微生物酶及其应用

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微生物酶在众多行业中有着广泛的应用（包括纺织、皮革、纸浆纸张、研发、制药、农业、洗涤剂、废物处理和生物精炼厂，以及摄影和食品工业），它们对许多工业生产过程至关重要。

引言

由于酶具有环境友好性，不会产生温室气体或高能耗的废物，因此在许多工业生产过程中，化学物质正被酶所取代。微生物来源的酶生产是工业酶生产中最优选的来源，因为微生物易于获取，生长速度快，并且可以通过基因改造来生产在不同工业生产条件下都能最佳发挥作用的酶。

这有助于微生物在恶劣的生产条件下生存，并满足许多行业对酶日益增长的需求。

细菌脂肪酶

酶的分类

酶是极其特殊的生物分子催化剂，可以加速底物(s)向产物(s)的转化速率。这些生物分子催化剂可以是催化RNA分子（通常称为核酶）或蛋白质大分子。

当酶形成其三级或四级结构时，可以识别出特定的位点。在其三级或四级结构中，对其酶促活性最重要是它们的活性位点，这些位点通常位于酶中疏水口袋的深处。

酶对其底物的特异性是由其活性位点决定的，这使其与其他酶区分开来。因此，国际生物化学与分子生物学联盟（IUBMB）设立的酶委员会（EC）以此为基础，对已知的3000多种酶进行分类、命名和编号。

根据酶催化的反应类型，目前酶共有七大类。

氧化还原酶

一类称为氧化还原酶的酶催化底物(s)的氧化或还原反应。氧化还原酶的例子包括还原酶、氧化酶、过氧化物酶、加氧酶、脱氢酶等。

转移酶

一类称为转移酶的酶负责催化某种官能团从一个分子转移到另一个分子。转移酶的例子包括肽基转移酶、转氨酶、乙酰转移酶、甲基转移酶、转醛醇酶、糖基转移酶、转酮醇酶、甲酰转移酶、激酶、磺基转移酶等。

水解酶

一类称为水解酶的酶利用水通过切割它们的键来催化大分子分解成相对较小的分子。水解酶的例子包括蛋白酶/肽酶、淀粉酶、糖苷酶、脂肪酶、磷脂酶、乳糖酶、酰基酶等。

裂合酶

一类称为裂合酶的酶可以催化加成或消除过程，而无需水解或氧化。裂合酶的一些例子包括脱羧酶、果胶酶、醛裂合酶、脱水酶、腺苷酸环化酶、水合酶等。

异构酶

一类称为异构酶的酶催化分子内键的形成和断裂，从而将母体分子转变为其异构体形式。异构酶的例子包括消旋酶、差向异构酶、顺反异构酶等。

连接酶

是一类酶，它们利用ATP或其他富含能量的磷酸键的水解释放的能量来催化两个或多个分子的结合，从而形成新的化学键和新的分子。连接酶包括合成酶、螯合酶、DNA连接酶和羧化酶等。

转位酶

EC在2018年将转位酶归类为最新的一类酶。这些酶促进分子或离子穿过膜的运动。转位酶的一些例子包括肉碱-酰基肉碱转位酶、ADP/ATP转位酶、内膜转位酶(TIM)和外膜转位酶(TOM)。

微生物酶的用途

微生物酶应用于不同的行业，例如：

乳制品加工

过氧化氢酶和乳糖酶是乳制品加工中使用的基本酶。低乳糖水解奶可以通过减少其中的乳糖含量来增强牛奶的风味、适口性和健康益处。

在发酵乳中使用乳糖酶可以加速反应，提高发酵效率，赋予产品独特的乳香风味，并延长其保质期。炼乳中含有乳糖酶，它不仅可以使乳糖在浓缩过程中防止结晶，还可以增强风味，减少蔗糖用量，从而抑制细菌生长。

烘焙业

• 淀粉酶：增加面包体积，软化质地，加速面团发酵，增加内部组织柔软度，提供合理稳定的面包颜色，促进锅炉的生长；改善面包的弹性和风味，延长其新鲜储存时间。
• 蛋白酶：弱化面筋，使面团柔软，改善其粘弹性、延展性和光滑度。它还可以减少面团的混合时间，从而提高机械性能和烘焙质量，使产品更容易成型，并改善风味。
• 脂肪酶：延缓淀粉老化；增加面包的体积和体积稳定性；提高面包的品质和保藏能力；减少面团中的斑点；增加咬合力；防止面条粘在沸水中；不易断裂；提高面粉的拉伸强度和伸长率。

肉类加工业

一定量的菠萝蛋白酶与磷酸盐、氯化钙等成分混合，可以大大改善嫩羊肉的风味。

这种处理方法制成的羊肉香肠肉质细嫩，弹性极佳，具有独特的风味，由生料制成。同样，它弥补了咸肉香肠中羊肉香肠的不足。

水果和蔬菜加工

通常单独或组合使用果胶酶、纤维素酶和淀粉酶。这些酶主要用于水果去皮、果汁澄清、降低果汁粘度、加快果汁生产和提高稳定性。

它们还用于制作蔬菜汁，延长水果和蔬菜的保质期，减少营养损失等。

酿造业

酿酒厂在酿造啤酒时使用木聚糖酶来水解复杂的啤酒大麦细胞壁。木聚糖酶水解啤酒大麦细胞壁中的木聚糖，产生短链寡糖和阿拉伯木聚糖。

啤酒大麦的水解也提高了啤酒的粘度和纯度。生产葡萄酒和饮料的公司使用脂肪酶来增强饮料的香味。

结论

随着世界人口的持续增长，对食品行业产品的需求预计将进一步增长。因此，预计食品行业应用酶的需求以及全球食品酶市场规模将继续增长。