韓 齊，趙金敏，高小琴，于 淼，韓宗元，2，李曉靜，* ，肖志剛

(1.沈陽工學(xué)院生命工程學(xué)院，遼寧撫順113122;2.沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，遼寧沈陽110866;3.沈陽師范大學(xué)糧食學(xué)院，遼寧沈陽110034)

酶是生物體產(chǎn)生的具有生物活性的大分子，主要由蛋白質(zhì)或核酸構(gòu)成，具有生物催化功能［1］，食之有益健康。在日本將酶稱為“酵素”，譯成中文是“植物之酶的提取物”或“植物酶提取之精華”，它含有豐富的酶、維生素、微量元素、氨基酸、脂類和多酚等營養(yǎng)物質(zhì)，可消除人體中有害健康的活性氧［2］。酶是新陳代謝的源泉［3］，與一切生命活動(dòng)密不可分。雖然機(jī)體在生長過程中會(huì)產(chǎn)生所需的酶，但遠(yuǎn)不能滿足代謝所需，需要通過食物來攝取，尤其是機(jī)體能力下降的特殊人群，更需要通過外部的酶來進(jìn)行補(bǔ)充［4］。然而酶的結(jié)構(gòu)易遭到破壞，在外部環(huán)境中，人們已經(jīng)很難補(bǔ)充到所需的酶。而酵素恰好解決了這一難題，它保留了底物所固有的多種營養(yǎng)成分，并促進(jìn)維生素、礦物質(zhì)、多酚和黃酮等次級(jí)產(chǎn)物形成，使酵素成為調(diào)節(jié)人體生理功能的發(fā)酵食品［5］。人之所以能夠精力充沛，神采奕奕，與生物體產(chǎn)生的數(shù)百種酵素密不可分，這些酵素調(diào)節(jié)著生物體的新陳代謝、促進(jìn)能量轉(zhuǎn)換、提供營養(yǎng)物質(zhì)等多種催化過程，因此生命過程與酵素催化反應(yīng)息息相關(guān)［6］。

酵素具有多種功能，包括:促進(jìn)新陳代謝［7］、血液循環(huán)［8］，排除毒素;調(diào)節(jié)人體酸堿平衡，凈化血液;增強(qiáng)胃腸道的消化吸收功能［9］，增強(qiáng)體質(zhì);還具有抗氧化、抗疲勞等，可以作為功能性食品［10］，為人類提供新的營養(yǎng)途徑。在國內(nèi)外市場(chǎng)酵素的發(fā)展空間廣闊，酵素產(chǎn)品已經(jīng)商業(yè)化，還出現(xiàn)一些添加酵素的保健食品。因此本研究針對(duì)發(fā)酵酵素食品的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、功能及研究進(jìn)展做出了綜述，并且對(duì)發(fā)酵酵素的發(fā)展做出了展望。

1 發(fā)酵酵素在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀

酵素最初起源于日本［11］，在日本很受歡迎，市場(chǎng)需求量很大，根據(jù)發(fā)酵酵素研究報(bào)告指出，在日本，酵素一年可達(dá)1000億日元的消費(fèi)額［12］，而且生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展迅速，處于世界領(lǐng)先水平。它的酵素產(chǎn)業(yè)分為兩大類，一類是將酵素作為產(chǎn)品直接制造生產(chǎn)，另一類是將酵素作為原料繼續(xù)進(jìn)行深加工，如:酵素面膜。目前酵素在國內(nèi)外已經(jīng)非常流行，2013年全球酵素市場(chǎng)消費(fèi)高達(dá)27.4億美元［13］，以美國和歐洲為主，其中食用酵素發(fā)展空間及成長潛力最大，年成長率7%以上，同時(shí)市場(chǎng)的增長幅度也相當(dāng)強(qiáng)勁［12］，如美國康能健康產(chǎn)業(yè)有限公司的康能酵素;美商大溪地諾麗國際公司的諾麗酵素飲品;德國AB Enzymes公司的食品、飲料、紡織及全球紙漿和造紙工業(yè)用酵素制品等［14］。在國外，人們已經(jīng)把酵素作為一種功能性食品，其功效包括:調(diào)節(jié)胃腸道功能，提高免疫功能，提高營養(yǎng)物質(zhì)利用率，減少過敏發(fā)生，降低癌癥的發(fā)病率，所以酵素對(duì)保證人體健康，預(yù)防疾病具有重要作用［6，9］。

