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酵素 编辑
酵素是以动物、植物、菌类等为原料,添加或不添加辅料,经微生物发酵制得的含有特定生物活性成分的产品,其中含各种活性物、生物酶以及益生菌,具有丰富的营养和较高的经济价值。我国的豆豉、泡菜、豆腐乳等也属酵素食品。2018年中华人民共和国工业和信息化部颁布的《酵素产品分类导则》规定酵素按产品应用领域可分为食用酵素、饲用酵素、农用酵素、日化酵素、环保酵素及其他。
酵素常常被认为是一种起源于日本的酶(Enzyme)的一类别称,但是实际上却并非纯粹的酶,而是由动植物等通过自身有益菌或者外接菌种发酵而来的一类含有各种有效物质的化合物,如含有各种维生素、酚、黄酮类、氨基酸、有机酸等。由于所使用的原材料和工艺技术的不同所得到的果蔬酵素不尽相同,其含有的活性成份和功能也有所差异。
酵素是一种健康、绿色食品,富含微量元素、常量元素、酶、多酚、氨基酸等营养成分,备受国内外研究者青睐,极具发展前景,与直接食用水果相比,酵素中的活性物质更容易被机体所吸收利用,有机小分子更浓缩、更容易让人接受。通过发酵技术,不仅保留了原有物质中的营养价值成分,还会产生一些对人体健康有益的新的生物活性物质,同时将有机物质最大释放,大大提高了生物利用度。
近年来研究表明,酵素中富含预防多种疾病、补充营养、促进机体健康物质,具有抗氧化、提高机体免疫力、降血脂及减肥,加快体内代谢和促进生物催化的作用,可以有目的地调节人体生理功能。当前,酵素已成为国内外最受欢迎的发酵产品之一,食用酵素的发展空间和增长潜力巨大、市场前景广阔,但是国内大部分区域的食用酵素行业的开发研究还处在初级阶段,与国外酵素利用发达国家和地区相比,还存在着相当大的距离,同时国内的食用酵素类产品大多为进口售卖,售价很高。国内消费者对食用酵素产品的认识和酵素具有的功效还比较浅显,且国内自主研发发酵时间短,产品质量优、工艺流程简单、价格低廉的的酵素产品成为现今亟需解决的问题,随着人们生活质量水平的提高,近些年来,国内的酵素市场开始逐渐热起来。
属性分类
食用酵素,以动物、植物、食用菌等为原料,添加或不添加辅料,经微生物发酵制得的含有特定生物活性成分可供人类食用的酵素产品。
环保酵素,以动物、植物、菌类等为原料,添加或不添加辅料,经微生物发酵制得的含有特定生物活性成分的用于环境治理、环境保护的酵素产品。
日化酵素,以动物、植物、菌类等为原料,添加或不添加辅料,经微生物发酵制得的含有特定生物活性成分的用于个人护理、洗涤用品等的酵素产品。
饲用酵素,以动物、植物、食用菌等为原料,添加或不添加辅料,经微生物发酵制得的含有特定生物活性成分的用于动物营养和健康的酵素产品。
农用酵素,以动物、植物、菌类等为原料,添加或不添加辅料,经微生物发酵制得的含有特定生物活性成分的用于种植业、养殖业、土壤改良的酵素产品。
纯种发酵酵素,以动物、植物、菌类等为原料,添加或不添加辅料,由人工培养的有明确分类名称的微生物发酵制得的酵素产品。
群种发酵酵素,以动物、植物、菌类等为原料,添加或不添加辅料,由特定自然环境中的微生物发酵制得的酵素产品。
复合发酵酵素,以动物、植物(菌类等为原料,添加或不添加辅料,以纯种发酵和群种发酮制得的酵素产品。
植物酵素,以植物为主要原料,添加或不添加辅料,经微生物发酵制得的酵素产品的总称。
菌类酵素,以菌类为主要原料,添加或不添加辅料,经微生物发酵制得的酵素产品。
动物酵素,以动物组织及其制品为主要原料,添加或不添加辅料,经微生物发酵制得的酵素产品。
