鄭曉飛

摘要：纖維素酶，是由蛋白酶、淀粉酶等多種水解酶組成的一個(gè)復(fù)雜酶系，自然界中很多真菌都能分泌纖維素酶。通常情況下，纖維素酶可分為以下三種：C1酶、Cx酶和β葡糖苷酶。其中，C1酶是對纖維素最初起作用的酶，破壞纖維素鏈的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。Cx酶是作用于經(jīng)C1酶活化的纖維素、分解β-1，4-糖苷鍵的纖維素酶。β葡糖苷酶可以將纖維二糖、纖維三糖及其他低分子纖維糊精分解為葡萄糖。纖維素酶作為一種能夠?qū)⒗w維素分解為葡萄糖、麥芽糖等的一類酶，近年來，在食品發(fā)酵以及加工中都得到了廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：纖維素酶 食品發(fā)酵 加工

中圖分類號：TS201.25 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1672-5336（2014）08-0028-02

纖維素是高等植物細(xì)胞壁的主要組成部分，占植物總干質(zhì)量的20%-50%，其也是地球上分布最廣、含量最豐富的天然可再生性碳水化合物，占地球生物總量的45%。通常情況下，產(chǎn)生纖維素酶的菌種容易退化，導(dǎo)致產(chǎn)酶能力降低。纖維素酶是降解纖維素生成葡萄糖的一組酶的總稱，它不是單成分酶，而是由多種酶共同作用的復(fù)合酶。近年來 纖維素酶技術(shù)已被使用到食品發(fā)酵以及加工等各個(gè)行業(yè)。目前，生產(chǎn)纖維素酶的主要方法包括：第一，篩選優(yōu)良菌株，生產(chǎn)出多纖維素酶復(fù)合體；第二，用基因工程技術(shù)來構(gòu)建含纖維素酶基因的克隆菌株，產(chǎn)生具有活力的纖維素酶。本文主要對纖維素酶技術(shù)在食品發(fā)酵及加工中的應(yīng)用作分析。

1 纖維素酶及獲取方式

纖維素酶的來源非常廣泛，昆蟲、微生物、細(xì)菌、放線菌、真菌、動(dòng)物體內(nèi)等都能產(chǎn)生纖維素酶，另外，玉米燈農(nóng)作物秸稈等也能夠生產(chǎn)出纖維素酶。纖維素作為一種天然可再生物質(zhì)，在纖維素酶技術(shù)的作用下，纖維素能夠被發(fā)酵為乙酸、乳酸以及乙醇等含纖維素的物質(zhì)，小分子的纖維二糖以及葡萄糖等。近年來，食品發(fā)酵和加工中均廣泛利用到纖維素酶。目前，纖維素酶的生產(chǎn)主要有固體發(fā)酵法和液體發(fā)酵法。其中，固體發(fā)酵法是以玉米等天然的農(nóng)作物秸稈為主要發(fā)酵原料，因其具有投資少，操作簡單，價(jià)格低廉，易于獲得等優(yōu)勢，所以，國內(nèi)絕大部分纖維素生產(chǎn)廠家均采用該技術(shù)生產(chǎn)纖維素酶。實(shí)踐證明，采用固體發(fā)酵法提取以秸稈中的纖維素酶是非常困難的。而液體發(fā)酵法以秸稈為原料時(shí)，其生產(chǎn)過程主要是將玉米秸稈粉碎到一定程度，并進(jìn)行滅菌處理，然后送發(fā)酵釜內(nèi)發(fā)酵，并加入纖維素酶菌種，發(fā)酵的時(shí)間夏秋季節(jié)約為65h，溫度低于60℃；冬季約為72h，溫度低于65℃。然后還需采用除菌后的無菌空氣從釜低通入進(jìn)行通氣攪拌，發(fā)酵完畢后的物料經(jīng)壓濾機(jī)板框過濾----超濾濃縮-----噴霧干燥后制得纖維素酶產(chǎn)品。據(jù)分析顯示：液態(tài)發(fā)酵法具有培養(yǎng)的溫度、濕度、時(shí)間等容易控制，所以在制作過程中有不易染雜菌，生產(chǎn)效率高等優(yōu)勢，目前已成為廣泛引用的辦法。