相比較而言，我國發(fā)酵食品諸如酒、醋、醬等產(chǎn)品歷史悠久，但是對(duì)其進(jìn)行深入的研究發(fā)展較晚，直到1994 年酵素發(fā)酵技術(shù)才傳到我國［15－16］，但重視程度較低，食品領(lǐng)域應(yīng)用甚少，市場(chǎng)缺口大。隨著酵素在國外的迅速發(fā)展，國內(nèi)酵素市場(chǎng)也開始不斷拓展。在2000年之后，酵素才真正的進(jìn)入中國市場(chǎng)，起初對(duì)酵素的研究僅限于飼料，之后逐步擴(kuò)展到美容護(hù)膚品、醫(yī)學(xué)和食品等多種方面。陳丹，劉加友等［17－18］報(bào)道:當(dāng)前國內(nèi)實(shí)用型酵素產(chǎn)品火熱，其質(zhì)量管理方面亟待加強(qiáng)，但是由于酵素具有能夠消除自由基、抗腫瘤、抗衰老、提高機(jī)體免疫力、限制炎癥，清除血管垃圾等功效依然備受各界人士關(guān)注。酵素適用的人群大致可以分為以下幾類:中年女性:精神壓力大，免疫力低下，內(nèi)分泌失調(diào)等;嬰幼兒童:腹瀉、食欲不振、抵抗力弱;外出旅游、出差人員:預(yù)防腹瀉，增強(qiáng)抵抗力和免疫力;飲酒人群:減輕宿醉，緩解肝臟負(fù)擔(dān);亞健康人群:有效改善亞健康狀態(tài)。

2 發(fā)酵酵素的工藝

發(fā)酵酵素是以一種或多種新鮮蔬菜、水果、菌菇、中草藥等為原料，經(jīng)多種有益菌發(fā)酵而產(chǎn)生的，含有豐富的維生素、酶、礦物質(zhì)和次生代謝產(chǎn)物等營養(yǎng)成分的功能性微生物發(fā)酵產(chǎn)品。我國發(fā)酵技術(shù)是建立在基因工程基礎(chǔ)上的，最早成功應(yīng)用的基因工程菌是面包酵母菌［19］。通過向食品微生物中轉(zhuǎn)移編碼麥芽糖透性酶和麥芽糖酶的基因，使該酵母含有的麥芽糖透性酶和麥芽糖酶的含量顯著提升，從而使較多的CO2在面包發(fā)酵過程中產(chǎn)生，使面包膨發(fā)性能良好、松軟可口。Meyer［20］證實(shí)絲狀真菌具有獨(dú)特的高容量表達(dá)和分泌蛋白的能力，可利用其生產(chǎn)真菌或非真菌來源的酶類，通過基因工程技術(shù)可以有效地提高產(chǎn)率及減少非需要的副產(chǎn)物的形成，因此，建立一種與發(fā)酵酵素工藝密切相關(guān)，且有效的轉(zhuǎn)化方法至關(guān)重要。

