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摘 要：随着发酵工业的迅速发展，酶制剂在发酵制品生产中的应用领域也在不断拓展。由于具有用量少、催化效率高、专一性强等特点，酶制剂的应用能提高发酵过程中原料的利用率，缩短发酵周期，提高产品品质，降低生产成本，产生巨大的社会经济效益。本文针对生物酶在发酵制品生产中的发展和应用情况，综述了生物酶在天然色素及防腐剂等发酵生产、食用胶体生产、调味品酿造生产、酒精酿造以及乳制品生产等发酵行业中的增效应用及作用优势。
关键词：生物酶;增效;天然色素及防腐剂;食用胶体; 酿造调味品; 酒精生产
传统发酵制品的生产大多采用制曲工艺，微生物利用生产原料生长繁殖的同时产生蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶等各种酶，通过降解、代谢成为所需的各种发酵制品。发酵培养过程中需要添加牛肉膏、蛋白胨等有机营养成分，生产成本高，再加上微生物自身所产生的酶量少、活性低，导致发酵生产原料的利用率较低，发酵周期长，产品质量较难控制。新型酶制剂的开发应用，让传统发酵工业焕发出了新的活力。可以通过生物酶对特定发酵及微生物培养需求，进行优质高效的发酵生产。在发酵生产中为增加培养基的营养，可在发酵过程添加生物酶，能将发酵原料的成分水解成为微生物培养的营养物质，增加培养基的营养，促进发酵进程，提高原料利用率。本文概述了目前生物酶制剂在色素及防腐剂等发酵生产、酿造调味品生产、酒类酿造、乳制品生产等发酵行业中的应用及作用，并对生物酶制剂在发酵工业中的增效应用前景进行了展望。
1. 生物酶在天然色素及防腐剂等发酵生产过程中的增效作用
在发酵培养中，利用生物酶制剂对培养基原料进行加工处理，能把原料水解成适合微生物生长所需的营养成分，提高原料的利用率，促进有用代谢产物的产生。经酶解后的原料能够持续有效地为微生物提供有机氮源等营养成分，其中经水解产生的少量糖类、无机盐、维生素等能够促进微生物的生长和产物的生成。
相比于酸碱水解法，生物酶法在微生物发酵培养原料处理等过程中，水解条件温和，安全卫生，能使原料充分水解的同时，也保持了原有的氨基酸组成营养不损失，酶解产物对微生物的生长和有效产物的积累具有较明显的促进作用。
2. 生物酶在黃原胶等食用胶体发酵生产过程中的增效作用
食用胶是能溶解于水中，并在一定条件下充分水化形成粘稠、滑腻或胶冻液的一类大分子物质，在食品加工中起到增稠、增黏及乳化等作用，现已广泛应用于食品、日化及石油开采等领域。
黄原胶的微生物生产包括发酵和提取两部分，目前生物酶制剂已经被应用于黄原胶的生产过程中。在黄原胶发酵生产过程中，添加纤维素酶、淀粉酶等酶制剂能加速培养基中原料水解为微生物可利用碳源的速率，提高原料的转化率，缩短发酵周期。陈洪章等[4]将纤维素酶水解后的汽爆秸秆作为用作黄原胶发酵的碳源，同时优化氮源、无机盐等条件后，获得高达20.70 g/L的黄原胶产量。菌体蛋白等不容性杂质的存在会影响黄原胶的透明度和色泽，赵兰坤等[1]在黄原胶的生产中，采用盐式双酶法提取新工艺，有效降低了提取过程中酸碱和乙醇的消耗，减轻了后续环保处理压力，同时产品质量得到大幅度提升，平均收率达到 86.11%，产品透光平均达到91%，与传统工艺相比，收率提高了5.96%，透光提高了11.97%。
