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纤维素酶的应用现状
作者：黄国钞 苏雅瑜 李雪晨 陈荣裕 来源：《农家科技下旬刊》2015年第08期
摘 要：纤维素是地球上既丰富又低廉的可再生资源，纤维素能被纤维素酶降解为葡萄糖。纤维素酶具有广阔的研究前景，将来可能成为国内第一大酶种。本文简述了纤维素酶在畜禽生产和酒精工业中的应用，具体阐述纤维素酶在食品工业中的应用，并对未来的研究方向进行了展望。
关键词：纤维素酶；食品；应用
纤维素酶是能将纤维素水解成葡萄糖的一组酶的总称。纤维素酶特异性高，反应条件温和，环境污染小，广泛存在生物中，应用非常广泛。它能将纤维素分解为葡萄糖，充分的利用了纤维素，自1906年Sellieres在蜗牛消化液中发现纤维素酶以来，纤维素酶的研究和应用受到了国内外学者的极大关注，取得了很大进展。 一、纤维素酶在食品工业中的应用
1. 纤维素酶在酱油酿造中的应用。在酱油的酿造过程中加入纤维素酶，可以降解大豆类等原料的细胞膜和细胞壁，使细胞软化进而被破坏，致使细胞中的蛋白质以及碳水化合物释放，利于发酵过程的进行。因此，加入纤维素酶既缩短酿造时间，提高产率，还提高了酱油中氨基酸和糖分的含量，改善酱油质量、色泽和风味。
2.纤维素酶在饮料行业中的应用。在果蔬榨汁饮料中，加入纤维素酶可以提高出汁率，降解果蔬中的不溶性纤维素，使饮料透明，澄清，降解植物细胞壁后，使果蔬细胞中的可溶性固形物流出，提高果蔬榨汁饮料的营养价值。日本相关研究表明，将纤维素酶加入豆渣中接种乳酸菌可生产风味独特，营养价值高的发酵饮料。国内相关报道表明，纤维素酶可用于果皮残渣制取饮料，纤维素酶将果皮中的大量粗纤维降解为膳食纤维，使该类型饮料具有营养保健功能。
3.纤维素酶在果蔬加工中的应用。传统的果蔬加工过程中，采用加热，酸碱处理等方法使果蔬组织软化，会造成果蔬中的水溶性维生素以及香味物质的损失。现代果蔬加工过程中，加入纤维素酶使植物组织软化，既弥补了传统加工过程的不足，还提高果蔬被人体消化吸收的程度，并且可以改善口感。范凤玲等人研究得出用纤维素酶处理菠萝果皮，可以提高多酚物质的溶出率。李胜等人研究得出采用纤维素酶处理菠萝果皮，可以提高果胶的提取率。
4.纤维素酶在油料加工中的应用。纤维素酶在油料加工中发挥着无可替代的作用。传统方法中的压榨产油，产量低且质量差，生产周期长。加入纤维素酶代替传统的有机溶剂，不仅提高出油率以及优质率，而且生产过程处于较为温和的条件，避免油脂物质因高温导致不良风味
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的产生。例如，纤维素酶处理花生，导致花生的细胞壁破坏，使处在细胞内部的蛋白质与油脂完全分离，提高了花生榨油的出油率。
5.纤维素酶在茶叶加工中的应用。速溶茶是当今消费量最大的茶叶制品之一，它与其他饮料调和，制成果茶、奶茶等饮料制品深受当代年轻人的喜爱。利用纤维素酶和其他细胞壁裂解酶复配使用，破坏茶叶细胞壁结构，提高茶提取液中的可溶性固形物含量。此法与传统热法浸提相比，既提高了提取率又保留茶叶原有的色香味，是目前国内外加工速溶茶的常用方法。梁靖等人通过研究发现，纤维素酶能大幅度提高茶叶中有效成分的提取率以及茶叶制品的稳定性。
二、纤维素酶在畜禽生产中的应用
众所周知，除反刍动物中含有分解纤维素的微生物，其他畜禽动物体外几乎不含能降解纤维素的酶类。这导致畜禽动物对纤维素的消化吸收受到阻碍，实际生产中，将纤维素酶与果胶酶、葡萄糖淀粉水解酶等复配制成复合酶制剂，应用于畜禽动物的饲料中，提高其对纤维素的利用率。常用的方法有两种：一是体外法，直接往秸秆、玉米粉等饲料中加入上述的复合酶制剂，控制温度、PH值、湿度等外界环境条件进行发酵，发酵产物直接用于喂养畜禽动物。二是体内法，直接将上诉的复合酶制剂与饲料充分搅拌，让畜禽动物直接食入，在体内发挥其生理效果。大量研究表明，体外法对纤维素的利用率比体内法高。尹清强等人往荷斯坦奶牛的日常饲料中添加 50 g/ 头的纤维素酶，可使其产奶率提高8.9%。李华等人在猪饲料中添加纤维素酶，显著提高了猪的日增重量。 三、纤维素酶在酒精工业中的应用
纤维素酶在酒精工业中的应用主要体现在以下两个方面：一是提高谷类发酵生产酒精的出酒率。一般用于酒精生产的原料是高粱，小麦等，在其发酵过程中加入纤维素酶，降解细胞壁生成的糖类物质可用于酵母发酵。同时，纤维素酶的加入导致细胞壁被破坏，谷类细胞中的淀粉类物质溶出，使其与淀粉酶和糖化酶充分接触作用产生可发酵性糖，进而被产酒酵母利用，提高原料的出酒率；二是应用于生产燃料酒精。大量研究数据表明，生产燃料酒精过程中复合利用水解和发酵法，可降低葡萄糖对纤维素酶水解的抑制作用，该发现缓解了能源危机问题。 四、展望
纤维素酶的发现至今有百年的历史，虽然在食品，畜禽生产以及酒精工业等方面有了运用实例，但因受成本制约，仍无法大规模在这些工业流程中使用。如何降低生产纤维素酶的成本，如何得到稳定高产酶菌种，以及对纤维素酶的作用机制和各组成部分活性功能的研究，会拓宽纤维素酶的应用范围，这将会是未来纤维素酶的研究方向与目标。 参考文献：
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作者简介：黄国钞（1994-），男，福建省晋江市人，学生，学历：本科，研究方向：食品科学与工程。
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