微生物酶及其應用

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微生物酶在眾多行業中有著廣泛的應用（包括紡織、皮革、紙漿紙張、研發、製藥、農業、洗滌劑、廢物處理和生物精煉廠，以及攝影和食品工業），它們對許多工業生產過程至關重要。

引言

由於酶具有環境友好性，不會產生溫室氣體或高能耗的廢物，因此在許多工業生產過程中，化學物質正被酶所取代。微生物來源的酶生產是工業酶生產中最優選的來源，因為微生物易於獲取，生長速度快，並且可以透過基因改造來生產在不同工業生產條件下都能最佳發揮作用的酶。

這有助於微生物在惡劣的生產條件下生存，並滿足許多行業對酶日益增長的需求。

細菌脂肪酶

酶的分類

酶是極其特殊的生物分子催化劑，可以加速底物(s)向產物(s)的轉化速率。這些生物分子催化劑可以是催化RNA分子（通常稱為核酶）或蛋白質大分子。

當酶形成其三級或四級結構時，可以識別出特定的位點。在其三級或四級結構中，對其酶促活性最重要是它們的活性位點，這些位點通常位於酶中疏水口袋的深處。

酶對其底物的特異性是由其活性位點決定的，這使其與其他酶區分開來。因此，國際生物化學與分子生物學聯盟（IUBMB）設立的酶委員會（EC）以此為基礎，對已知的3000多種酶進行分類、命名和編號。

根據酶催化的反應型別，目前酶共有七大類。

氧化還原酶

一類稱為氧化還原酶的酶催化底物(s)的氧化或還原反應。氧化還原酶的例子包括還原酶、氧化酶、過氧化物酶、加氧酶、脫氫酶等。

轉移酶

一類稱為轉移酶的酶負責催化某種官能團從一個分子轉移到另一個分子。轉移酶的例子包括肽基轉移酶、轉氨酶、乙醯轉移酶、甲基轉移酶、轉醛醇酶、糖基轉移酶、轉酮醇酶、甲醯轉移酶、激酶、磺基轉移酶等。

水解酶

一類稱為水解酶的酶利用水透過切割它們的鍵來催化大分子分解成相對較小的分子。水解酶的例子包括蛋白酶/肽酶、澱粉酶、糖苷酶、脂肪酶、磷脂酶、乳糖酶、醯基酶等。

裂合酶

一類稱為裂合酶的酶可以催化加成或消除過程，而無需水解或氧化。裂合酶的一些例子包括脫羧酶、果膠酶、醛裂合酶、脫水酶、腺苷酸環化酶、水合酶等。

異構酶

一類稱為異構酶的酶催化分子內鍵的形成和斷裂，從而將母體分子轉變為其異構體形式。異構酶的例子包括消旋酶、差向異構酶、順反異構酶等。

連線酶

是一類酶，它們利用ATP或其他富含能量的磷酸鍵的水解釋放的能量來催化兩個或多個分子的結合，從而形成新的化學鍵和新的分子。連線酶包括合成酶、螯合酶、DNA連線酶和羧化酶等。

轉位酶

EC在2018年將轉位酶歸類為最新的一類酶。這些酶促進分子或離子穿過膜的運動。轉位酶的一些例子包括肉鹼-醯基肉鹼轉位酶、ADP/ATP轉位酶、內膜轉位酶(TIM)和外膜轉位酶(TOM)。

微生物酶的用途

微生物酶應用於不同的行業，例如：

乳製品加工

過氧化氫酶和乳糖酶是乳製品加工中使用的基本酶。低乳糖水解奶可以透過減少其中的乳糖含量來增強牛奶的風味、適口性和健康益處。

在發酵乳中使用乳糖酶可以加速反應，提高發酵效率，賦予產品獨特的乳香風味，並延長其保質期。煉乳中含有乳糖酶，它不僅可以使乳糖在濃縮過程中防止結晶，還可以增強風味，減少蔗糖用量，從而抑制細菌生長。

烘焙業

• 澱粉酶：增加麵包體積，軟化質地，加速麵糰發酵，增加內部組織柔軟度，提供合理穩定的麵包顏色，促進鍋爐的生長；改善麵包的彈性和風味，延長其新鮮儲存時間。
• 蛋白酶：弱化麵筋，使麵糰柔軟，改善其粘彈性、延展性和光滑度。它還可以減少麵糰的混合時間，從而提高機械效能和烘焙質量，使產品更容易成型，並改善風味。
• 脂肪酶：延緩澱粉老化；增加麵包的體積和體積穩定性；提高麵包的品質和保藏能力；減少麵糰中的斑點；增加咬合力；防止麵條粘在沸水中；不易斷裂；提高麵粉的拉伸強度和伸長率。

肉類加工業

一定量的菠蘿蛋白酶與磷酸鹽、氯化鈣等成分混合，可以大大改善嫩羊肉的風味。

這種處理方法制成的羊肉香腸肉質細嫩，彈性極佳，具有獨特的風味，由生料製成。同樣，它彌補了鹹肉香腸中羊肉香腸的不足。

水果和蔬菜加工

通常單獨或組合使用果膠酶、纖維素酶和澱粉酶。這些酶主要用於水果去皮、果汁澄清、降低果汁粘度、加快果汁生產和提高穩定性。

它們還用於製作蔬菜汁，延長水果和蔬菜的保質期，減少營養損失等。

釀造業

釀酒廠在釀造啤酒時使用木聚糖酶來水解複雜的啤酒大麥細胞壁。木聚糖酶水解啤酒大麥細胞壁中的木聚糖，產生短鏈寡糖和阿拉伯木聚糖。

啤酒大麥的水解也提高了啤酒的粘度和純度。生產葡萄酒和飲料的公司使用脂肪酶來增強飲料的香味。

結論

隨著世界人口的持續增長，對食品行業產品的需求預計將進一步增長。因此，預計食品行業應用酶的需求以及全球食品酶市場規模將繼續增長。