目前市面上已有低成本高效能的新型复合酶制剂用于食用胶发酵生产中，产品蛋白质含量降低，透明度和粘性提高，性能得到改善，相关生物酶的应用能够使黄原胶成品中蛋白质含量降低至1%以内，结冷胶中的蛋白质含量降低至0.3%。
3. 生物酶在酿造调味品生产中的增效作用
3.1 生物酶在酱油生产中的增效作用
酱油是以大豆、小麦等为原料，经微生物制曲发酵而成的具有特殊色、香、味的调味品。在酱油酿造中起主要作用的是微生物所产生的酶，通过酶的作用来完成酱油酿造中蛋白质水解、淀粉糖化、有机酸发酵以及酒精发酵等各类生化反应。
蛋白酶能将蛋白质水解为小分子肽和氨基酸，使酱油产生鲜味;淀粉酶将原料中的淀粉水解成葡萄糖，使酱油产生甜味[2];纤维素酶和果胶酶等能将植物细胞壁裂解，释放细胞中的蛋白质和淀粉等内含物，提高原料的利用率[3]。施安辉等[8]在酱油大生产的试验中发现，添加0.1%的纤维素酶，酱油成品中全氮、氨基酸态氮、还原糖、总酸、无盐固形物分别提高了39.5%、11.9%、20%、33.3% 和12%，并且风味明显优于不加纤维素酶的产品。在酱油的生产中补充强化相关酶制剂对于提高原料利用率，改善酱油风味具有积极的意义。
3.2生物酶在食醋酿造中的增效作用
食醋是一种传统的酸性调味品，食醋的酿造主要以大米、玉米和高梁等淀粉质为主要原料，经微生物制曲、糖化、酒精发酵以及醋酸发酵等阶段酿制而成。传统酿醋工艺通常使用大曲、小曲作为糖化剂，采用多菌种低温混合发酵，其发酵周期长，原料利用率和出品率低，劳动强度大。近年来，随着对传统酿醋工艺的改革和各种新型酶制剂的开发应用，给传统的食醋酿造工艺注入了新的活力。
3.3生物酶在豆腐乳生产中的增效作用
酶制剂在豆腐乳发酵的应用能够提高原料的利用率，省去毛霉菌的转接培养等工序，缩短发酵周期，并且不受季节温度变化的影响。在腐乳的后酵成熟过程中添加风味蛋白酶，能提高淀粉的分解速度，增加腐乳的可溶性固形物含量，缩短腐乳生产周期，提高产品产量[4]。制备膏状腐乳中，向原料豆腐中添加0.11%脂肪酶、0.24%α-淀粉酶以及0.6%蛋白酶能够获得最佳的效果，在发酵5-7天后各项指标都能达到白豆腐乳的行业标准，缩短了腐乳的发酵时间，并且没有其他不良风味物质产生[5]。
3.4生物酶在豆瓣酱生产中的增效作用
豆瓣酱是以蚕豆、食盐、辣椒等为原料，经制曲、发酵而制成的调味酱。目前，我国豆瓣酱的生产仍普遍采用传统的自然制曲和发酵工艺，由于发酵条件不易控制，发酵周期较长，制曲过程易受杂菌污染等因素的限制，豆瓣酱仍以手工小作坊生产为主。传统豆瓣酱的生产主要是利用各有益微生物产生的酶。因此，我们可以外源添加相应的酶制剂，补充和强化原有酿造微生物酶系，提高原料的利用率，缩短发酵周期，降低生产成本，改善豆瓣酱风味，以提高产品的市场竞争力。在豆瓣酱生产过程中，入发酵罐之前加入0.3%的酸性蛋白酶拌匀，发酵过程中再加入产酯增香酵母，能够使豆瓣的发酵周期缩短到1个月，提高了豆瓣酱的香气，减少了生产成本，改善了产品的品质[6]。 4. 生物酶在酒类酿造中的增效作用
4.1生物酶在白酒生产中增效作用