2 纖維素酶技術(shù)在食品發(fā)酵中的應(yīng)用

纖維素酶作為一種生態(tài)健康的復(fù)合酶，在食品發(fā)酵以及加工中得到了廣泛的使用。例如，制酒、醬油釀造、味精、食用醋的釀造等都應(yīng)用了纖維素酶技術(shù)。本文對部分食品發(fā)酵中纖維素酶的使用做介紹。

2.1 制酒

制酒原料通常為玉米、高粱等，這些原料中含有大量的淀粉以及少量的纖維素、半纖維素以及碳水化合物等物質(zhì)。這些物質(zhì)不能被淀粉酶直接利用，但是其能夠被纖維素酶分解，并產(chǎn)生出可發(fā)酵性糖。通常情況下，在制酒原料中加入纖維素酶后，原料中所含有的纖維素成分就會(huì)被纖維素酶中的C1以及Cx分解成為纖維二塘，纖維二塘又會(huì)被β-葡萄甘酶分解為葡萄糖，形成的葡萄糖被酵母發(fā)酵成為酒精。

制酒中纖維素酶技術(shù)的使用主要是在酒精發(fā)酵時(shí)，添加適量的纖維素酶能夠提高酒精和白酒的出酒率以及酒的純度以及就得味道等。同時(shí)，還能降低酒精溶液的粘度，縮短發(fā)酵時(shí)間，使得酒味香醇。據(jù)調(diào)查顯示，纖維素酶技術(shù)的使用能夠使酒的純度提高4.5%左右。而纖維素酶技術(shù)在制酒中影響較大，主要是因?yàn)椴糠掷w維素分解成葡萄糖供酵母使用以及纖維素酶對植物細(xì)胞壁的分解，有利于淀粉的釋放和被利用等優(yōu)勢的存在。同樣，在啤酒生產(chǎn)過程中，纖維素酶技術(shù)的使用能夠提高麥粒的溶解度，加快發(fā)芽的速度，改善過濾性能。

2.2 醬油釀造

醬油作為一種富含身體所需營養(yǎng)物質(zhì)的調(diào)味品。它能夠?qū)o味蛋白質(zhì)、淀粉等原料發(fā)酵，在各種酶的作用下，便會(huì)形成氨基酸以及甘油等呈味物質(zhì)。在后期發(fā)酵中，加入食鹽即可形成新鮮的調(diào)味品。

釀造醬油過程中纖維素酶技術(shù)的作用：在醬油的釀造過程中添加適量的纖維素酶，目的是使大豆類原料的細(xì)胞膜膨脹軟化破壞，使包藏在細(xì)胞中的蛋白質(zhì)和碳水化合物釋放，以提高醬油的濃度，保證醬油的質(zhì)量，同時(shí)還可縮短醬油的生產(chǎn)時(shí)間，提高醬油生產(chǎn)率，增加醬油產(chǎn)量。

纖維素酶技術(shù)在醬油發(fā)酵中應(yīng)用的作用原理包括三個(gè)方面。第一，纖維素酶能夠是原料中的纖維素成分得到分解；第二，纖維素酶能夠破壞制造醬油使用的原料中谷物的細(xì)胞壁；第三，纖維素酶能夠結(jié)合米曲霉在制造醬油中產(chǎn)生作用。

2.3 味精制造

味精的生產(chǎn)原料為小麥、淀粉等。在味精生產(chǎn)的過程中，加入纖維素酶使得淀粉液化反應(yīng)快，蛋白絮凝好，還能加快糖水過濾速度，提高所得糖液透光效果，能改善生產(chǎn)成品后的味精味道，增加味精產(chǎn)量。

2.4 食用醋的釀造

食用醋的釀造中，纖維素酶技術(shù)的使用主要就是將適量的纖維素酶和糖化酶混合使用以提高食用醋的純度以及出品率。有調(diào)查顯示，使用纖維素酶技術(shù)發(fā)酵的食用醋的出品率能夠提高6%-15%，食用醋的純度能夠提高2%。