近年來，我國對(duì)發(fā)酵酵素工藝進(jìn)行了深入研究，并且取得一定的成就。楊婧娟等［21］對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化，確定糖添加量為40%，料水比為1∶10(g/mL)，接種量為2.4%，發(fā)酵時(shí)間3 d為最佳發(fā)酵工藝參數(shù)，同時(shí)發(fā)酵后所得到的酵素食品具有清香味且去除了生黃精麻味和刺激性;陳庶來等［22］在糙米酵素發(fā)酵工藝的研究中，采用活性面包干酵母進(jìn)行發(fā)酵試驗(yàn)，將還原糖消耗量作為試驗(yàn)指標(biāo)，對(duì)酵母活化時(shí)間、發(fā)酵時(shí)間、接種量做正交試驗(yàn)，得出最佳優(yōu)化工藝:接種菌量1.2 g/20 g，原料發(fā)酵時(shí)間11 h，酵母活化時(shí)間1 h，且在每 8 g發(fā)酵樣品中消耗的還原糖達(dá)13.682 mg時(shí)，發(fā)酵較為完善;孫大慶等［23］通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)，以淀粉酶活力為檢測(cè)指標(biāo)得出:在接種量3.5%，培養(yǎng)時(shí)間4.5 h，溫度32℃，小米酵素中淀粉酶活力最強(qiáng);董潔等［24］利用酵母菌和乳酸菌發(fā)酵金絲小棗棗泥酵素，通過正交實(shí)驗(yàn)得出:接種0.1%酵母菌，30℃下發(fā)酵12 h，然后接種0.5%乳酸菌，37℃下發(fā)酵28 h，最后控制溫度在6～8℃發(fā)酵24 h，此時(shí)金絲小棗棗泥酵素最優(yōu);蔡毅飛等［25］在環(huán)保酵素的發(fā)酵過程研究中，根據(jù)溫度的不同，將發(fā)酵工藝分為常溫發(fā)酵、中溫發(fā)酵和高溫發(fā)酵三大類。該實(shí)驗(yàn)按照配比制作三份環(huán)保酵素，分別置于20、30和50℃的恒溫培養(yǎng)箱中。發(fā)酵過程中對(duì)三份樣品的p H、電導(dǎo)率和還原糖含量進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，得出結(jié)論，中溫30℃更有利于果蔬垃圾的轉(zhuǎn)化和環(huán)保酵素的生成;戰(zhàn)偉偉等［26］以藍(lán)靛果和椰子為主要原料，通過正交實(shí)驗(yàn)確定最佳工藝:酵母菌與雙歧桿菌配比2∶1，發(fā)酵溫度 33 ℃，發(fā)酵時(shí)間 70 d;莫大美等［27］采用響應(yīng)面法優(yōu)化酵母菌和乳酸菌雙菌種發(fā)酵制備玫瑰花酵素，建立玫瑰花酵素SOD酶活性與各自變量的回歸方程，然后接種醋酸菌聯(lián)合發(fā)酵，增加酵素口感和風(fēng)味。

在工業(yè)化生產(chǎn)中，采用二次發(fā)酵工藝，即經(jīng)過后熟工藝得到微生物酵素產(chǎn)品［28］，例如:糙米酵素、植物酵素等。除此之外，工業(yè)化生產(chǎn)還采用先進(jìn)的生物萃取技術(shù)［29］，根據(jù)一定的科學(xué)配比進(jìn)行壓榨并在常溫下發(fā)酵180 d以上，然后提取發(fā)酵后的酵素原液配以果寡糖及13種益生菌群再進(jìn)行螯合，整個(gè)過程溫度均控制在40℃以下，生產(chǎn)周期一年以上，最終得到富含益生元，且更易被人體吸收的功能性酵素。并且為了防止雜菌生長和產(chǎn)生酒精，可加入釀造米醋及高濃度異麥芽糖等。

3 發(fā)酵酵素的功能

3.1 促進(jìn)新陳代謝

生物體內(nèi)全部有序化學(xué)變化的總稱稱為新陳代謝，其中化學(xué)變化包括物質(zhì)代謝和能量代謝兩個(gè)方面，一般都是在酶的催化作用下進(jìn)行的，是生物體與外界環(huán)境之間的物質(zhì)和能量交換以及生物體內(nèi)物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)變過程［30］，即老細(xì)胞分化、新細(xì)胞產(chǎn)生的過程。酵素的存在，加快了生物體內(nèi)新陳代謝、營養(yǎng)和能量轉(zhuǎn)換等許多催化過程。Ogunremi等［31］研究指出，酵素是含有豐富植物素、膳食纖維、抗氧化物質(zhì)及生物活性成分的功能性食品，促進(jìn)細(xì)胞新陳代謝的同時(shí)，增強(qiáng)了機(jī)體的免疫能力;馮莉等［32］試驗(yàn)證明水果酵素可有效預(yù)防和修復(fù)酒精對(duì)小鼠肝臟的損傷，提高新陳代謝的能力;韋仕靜［33］在西蘭花酵素在發(fā)酵過程中生化指標(biāo)變化及其抗氧化活性研究中，表明西蘭花酵素發(fā)酵初液口感柔和，味道酸甜，內(nèi)含乳酸、乙酸能夠調(diào)節(jié)人體腸道，促進(jìn)新陳代謝。

