、碱性磷酸酶、尿酸酶和弹性蛋白酶等，可有效地提高护肤效果。Novo Nordisk公司生产与化妆品相关的制品，含有可以清除皮肤表面死亡细胞的蛋白酶。另外为了清除皮肤表面的自由基，使用抗衰老的超氧化物歧化酶也在计划之中。
此外，酶在环境监测、废水处理、生物降解材料开发、乙醇生产、生物柴油制造、氢气生产等环保、能源方面的应用呈现出良好的发展前景。在细胞壁去除、大分子切割、分子拼接等生物工程领域也已大显身手。
【合作讨论】
1.酶的非水相催化。
2.酶在服装行业的应用。
3.蛋白酶的生产及应用。
4.淀粉酶的生产及应用。
5.果胶酶及其应用。
6.青霉素酰化酶与半合成抗生素。