白酒的酿造在我国具有上千年历史，当前白酒生产在许多方面仍然沿用传统的生产工艺，其缺点是原料消耗大、出酒率低、生产周期长。酶制剂应用于白酒生产能够缩短生产周期，提高白酒的出酒率，改善产品质量。目前已有纤维素酶、淀粉酶、酸性蛋白酶以及普鲁兰酶等酶剂在白酒生产中的应用例子。
糖化酶应用于白酒酿造中能够使淀粉质原料糖化更彻底，提高原料利用率和出酒率。用湖北安琪牌活性干酵母和糖化酶替代传统（米糠、观音土、中药等制造的）小曲酿酒，出酒率提高了16-20%，而酒的质量不受影响[7]。
4.2生物酶在啤酒生产中的增效作用
啤酒主要以大麦芽﹑酒花和水为主要原料，经酵母发酵作用酿制而成的饱含二氧化碳的低浓度酒精饮料，我国啤酒工业发展迅速，目前已成为世界第二大啤酒生产国。酶制剂在啤酒生产中的应用能降低生产成本、缩短生产周期并提高啤酒的质量。普鲁兰酶能够专一性切开支链淀粉分支点中的α-1，6糖苷键，啤酒酿造中添加普鲁兰酶能促进使原辅料中淀粉的分解，减少糊精含量，缩短糖化时间，提高啤酒的发酵度。
4.3生物酶在乙醇生物能源发酵中的增效作用
随着世界经济的快速发展，能源和环境问题日益突出。生物乙醇作为一种可再生的清洁能源，已成为我国新型能源研发的重点。杰能科公司由于对乙醇纤维素酶Accellerase？系列产品的研发和生产而获得美国化学工程师学会（AIChE）颁发的可持续能源奖，其最新产品-Accellerase？ TRIO使用酶剂量低，适用范围广，能大大提高可再生非食物原料生产纤维素生物燃料的使用效率，减少乙醇生产成本、降低用量并带来各种环境效益。
5. 生物酶在乳酪、酸奶及低乳糖奶等乳制品发酵中的增效作用
生物酶制剂在乳制品的中应用由来已久，很久以前人们就利用皱胃酶（凝乳酶）来生产干酪。乳糖酶在乳制品加工中的应用，可以有效解决乳糖不耐症的问题;在甜炼乳加工中添加25-30%乳糖酶，不但可以防止结晶，还能增加产品的甜度，减少蔗糖的用量;酸乳生产中，添加乳糖酶可以缩短乳凝固的时间，延长酸乳的货架寿命。制备低乳糖酸奶的工艺中，同时添加帝斯曼公司的乳糖酶Maxilact和发酵剂，发酵结束后酸奶中乳糖的水解率可达90%以上，发酵成的酸奶，除了乳糖含量低外，风味特征与普通酸奶完全相同，可以供给患乳糖不耐症的人食用。
生物酶制剂作为一种生态型的高效催化剂，在发酵制品中的应用可以缩短发酵周期，提高原料利用率，降低生产成本，减少生产过程中污染，改进产品质量，改善产品风味。随着各种高新技术的广泛应用及酶工程研究工作的不断深入，酶制剂在发酵工业中的应用必将取得更快、更大的发展。此外，随着新的固定化、分子修饰和非水相催化等技術的引入，在不久的将来，生物酶的应用必将达到前所未有的广度和深度。
参考文献：
[1]赵兰坤，朱心双，王均成，周敬，杜鹏. 高透明黄原胶提取新工艺关键技术研究[J]. 发酵科技通讯， 2015， 44（3）：43-46.
[2]吕东津，梁姚顺，宋小焱.酱油的色、香、味[J].中国调味品，2004，7（7）：7-9.
[3]窦烨，王清路，李俏俏.纤维素酶的应用现状[J].中国酿造，2008，12：15-17.
[4]施安辉，周波，张东先，马增祥. 乾氏曲霉纤维素酶在酱油和食醋酿造中的应用[J]. 中国酿造， 2003（2）：20-23.
[5]郭艳，周鸿翔，邱树毅，滕钰. 酶促速熟腐乳发酵过程中成分变化的研究[J].食品科技， 2013（5）：273-277.