领域分类
1.按产品应用领域分类
酵素产品分类 | 产品示例 |
食用酵素 | |
环保酵素 | 如除臭酵素、空气净化酵素、水体净化酵素等 |
日化酵素 | 如洁面酵素、护肤酵素、口腔护理酵素、洗涤酵素等 |
饲用酵素 | 如宠物酵素、饲料酵素等 |
农用酵素 | 如促生长酵素、驱虫酵素、抗病酵素、土壤改良酵素等 |
其他酵素 | 以上未涵盖的酵素产品 |
2.按产品形态分类
酵素产品分类 | 说明及产品示例 |
液态酵素 | 产品形态在常温下是液体的产品。如酵素液等 |
半固态酵素 | |
固态酵素 | 产品形态为粉末、颗粒、片状或块状等。如酵素粉等 |
3.按生产工艺分类
酵素产品分类 | 说明及产品示例 |
纯种发酵酵素 | 如纳豆菌酵素、植物乳杆菌酵素等 |
群种发酵酵素 | 如蔬果自然发酵酵素等 |
复合发酵酵素 | 如果蔬复合发酵酵素等 |
4.按发酵原料种类分类
酵素产品分类 | 说明及产品示例 |
植物酵素 | |
菌类酵素 | 如银耳酵素、蛹虫草酵素等 |
动物酵素 | 如阿胶酵素、鱼蛋白酵素等 |
混合酵素 | 如以植物、菌类、动物两类或两类以上原料生产的酵素 |
1.制备工艺特点
常见的水果、蔬菜、糙米、菌类、药食同源中药等均可作为酵素发酵的原料。酵素生产工艺的特点是:为防止杂菌生长和产生酒精,可加入酿造米醋及较高浓度的异麦芽糖、白糖或红糖等;发酵周期比较长,一般为几个月至2年等。也有采用二次发酵工艺,即经过后熟工艺得到酵素产品。
2.典型酵素产品制备工艺
2.1食用酵素
近年来,我国学者开始深入研究酵素食品的生产工艺。董洁等以利用酵母菌和乳酸菌发酵金丝小枣,确定出最佳的工艺参数为:在30℃条件下,接种0.1%酵母菌,发酵12h;在37℃下,接种0.5%乳酸菌发酵剂,静置发酵28h,然后控制温度6~8℃,静置24h,进行发酵,然后使酵液产香 。南竹等以蛋白酶活性为指标,运用Box-Behnken Design 8.0.5v响应面法优化制作菠萝皮渣酵素的最佳工艺参数为发酵温度23℃,酵母菌接种量0.3%,发酵时间16.5h 。章苇虹等以还原糖含量、黄酮含量、蛋白质含量、总酸含量以及可溶性固形物含量为指标,通过正交试验滁菊水果酵素产品的优化条件为火龙果添加量150g/L、滁菊添加量6g/L、白砂糖添加量145 g/L、发酵30d 。扶庆权等采用单因素实验和正交实验,确定酵素芋头粉面包的最佳制作工艺参数为酵素粉添加量3%,芋头粉添加量6%,酵母添加量2%,白糖添加量16% 。
2.2农用酵素
方晟等学者研究发现采用黄酒米浆水代替清水作为配料水,以叶菜类废弃物包括萝卜叶、白菜叶和莴笋叶为植物原料,混合红砂糖,制成的农用酵素的营养成分更丰富 。刘萃文所述的液体酵素菌肥的制备工艺如下:把豆饼、菌剂和事先洗净切成10~20cm长的青草或菜叶依次放入缸里,约占溶剂的80%;注入清水,把原料没过,并用透气的布或纸盖好;每天上下午用干净的木棍搅拌一次,一次5min;夏季3~4d,冬季7~10d发酵有气泡冒出,出现黄绿色液体时,即可使用 。
3.制备工艺中可能存在的安全风险
酵素的制备工艺中易出现的生物性危害有:由于器具消毒不彻底、发酵过程密封不严等,造成毒杂菌的污染;复合发酵菌的代谢过程易受外界环境的影响,代谢产物不可控;原料的成分复杂,在发酵过程中毒副产物的生成; 菌种长期使用后,有可能异变成有毒菌株,影响产品质量等 。其次,化学性危害主要包括在一些发酵产品的原材料的处理中,部分化学物质不易完全去除,包括化学试剂、重金属离子和农药残留等。在制备工艺中还存在着一些潜在的物理性毒害,主要包括在加工工艺中误入砂石、毛发、以及铁质锈迹残留等 。
