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1、第2节 酶在工业生产中的应用一、中国酶制剂的发展概况第一阶段：1965年无锡酶制剂厂生产BF-7658淀粉酶，首先用在淀粉加工和纺织退浆上，这是我国首次应用。 第二阶段：1979年，利用黑曲UV-11糖化酶菌种进行糖化酶生产，首先在白酒、酒精行业推广应用，提高了出酒率。 第三阶段：1990年，2709碱性蛋白酶在洗涤剂行业上应用，当时由于这种颗粒酶的出现，使加酶洗衣粉开始风行全国。 第四阶段：1992年，1.398中性蛋白酶，166中性蛋白酶在毛皮制革行业上推广应用，提高了产品质量和效率，减轻了劳动强度。 第五阶段：1995年，无锡酶制剂厂首先引进了耐高温-淀粉酶和高转化率液体糖化酶，在国家科
2、委成果办公室的推动下，将完成的新双酶法在淀粉质原料 深加工工业中应用科研项目在酒精、味精、制糖、啤酒等行业进行了推广，从此双酶法技术在全国迅速得以发展。国家科委成果办公室曾在无锡召开技术应用 推广会，从此在全国掀起了新双酶法的技术热潮，为淀粉质原料深加工行业的迅速崛起作出了新贡献。 第六阶段：1998年， 国外酶制剂大公司纷纷到中国建厂和合资，引进了国外先进设备、优良菌种、新型酶制剂，给中国酶制剂带来了机遇和挑战。这些企业带动了国内酶制剂工业的发 展，使酶制剂进人了一个崭新阶段，应用技术更加提高。诺维信公司（NOVO公司）在中国合资和在天津建立工厂，一期工程投资1.5亿美元，已在 1999年投
3、产。诺维信公司酶制剂品种齐全，为中国有关行业作出了一定贡献。 第七阶段：2006年，酶制剂进入了全 新的发展阶段，向高档次、高活性、高质量、高水平方向发展，向专用酶制剂和特种复合酶制剂发展，向新的应用领域发展，向新型糖类、面粉加工、肉类、油 脂、调味品、饲料、纺织、纸浆、环保等方面发展。酶制剂应用技术将成为发酵产业的核心技术。 1998年，美国最大的酶制 剂公司-杰能科国际公司和中国最大的酶制剂公司无锡酶制剂厂合资，成立无锡杰能科生物工程有限公司，将杰能科国际公司的新型复合酶源引进中国。 2005年，杰能科正式成为丹尼斯克的全资子公司，继续拓展酶制剂的全球市场。 国外酶制剂进人中国市场，由于竞
4、争需要，促进了中国酶制剂质量的改进和提高。新型酶，高活性、高纯度、高质量复合酶将成为今后酶制剂的发展方向。新型酶制剂的出现，酶制剂应用技术的不断提高，将促进我国发酵行业及相关应用领域飞速发展。 二.酶制剂在国民经济中的地位 我国酶制剂已广泛应用于食品、酿造、味精、制药、有机酸、淀粉糖、纺织、皮革、洗涤剂及保健品等很多领域，并且应用领域不断扩大，应用技术水平不断提高，然而与国外先进国家相比尚有差距。 进入新世纪以来，发展速度较快的是啤酒、淀粉糖、食品、燃料乙醇、味精和柠檬酸等行业。啤酒工业发展迅速，我国啤酒总产量已跃居世界第一位，2006年总产量超过3000万吨。 淀粉糖行业发展迅速，产量成倍增
5、长，品种曾出不穷，到2006年已超过500万吨。新型酶制剂已应用到针剂葡萄糖、液体葡萄糖浆、高麦芽糖浆、果葡糖浆 以及各种低聚糖的生产中。淀粉糖替代蔗糖已应用在糖果、食品、啤酒和饮料生产上。功能性低聚糖已被人们所接受，淀粉糖对酶制剂的品种和质量提出了更高的要 求。新型酶制剂的推出为这些行业提供了发展所必需的条件。 食品工业是用酶大户，目前已在烘焙、果蔬加工、奶制品、肉类加工和蛋白质水解等行业广泛应用。目前酶制剂品种还远远不能满足食品工业需要，酶制剂工业正不断推出新型酶制剂、复合酶制剂、高活力和高纯度特殊酶制剂来满足日益发展的食品工业需要。 变性燃料乙醇和汽油混合作为新一代的汽车燃料，具有广阔的