[6]周鸿翔，陈龙，滕钰，郭艳，柳荫. 酶促膏状腐乳酱中相关酶的作用研究[J].中国调味品， 2014（7）：57-61.
[7]林晓冬.一种快速发酵增香豆瓣酱的生产方法[P].中国专利：201210444328，2013-03-06.
关键词：生物酶;增效;天然色素及防腐剂;食用胶体; 酿造调味品; 酒精生产
传统发酵制品的生产大多采用制曲工艺，微生物利用生产原料生长繁殖的同时产生蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶等各种酶，通过降解、代谢成为所需的各种发酵制品。发酵培养过程中需要添加牛肉膏、蛋白胨等有机营养成分，生产成本高，再加上微生物自身所产生的酶量少、活性低，导致发酵生产原料的利用率较低，发酵周期长，产品质量较难控制。新型酶制剂的开发应用，让传统发酵工业焕发出了新的活力。可以通过生物酶对特定发酵及微生物培养需求，进行优质高效的发酵生产。在发酵生产中为增加培养基的营养，可在发酵过程添加生物酶，能将发酵原料的成分水解成为微生物培养的营养物质，增加培养基的营养，促进发酵进程，提高原料利用率。本文概述了目前生物酶制剂在色素及防腐剂等发酵生产、酿造调味品生产、酒类酿造、乳制品生产等发酵行业中的应用及作用，并对生物酶制剂在发酵工业中的增效应用前景进行了展望。
1. 生物酶在天然色素及防腐剂等发酵生产过程中的增效作用
在发酵培养中，利用生物酶制剂对培养基原料进行加工处理，能把原料水解成适合微生物生长所需的营养成分，提高原料的利用率，促进有用代谢产物的产生。经酶解后的原料能够持续有效地为微生物提供有机氮源等营养成分，其中经水解产生的少量糖类、无机盐、维生素等能够促进微生物的生长和产物的生成。
相比于酸碱水解法，生物酶法在微生物发酵培养原料处理等过程中，水解条件温和，安全卫生，能使原料充分水解的同时，也保持了原有的氨基酸组成营养不损失，酶解产物对微生物的生长和有效产物的积累具有较明显的促进作用。
2. 生物酶在黃原胶等食用胶体发酵生产过程中的增效作用
食用胶是能溶解于水中，并在一定条件下充分水化形成粘稠、滑腻或胶冻液的一类大分子物质，在食品加工中起到增稠、增黏及乳化等作用，现已广泛应用于食品、日化及石油开采等领域。
黄原胶的微生物生产包括发酵和提取两部分，目前生物酶制剂已经被应用于黄原胶的生产过程中。在黄原胶发酵生产过程中，添加纤维素酶、淀粉酶等酶制剂能加速培养基中原料水解为微生物可利用碳源的速率，提高原料的转化率，缩短发酵周期。陈洪章等[4]将纤维素酶水解后的汽爆秸秆作为用作黄原胶发酵的碳源，同时优化氮源、无机盐等条件后，获得高达20.70 g/L的黄原胶产量。菌体蛋白等不容性杂质的存在会影响黄原胶的透明度和色泽，赵兰坤等[1]在黄原胶的生产中，采用盐式双酶法提取新工艺，有效降低了提取过程中酸碱和乙醇的消耗，减轻了后续环保处理压力，同时产品质量得到大幅度提升，平均收率达到 86.11%，产品透光平均达到91%，与传统工艺相比，收率提高了5.96%，透光提高了11.97%。
目前市面上已有低成本高效能的新型复合酶制剂用于食用胶发酵生产中，产品蛋白质含量降低，透明度和粘性提高，性能得到改善，相关生物酶的应用能够使黄原胶成品中蛋白质含量降低至1%以内，结冷胶中的蛋白质含量降低至0.3%。