3.2 促進(jìn)血液循環(huán)

酵素能夠促進(jìn)生物體解毒功能，改善血液循環(huán)。劉春花等［34］研究表明，植物發(fā)酵液(酵素)可以增強(qiáng)單核－巨噬細(xì)胞系統(tǒng)功能、NK細(xì)胞活性、體液免疫功能，提高血清溶菌酶水平，進(jìn)而提高機(jī)體免疫功能，維持機(jī)體的正常代謝;郭爽等［35］證明敖東酵素可以顯著抑制小鼠體重的增長，顯著提高抗體水平和脾指數(shù)，提高體液免疫功效，促進(jìn)血液循環(huán);Murakami K等［36］研究指出納豆在芽孢桿菌發(fā)酵過程中產(chǎn)生納豆激酶，抑制血管緊縮素轉(zhuǎn)化酶的活性，促進(jìn)血液循環(huán)，降低高血壓的形成。

3.3 增強(qiáng)胃腸道的消化吸收

蛋白質(zhì)消化吸收及微生物生長繁殖的主要場(chǎng)所在胃腸道，微生物菌群平衡影響腸道營養(yǎng)吸收及腸道健康，所以增強(qiáng)胃腸道的消化吸收是必要的。發(fā)酵酵素的出現(xiàn)剛好解決這一難題。李桃花等［37］試驗(yàn)證明水果酵素對(duì)小鼠胃腸動(dòng)力、腸道機(jī)械運(yùn)動(dòng)功能提升均有促進(jìn)作用;宋陽等［38］研究指出微生物酵素對(duì)門靜脈阻斷下小腸屏障功能有一定的改善作用，增強(qiáng)胃腸道的消化吸收;蔡爽等［39］研究也指出人參術(shù)苓酵素能夠有效的治療非潰瘍性消化不良，證實(shí)了酵素可有效地調(diào)節(jié)脾胃功能。

3.4 調(diào)節(jié)人體酸堿平衡

酵素可消除體內(nèi)廢物，使血液形成弱堿性，從而調(diào)節(jié)人體的酸堿平衡。由于生物體不斷的新陳代謝，使細(xì)胞處于一定的酸堿環(huán)境當(dāng)中［40］。適當(dāng)?shù)乃釅A環(huán)境對(duì)維持細(xì)胞的正常生命活動(dòng)是必需的。戴凌燕等［41］研究發(fā)現(xiàn)糙米酵素提取物可以影響消化酶的分泌，糙米酵素提取物使灌胃6周的大鼠體質(zhì)量顯著低于高脂對(duì)照組，且大鼠各灌胃劑量組肝臟粗脂肪質(zhì)量顯著低于高脂對(duì)照組，說明糙米酵素提取物具有增強(qiáng)體內(nèi)免疫功能的作用，有助于降低血脂，可以引起胃腸消化酶的積累，起到促進(jìn)消化作用，調(diào)節(jié)人體的酸堿平衡;許蓬娟等［42］指出酵素可以平衡內(nèi)分泌，提高身體免疫等;馬巧靈等［43］研究證明酵素能抑制II型糖尿病小鼠血糖值的增加，降低血清中甘油三酯TG、血清總膽固醇TC含量，從而使人體的內(nèi)環(huán)境保持穩(wěn)定。