食用酵素的应用
食用酵素最初起源于日本,是指利用果蔬、粮谷及可食性药材等经特定菌种、特定工艺发酵制得的可食用性产品。食用酵素富含大量脂肪酶、淀粉酶、超氧化物歧化酶、乳酸、醋酸及少量乙醇等代谢产物和酚类、黄酮类等生物活性成分,具有清除自由基、抗氧化、抑菌、解酒护肝、润肠通便、调节免疫、促进新陈代谢及净化血液等生理功能。在借鉴日本和我国台湾酵素研发经验的基础上,近年来国内机构主要围绕食用酵素的发酵机理、营养机制、行业规范及开发应用等方面展开研究,自主研发的食用酵素种类丰富、功能多样、市场前景广阔,呈持续增长的良好发展态势。
环保酵素的应用
酵素可在一定程度上抑制有害微生物的生长和繁殖,尤其可对病原菌和腐败细菌的生命活动,具有明显实用价值。因此,酵素可应用于环保领域。如可代替洗涤剂、空气清新剂等,还可作为汽车保养剂使用,是家中老少皆宜的家居帮手,而关于酵素更多的使用性功能还有待人们的进一步探索与发掘。
酵素菌肥在种植业上的应用
由于多年来农药和化肥的泛滥使用,我国种植土壤的土壤板结、通透性降低、土壤养分流失、病虫害猖獗等问题日渐严重。酵素的出现及应用为解决这些问题提供了新的研究方向。在粮食作物、蔬菜、水果等的种植上,酵素菌肥的应用均有较好的收益。
在主要的粮食作物方面,在玉米上运用中等含量的酵素菌肥来代替其他商品化肥,可以达到玉米增产的效果 。研究显示,应用酵素菌肥的有机稻米与常规稻米相比,部分品质参数降低,但其他重要的品质参数(如氨基酸总量、Mg/K和Mg/N等)都有不同程度的提高 ;水稻施用酵素菌肥比农民习惯性施肥增产稻谷90kg/hm2,增产率1.2%,纯收益增加292.5元/hm2。
在蔬菜方面,酵素菌肥作为基肥可明显促进辣椒茎粗、单株结果数、单果重、果实横径 。研究表明,酵素菌肥和复合微生物肥复配使青花菜产量提高20.78%,抗坏血酸、可溶性蛋白、可溶性糖、干物质含量分别提高34.2%、46.0%、43.8%、6.13% 。
在水果方面,酵素菌肥能改善果树树体营养,提高果实产量与质量 。研究发现,油桃树在施用酵素菌肥后,油桃果实品质显著提高,同时油桃叶中的氮含量增加 ;酵素菌肥可改善草莓的品质,能显著提高草莓果实的维生素C和可溶性糖含量 ;酵素菌肥能增强苹果树势,缓解果树粗皮病,提高苹果产量,对果实品质影响明显,果实总糖、可溶性固形物含量、维生素C含量和硬度均增加,尤其是对于寒富苹果常见的黑星病、斑点病等有明显的防治作用 。
酵素菌生物有机饲料在养殖业上的应用
相关研究表明,酵素菌发酵蛋白饲料可显著提高鸡蛋蛋白质含量,降低蛋黄胆固醇含量 ;将生物酵素添加到猪饲料进行喂养,可显著改善育肥猪的健康状况,提高猪的平均增重,降低耗料增重比,降低饲料成本 ;使用动物酵素后,奶牛乳房炎的发生率明显减低,产奶量明显增加 ;使用酵素菌生物有机鱼肥能促进水体中所含的浮游生物的生长,显著加快水产品的繁殖速度,同时具有改良水质,净化水体,平衡藻相、菌相,抑制有害菌、病原微生物生长的作用 。
酵素在日化领域的应用
酵素化妆品是包括酶以及产酶微生物和相关调节因子的一类生物制品,在美白祛斑、脱屑、祛痘、防晒、抗衰老、抗菌等方面发挥多重功效。现已有169个酶类及108个酵素类进口化妆品批文,国产有15个酶类和2个米糠酵素特殊用途化妆品批文,近年国产非特殊用途酵素化妆品突飞猛进,仅产品名称含酵素一词的化妆品就已备案3000多个,大多为添加了蛋白酶、酵母提取物、酵母菌发酵产物和乳酸菌发酵产物等的产品,并以面膜、洗发护发和沐浴系列化妆品为主。酵素化妆品是近年化妆品领域的热点,发展前景广阔。