3. 生物酶在酿造调味品生产中的增效作用
3.1 生物酶在酱油生产中的增效作用
酱油是以大豆、小麦等为原料，经微生物制曲发酵而成的具有特殊色、香、味的调味品。在酱油酿造中起主要作用的是微生物所产生的酶，通过酶的作用来完成酱油酿造中蛋白质水解、淀粉糖化、有机酸发酵以及酒精发酵等各类生化反应。
蛋白酶能将蛋白质水解为小分子肽和氨基酸，使酱油产生鲜味;淀粉酶将原料中的淀粉水解成葡萄糖，使酱油产生甜味[2];纤维素酶和果胶酶等能将植物细胞壁裂解，释放细胞中的蛋白质和淀粉等内含物，提高原料的利用率[3]。施安辉等[8]在酱油大生产的试验中发现，添加0.1%的纤维素酶，酱油成品中全氮、氨基酸态氮、还原糖、总酸、无盐固形物分别提高了39.5%、11.9%、20%、33.3% 和12%，并且风味明显优于不加纤维素酶的产品。在酱油的生产中补充强化相关酶制剂对于提高原料利用率，改善酱油风味具有积极的意义。
3.2生物酶在食醋酿造中的增效作用
食醋是一种传统的酸性调味品，食醋的酿造主要以大米、玉米和高梁等淀粉质为主要原料，经微生物制曲、糖化、酒精发酵以及醋酸发酵等阶段酿制而成。传统酿醋工艺通常使用大曲、小曲作为糖化剂，采用多菌种低温混合发酵，其发酵周期长，原料利用率和出品率低，劳动强度大。近年来，随着对传统酿醋工艺的改革和各种新型酶制剂的开发应用，给传统的食醋酿造工艺注入了新的活力。
3.3生物酶在豆腐乳生产中的增效作用
酶制剂在豆腐乳发酵的应用能够提高原料的利用率，省去毛霉菌的转接培养等工序，缩短发酵周期，并且不受季节温度变化的影响。在腐乳的后酵成熟过程中添加风味蛋白酶，能提高淀粉的分解速度，增加腐乳的可溶性固形物含量，缩短腐乳生产周期，提高产品产量[4]。制备膏状腐乳中，向原料豆腐中添加0.11%脂肪酶、0.24%α-淀粉酶以及0.6%蛋白酶能够获得最佳的效果，在发酵5-7天后各项指标都能达到白豆腐乳的行业标准，缩短了腐乳的发酵时间，并且没有其他不良风味物质产生[5]。
3.4生物酶在豆瓣酱生产中的增效作用
豆瓣酱是以蚕豆、食盐、辣椒等为原料，经制曲、发酵而制成的调味酱。目前，我国豆瓣酱的生产仍普遍采用传统的自然制曲和发酵工艺，由于发酵条件不易控制，发酵周期较长，制曲过程易受杂菌污染等因素的限制，豆瓣酱仍以手工小作坊生产为主。传统豆瓣酱的生产主要是利用各有益微生物产生的酶。因此，我们可以外源添加相应的酶制剂，补充和强化原有酿造微生物酶系，提高原料的利用率，缩短发酵周期，降低生产成本，改善豆瓣酱风味，以提高产品的市场竞争力。在豆瓣酱生产过程中，入发酵罐之前加入0.3%的酸性蛋白酶拌匀，发酵过程中再加入产酯增香酵母，能够使豆瓣的发酵周期缩短到1个月，提高了豆瓣酱的香气，减少了生产成本，改善了产品的品质[6]。 4. 生物酶在酒类酿造中的增效作用
4.1生物酶在白酒生产中增效作用
白酒的酿造在我国具有上千年历史，当前白酒生产在许多方面仍然沿用传统的生产工艺，其缺点是原料消耗大、出酒率低、生产周期长。酶制剂应用于白酒生产能够缩短生产周期，提高白酒的出酒率，改善产品质量。目前已有纤维素酶、淀粉酶、酸性蛋白酶以及普鲁兰酶等酶剂在白酒生产中的应用例子。