6、市场前景。由于酒精可作为代用燃料减少石油消耗，提高汽油辛烷值，减少机动车对空气的污染，因 此，燃料乙醇的开发和应用是我国发展的方向之一。利用玉米酶法水解发酵生产无水乙醇，并生产DDGS蛋白饲料，进行综合利用大有可为。大量新型酶制剂和相 关应用技术为酒精清洁生产工艺、浓醪发酵、中低温蒸煮、生料发酵、差压蒸馏等技术为酒精循环经济开辟了新的途径。 味精行业稳步发展，以大米或淀粉作为原料，采用连续喷射液化、复合糖化酶糖化的工艺，使出糖率和糖液质量大幅度提高，为发酵和提取奠定了良好的基础，使产酸率、糖酸转化率、提取收率等各项指标接近或达到国际先进水平。 柠檬酸、乳酸等有机酸和山梨醇的发展也较快，这些行业
7、正大力加强技改创新，以独特的工艺提高生产水平，对酶制剂的需求也逐步上升。 三.酶制剂的发展趋势 21世纪将着眼于生物技术的发展，引导化学工业绿色革命，改造传统产业，降低能耗，治理环境。十一五规划的目标，我国能源消耗比十五期间降低 20%，发展燃料乙醇、生物柴油等生物能源、生物环保、生物制造等领域。加强酶工程技术的研究开发，在酶制剂的应用领域中，关注在国民经济中占重要地位但 原料和能源消耗大、环境污染严重的造纸、纺织、制革、饲料等行业。 2006年中国酶制剂总产量约53万吨，目前作为食品 添加剂的酶制剂品种已有26种，包括糖化酶、-淀粉酶、蛋白酶、木瓜蛋白酶、葡萄糖异构酶、真菌淀粉酶、果胶酶、脂
8、肪酶、乳糖酶、纤维素酶、-葡聚糖 酶、葡萄糖氧化酶、木聚糖酶等，已被广泛应用于食品加工工业，在提高产品质量、降低成本、节约原料和能源、保护环境等方面发挥着重要作用。我国酶制剂生产 主要采用微生物发酵法，少量酶的生产采用生物提取法。目前中国酶制剂生产企业有数十家。四、几种主要工业酶的菌种和使用情况如下：淀粉酶类-淀粉酶水解淀粉生成糊状麦芽低聚糖和麦芽糖。以芽孢杆菌属的枯草芽孢杆菌和地衣形 芽孢杆菌深层发酵生产为主，后者产生耐高温酶。另外也用曲霉属和根霉属的菌株深层和半固体发酵生产，适用于食品加工。-淀粉酶主要用于制糖、纺织品退浆、 发酵原料处理和食品加工等。葡糖淀粉酶能将淀粉水解成葡萄糖，现在几
9、乎全由黑曲霉深层发酵生产，用于制糖、酒精生产、发酵原料处理等。蛋白酶使用菌种和生产品种最多。用地衣形芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌以深层发酵生 产细菌蛋白酶；用链霉菌、曲霉深层发酵生产中性蛋白酶和曲霉酸性蛋白酶，用于皮革脱毛、毛皮软化、制药、食品工业；用毛霉属的一些菌进行半固体发酵生产凝 乳酶，在制造干酪中取代原来从牛犊胃提取的凝乳酶。葡糖异构酶70年代迅速发展起来的一个品种。先用深层发酵取得链霉菌细胞，待固定化后，将葡萄糖液转化成约含果糖50的糖浆，这种糖浆可代替蔗糖用于食品工业。用淀粉酶、葡糖淀粉酶和葡糖异构酶等将玉米淀粉制成果糖浆已成为新兴的制糖工业之一。其他重要工业用酶还有：用曲
10、霉、木霉半固体发酵生产的纤维素酶;用曲霉生产的果胶酶、半纤维素 酶;曲霉和青霉深层发酵生产的葡糖氧化酶和过氧化氢酶；用假丝酵母、曲霉深层发酵生产的脂肪酶等；用黑曲霉深层或半固体发酵生产的葡糖淀粉酶、葡糖氧化 酶、过氧化氢酶、脂肪酶、乳糖酶等；用米曲霉生产的淀粉酶、蛋白酶、核糖核酸酶；用芽孢杆菌生产的蛋白酶、-淀粉酶。()中国从 1964年开始生产细菌淀粉酶。至今除有淀粉酶（枯草芽孢杆菌）,蛋白酶（芽孢杆菌、曲霉、链霉菌），葡糖淀粉酶（黑曲霉）等主要酶制剂品种外，还有 脂肪酶（假丝酵母）、葡糖氧化酶（青霉）、天冬酰氨酶（大肠杆菌）及用固定化技术生产的葡糖异构酶（链霉菌）、青霉素酰化酶、天冬氨酸酶、多核苷酸磷酸化 酸化酶（大肠杆菌）、富马酸酶（假丝酵母）等多种酶制剂品种。五、一些常见的酶制剂 - 4 -
