纖維素酶的生產方法及在食品行業的應用

纖維素酶（cellulase)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，而是由多個酶起協同作用的多酶體系。
        纖維素酶在擴大食品工業原料和植物原料的綜合利用，提高原料利用率，凈化環境和開辟新能源等方面具有十分重要的意義。

        纖維素酶的來源
        纖維素酶的來源非常廣泛，昆蟲、微生物、細菌、放線菌、真菌、動物體內等都能產生纖維素酶。
        目前，用于生產纖維素酶的微生物菌種較多的是絲真菌，其中酶活力較強的菌種為木霉屬（Trichoderma）、曲霉屬（As?pergillus）和青霉屬（Penicillium）,特別是綠色木霉（Trichoder?mavirde）及其近緣菌株等較為典型，是目前公認的較好的纖維素酶生產菌。
        現已制成制劑的有綠色木霉、黑曲霉、鐮刀霉等纖維素酶。同時，反芻動物依靠瘤胃微生物可消化纖維素，因此可以利用瘤胃液獲得纖維酶的粗酶制劑。另外，也可利用組織培養法獲得所需要的微生物。

        纖維素酶的生產方法
        目前，纖維素酶的生產主要有固體發酵和液體發酵兩種方法。
    　固體發酵法固體發酵法是以玉米等農作物秸稈為主要原料，其投資少，工藝簡單，產品價格低廉，目前國內絕大部分纖維素生產廠家均采用該技術生產纖維素酶。然而固體發酵法存在根本上的缺陷，以秸稈為原料的固體發酵法生產的纖維素酶很難提取、精制。目前，我國纖維素酶生產廠家只能采用直接干燥法粉碎得到固體酶制劑或用水浸泡后壓濾得到液體酶制劑，其產品外觀粗糙且質量不穩定，發酵水平不穩定，生產效率較低，易污染雜菌，不適于大規模生產。
    　液體發酵法液體發酵生產工藝過程是將玉米秸稈粉碎至20目以下進行滅菌處理，然后送發酵釜內發酵，同時加入纖維素酶菌種，發酵時間約為70h，溫度低于60℃。采用除菌后的無菌空氣從釜低通入進行通氣攪拌，發酵完畢后的物料經壓濾機板框過濾、超濾濃縮和噴霧干燥后制得纖維素酶產品。液態深層發酵由于具有培養條件容易控制，不易染雜菌，生產效率高等優點，已成為國內外重要的研究和開發方向。

        纖維素酶的應用

        制酒
        在進行酒精發酵時添加纖維素酶可顯著提高酒精和白酒的出酒率和原料的利用率，降低溶液的黏度，縮短發酵時間，而且酒的口感醇香，雜醇油含量低。纖維素酶提高出酒率的原因可能有兩方面：一是原料中部分纖維素分解成葡萄糖供酵母使用；另外，由于纖維素酶對植物細胞壁的分解，有利于淀粉的釋放和被利用。
    　將纖維素酶應用于啤酒工業的麥芽生產中可增加麥粒溶解性，加快發芽，減少糖化液中單一葡萄糖含量，改進過濾性能，有利于酒精蒸餾。

　　醬油釀造
        在醬油的釀造過程中添加纖維素酶、可使大豆類原料的細胞膜膨脹軟化破壞，使包藏在細胞中的蛋白質和碳水化合物釋放，這樣既可提高醬油濃度，改善醬油質量，又可縮短生產周期，提高生產率，并且使其各項主要指標提高3％。

        飲料加工
        用纖維素酶處理豆腐渣后接入乳酸菌進行發酵，可制得營養、品味俱佳的發酵飲料。將纖維素酶應用于果蔬榨汁、花粉飲料中，可提高汁液的提取率（約10％）和促進汁液澄清，使汁液透明，不沉淀，提高可溶性固形物的含量，并可將果皮綜合利用。目前，有報道已成功地將柑橘皮渣酶解制取全果飲料，其中的粗纖維有50％降解為短鏈低聚糖，即全果飲料中的膳食纖維，具有一定的保健醫療價值。

        纖維廢渣的回收利用
        應用纖維素酶或微生物把農副產品和城市廢料中的纖維轉化成葡萄糖、酒精和單細胞蛋白質等，這對于開辟食品工業原料來源，提供新能源和變廢為寶具有十分重要的意義。
        此外，在果品和蔬菜加工過程中如果采用纖維素酶適當處理，可使植物組織軟化膨松，能提高可消化性和口感。
    　將纖維素酶用于處理大豆，可促使其脫皮，同時，由于它能使細胞壁破壞，使包含其中的蛋白質、油脂完全分離，增加其從大豆和豆餅中提取優質水溶性蛋白質和油脂的獲得率，既降低了成本，縮短了時間，又提高了產品質量。
    　植物纖維原料是地球上最豐富、最廉價而又可再生的資源，其主要成分是纖維素和半纖維素，纖維素和半纖維素的利用一直是國際國內的研究熱點課題。利用的途徑和整體思路是利用纖維素酶和半纖維素酶先將纖維素和半纖維素降解成可發酵糖，進而通過發酵制取酒精、單細胞蛋白、有機酸、甘油、丙酮及其他重要的化學化工原料。此外，纖維素、半纖維素通過纖維素酶的限制性降解還可制備成功能性食品添加劑，如微晶纖維素、膳食纖維和功能性低聚糖等。