糖化酶应用于白酒酿造中能够使淀粉质原料糖化更彻底，提高原料利用率和出酒率。用湖北安琪牌活性干酵母和糖化酶替代传统（米糠、观音土、中药等制造的）小曲酿酒，出酒率提高了16-20%，而酒的质量不受影响[7]。
4.2生物酶在啤酒生产中的增效作用
啤酒主要以大麦芽﹑酒花和水为主要原料，经酵母发酵作用酿制而成的饱含二氧化碳的低浓度酒精饮料，我国啤酒工业发展迅速，目前已成为世界第二大啤酒生产国。酶制剂在啤酒生产中的应用能降低生产成本、缩短生产周期并提高啤酒的质量。普鲁兰酶能够专一性切开支链淀粉分支点中的α-1，6糖苷键，啤酒酿造中添加普鲁兰酶能促进使原辅料中淀粉的分解，减少糊精含量，缩短糖化时间，提高啤酒的发酵度。
4.3生物酶在乙醇生物能源发酵中的增效作用
随着世界经济的快速发展，能源和环境问题日益突出。生物乙醇作为一种可再生的清洁能源，已成为我国新型能源研发的重点。杰能科公司由于对乙醇纤维素酶Accellerase？系列产品的研发和生产而获得美国化学工程师学会（AIChE）颁发的可持续能源奖，其最新产品-Accellerase？ TRIO使用酶剂量低，适用范围广，能大大提高可再生非食物原料生产纤维素生物燃料的使用效率，减少乙醇生产成本、降低用量并带来各种环境效益。
5. 生物酶在乳酪、酸奶及低乳糖奶等乳制品发酵中的增效作用
生物酶制剂在乳制品的中应用由来已久，很久以前人们就利用皱胃酶（凝乳酶）来生产干酪。乳糖酶在乳制品加工中的应用，可以有效解决乳糖不耐症的问题;在甜炼乳加工中添加25-30%乳糖酶，不但可以防止结晶，还能增加产品的甜度，减少蔗糖的用量;酸乳生产中，添加乳糖酶可以缩短乳凝固的时间，延长酸乳的货架寿命。制备低乳糖酸奶的工艺中，同时添加帝斯曼公司的乳糖酶Maxilact和发酵剂，发酵结束后酸奶中乳糖的水解率可达90%以上，发酵成的酸奶，除了乳糖含量低外，风味特征与普通酸奶完全相同，可以供给患乳糖不耐症的人食用。
生物酶制剂作为一种生态型的高效催化剂，在发酵制品中的应用可以缩短发酵周期，提高原料利用率，降低生产成本，减少生产过程中污染，改进产品质量，改善产品风味。随着各种高新技术的广泛应用及酶工程研究工作的不断深入，酶制剂在发酵工业中的应用必将取得更快、更大的发展。此外，随着新的固定化、分子修饰和非水相催化等技術的引入，在不久的将来，生物酶的应用必将达到前所未有的广度和深度。
参考文献：
[1]赵兰坤，朱心双，王均成，周敬，杜鹏. 高透明黄原胶提取新工艺关键技术研究[J]. 发酵科技通讯， 2015， 44（3）：43-46.
[2]吕东津，梁姚顺，宋小焱.酱油的色、香、味[J].中国调味品，2004，7（7）：7-9.
[3]窦烨，王清路，李俏俏.纤维素酶的应用现状[J].中国酿造，2008，12：15-17.
[4]施安辉，周波，张东先，马增祥. 乾氏曲霉纤维素酶在酱油和食醋酿造中的应用[J]. 中国酿造， 2003（2）：20-23.
[5]郭艳，周鸿翔，邱树毅，滕钰. 酶促速熟腐乳发酵过程中成分变化的研究[J].食品科技， 2013（5）：273-277.
[6]周鸿翔，陈龙，滕钰，郭艳，柳荫. 酶促膏状腐乳酱中相关酶的作用研究[J].中国调味品， 2014（7）：57-61.
[7]林晓冬.一种快速发酵增香豆瓣酱的生产方法[P].中国专利：201210444328，2013-03-06.