3.5 抗氧化性

在體內(nèi)存在的酵素可加速自由基的消除，防止各種細(xì)胞的氧化損傷，進(jìn)而起到增強(qiáng)生物體內(nèi)新陳代謝的作用。郭艷萍等［44］在大麥天然酵素抗氧化性能的初步探究中，證實(shí)糙米酵素有效成分具有抗氧化作用，并且結(jié)論表明，在天然發(fā)酵過程中，大麥酵素酚類物質(zhì)含量與抗氧化能力有極大的相關(guān)性。趙金安等［45］測(cè)定黑雞心葡萄酵素天然發(fā)酵過程中不同階段的總酚含量、還原力及其對(duì)自由基的清除率來評(píng)價(jià)天然酵素的抗氧化性能。結(jié)果表明:經(jīng)過多種有益菌發(fā)酵制得的黑雞心葡萄酵素有較好的抗氧化能力，并且發(fā)酵30 d產(chǎn)生的酵素抗氧化能力最強(qiáng)。姜忠麗等［46］研究證實(shí)糙米酵素有效成分具有抗氧化作用，可加速自由基的消除，防止各種細(xì)胞的氧化損傷，進(jìn)而增強(qiáng)生物體內(nèi)新陳代謝的作用。

3.6 抗疲勞

疲勞是機(jī)體復(fù)雜的生理生化變化過程，是指腦力或體力到達(dá)一定階段時(shí)必然出現(xiàn)的一種正常的生理現(xiàn)象。它既標(biāo)志著機(jī)體原有工作能力的暫時(shí)下降，又可能是機(jī)體發(fā)展到疾病狀態(tài)的先兆［47］。如何緩解疲勞成為一項(xiàng)急需解決的難題。姜忠麗等［46］通過糙米酵素紅曲酒對(duì)小鼠灌胃并進(jìn)行一系列檢測(cè)，考察糙米酵素紅曲酒功能性飲料的抗疲勞作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)糙米酵素紅曲酒對(duì)小鼠生活狀態(tài)幾乎無任何影響，對(duì)小鼠肝、腎、脾臟臟器指數(shù)和血清生化檢測(cè)值無異常，并能延長小鼠負(fù)重游泳時(shí)間、延長爬桿時(shí)間，對(duì)氧自由基有一定的清除能力，清除率最高可達(dá)12.69%，具有一定的抗疲勞功能。Lee等［48］研究發(fā)現(xiàn)酵素中含有BJ－20菌種，可以把谷氨酸轉(zhuǎn)化為γ－氨基丁酸(GABA)。Diana［49］研究發(fā)現(xiàn) γ－氨基丁酸可以通過乳酸菌發(fā)酵獲得，并且是天然活性成分，對(duì)小鼠有抗疲勞功能，可應(yīng)用于食品中，對(duì)人體健康具有重要作用。林金鶯［50］在諾麗酵素長效抗自由基的探究中，得出諾麗酵素具有強(qiáng)而穩(wěn)定的抗自由基能力，抗疲勞作用，能為日用品(如面膜等)的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

4 展望

目前酵素食品在國內(nèi)市場(chǎng)的發(fā)展還存在一定問題。首先，人們對(duì)酵素食品的認(rèn)識(shí)與酵素養(yǎng)生概念還非常陌生，仍然處于認(rèn)知階段;其次，由于微生物酵素需在適宜的條件下進(jìn)行發(fā)酵，易受到環(huán)境中微生物、發(fā)酵體系和雜菌的污染以及季節(jié)等條件的影響，所以很難控制產(chǎn)品的質(zhì)量，以至于影響酵素產(chǎn)品的開發(fā)和利用;最后，由于酵素企業(yè)大多依靠外來技術(shù)支持，從而導(dǎo)致酵素在我國的售價(jià)很高。為了滿足消費(fèi)者對(duì)酵素的市場(chǎng)需求，開發(fā)自有的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，降低酵素的成本是亟需解決的難題。

隨著基因工程、細(xì)胞工程等生物技術(shù)發(fā)展，食品行業(yè)開啟了以酵素類食品領(lǐng)銜的新一代功能性食品［51］。在醫(yī)療保健方面，在國外，酵素已經(jīng)應(yīng)用于艾滋病、病毒疾病(皰疹、流行性感冒、C型B型肝炎等)、關(guān)節(jié)炎、高血壓、高血脂等［14］方面，酵素可以通過調(diào)節(jié)人體的免疫力，保障身體健康，且我國人口眾多，隨著人們對(duì)健康的重視，以及對(duì)酵素功能性的了解，酵素的需求量也將會(huì)逐漸增大，因此功能型酵素產(chǎn)品存在著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>