纖維素酶技術(shù)在食用醋釀造中的應(yīng)用提高了食用醋的純度濃度，還能優(yōu)化食用醋的味道。

3 纖維素酶在食品加工中的應(yīng)用

3.1 大豆加工中的應(yīng)用

在大豆加工過程中，加入纖維素酶，可促使大豆脫皮。同時(shí)，由于它能使細(xì)胞壁破壞，使包含其中的蛋白質(zhì)、油脂完全分離出來，增加從大豆和豆餅中提取優(yōu)質(zhì)水溶性蛋白質(zhì)和油脂的量，在降低了生產(chǎn)成本的同時(shí)，還縮短了加工時(shí)間，提高了加工效率。

3.2 飲料加工中的應(yīng)用

在各類飲料加工中，例如豆制品飲料的加工，用纖維素酶處理豆腐渣后融合乳酸菌進(jìn)行發(fā)酵，即可制得營養(yǎng)、美味的發(fā)酵飲料。另外，在各類果蔬飲料的加工中，可將纖維素酶放入果蔬榨汁、花粉飲料中，能夠提高汁液的提取率（約12%）以及促進(jìn)汁液澄清率，使汁液透明，不沉淀，色彩鮮艷。有報(bào)道顯示，已有已成功地將柑橘皮渣用纖維素酶分解后制取全果飲料的實(shí)例，這些飲料中的粗纖維有40%-50%降解為短鏈低聚糖，也就是全果飲料中的膳食纖維，在醫(yī)療保健中作用顯著。

在果品和蔬菜加工過程中如果采用纖維素酶技術(shù)適當(dāng)處理，可使植物組織軟化膨松，能提高可消化性和口感。

3.3 茶葉加工中的應(yīng)用

近年來，速溶茶因其攜帶方便，飲用簡單，飲用后不留渣等優(yōu)勢的存在，被廣大群眾所接受，在生產(chǎn)過程中，通常采用熱水浸提法提取茶葉中的有效成分。但是，如果在提取的過程中，浸泡時(shí)放入適量的纖維素酶能夠縮短提取的時(shí)間，還能提高提取的質(zhì)量，保證茶葉的色澤、香味、性能等。

3.4 煙草品質(zhì)改良中的應(yīng)用

近年來，煙草銷量一直居高不下，利用纖維素酶混合現(xiàn)代的新興技術(shù)融合，能夠?qū)⒋渭墴煵葜械臒熑~和煙梗中的木質(zhì)纖維部分降解，降解物質(zhì)又能夠提高煙草品質(zhì)的可溶性糖類、有機(jī)酸以及氨基酸等成分。經(jīng)過該方式處理后加工而成的煙草，降低了生產(chǎn)成本的同時(shí)，也降低了煙草中尼古丁、焦油的含量。

4 結(jié)語

綜上所述，纖維素酶本身是一種由蛋白酶、淀粉酶、果膠酶和纖維素酶等組成的多酶復(fù)合物，在這種多酶復(fù)合體系中一種酶的產(chǎn)物可以成為另一種酶的底物。

纖維素酶技術(shù)應(yīng)用中使用的纖維素酶大多數(shù)屬于植物纖維，植物纖維作為一種含有大量纖維素、半纖維素的地球上豐富而又廉價(jià)的可再生資源。在食品發(fā)酵中，可以將這些纖維素和半纖維素酶降解成為可發(fā)酵的糖類，例如葡萄糖，麥芽糖等，進(jìn)而又可通過發(fā)酵制取酒精、單細(xì)胞蛋白、有機(jī)酸、甘油、丙酮等重要原料。纖維素酶除直接分解纖維素，促進(jìn)其分解為易被動(dòng)物所消化吸收的低分子化合物外，纖維素酶因其活性會(huì)隨著PH值、溫度、濕度以及鹽離子等的濃度、密度的改變而改變，并且來源非常廣泛，并且成本低。目前，廣泛應(yīng)用與食品發(fā)酵以及加工行業(yè)。

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