平衡机体作用
如果人体摄入糖类、蛋白质、脂肪过多,堆积在体内易导致消化系统出现功能障碍,引发各种疾病。酵素中的蛋白酶可以将大分子蛋白质分解成小分子肽和氨基酸,减轻肾脏负担,保持肠内菌群平衡。
消炎抗茵作用
酵素产品具有很好的抗菌作用,董银卯等研究发现,膏状酵素和粉状酵素对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和3种痤疮病菌都有很好的抑菌效果。VELIĆANSKIAS等研究证明,香蜂草酵素在细菌、酵母菌的共生条件下,对十几种革兰氏阳性、阴性菌株均表现出抑菌活性。
美白抗氧化作用
许多植物酵素都表现出了较强的抗氧化功能,如大麦酵素、蓝莓酵素、葡萄酵素、刺梨酵素等。这些酵素对l,l-二苯基-2-三硝基苯肼(l,l-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基、2,2.联氮-二(3乙基-苯并噻唑-6-磺酸)二铵盐自由基、超氧自由基和羟基自由基等都有很强的清除能力,其能力强弱与酚类等抗氧化物质的含量有关。SANTA-MARIAC等研究发现,糙米酵素能有效阻止人表皮角质形成细胞单层以及再生表皮的脂质氧化,表现出与水很好的皮肤相容性,具有4.8±0.3的防晒系数。
解酒护肝作用
曲佳乐等研究发现,植物酵素能有效缓解小鼠急性酒精中毒情况,可明显降低谷草转氨酶、谷丙转氨酶活性,具有解酒护肝功效。说明酵素能有效减缓肠胃对酒精的吸收,能够改善头痛、延缓醉酒。
防治心脑血管疾病作用
HUAngHY等研究发现,植物酵素有助于促进脂质分解代谢,对高血糖、高胰岛素血症、高脂血症等病症具有防治作用。WANGYX等研究表明,糙米酵素液能够降低小鼠血脂水平、动脉粥样硬化指数和肝脏脂肪水平,抑制肝3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶活性,加快体内胆固醇的排泄。CANDIACCIM等研究发现,糙米酵素有助于改善肥胖相关的炎症反应,有效防治血管并发症。
抗肿瘤作用
REVILLA等研究发现,糙米酵素具有抗肿瘤特性,能够导MOLT-4细胞中以剂量依赖的方式细胞凋亡(0~10mg/mL),还能通过诱导肿瘤坏死因子-α(tumour necrosis faCTor-α,TNF-α)的表达增强Nl3胶质细胞的免疫活化效果。
增强机体免疫力
经过发酵的食材组织受到酶的作用而崩解,功能性成分得以充分释放,小分子化易被人体吸收。可进一步增加功效,降低副作用或进一步生成有利于提高机体免疫活性的成分。
动物酵素
柠檬酵素可通过促进血清中IgG、IgA、IgM的含量及IL-2、IFN-γ的表达量而增强麻鸭免疫功能。
农用酵素
据陶津等研究发现,与化学肥料相比,环保酵素具有无污染、无公害等特点,既经济又环保,用其作为有机生物菌肥,可在一定的程度上代替化肥的使用,修复退化土壤,提高土壤肥力,增强作物抗逆性,达到保产增产的目的。
据杨桂平等研究发现,在葡萄果实膨大期时各酵素处理的酶活性均显著高于喷施清水对照处理,说明了从葡萄开花到花后这一段时间内,酵素处理促进了蔗糖代谢相关酶活性的提高,可能是酵素中含有较多的营养物质,提高了葡萄的各种生理生化反应,促进了酶的合成。
在日本,将介于普通食品和药品之间的、具备一定保健功能的食品统称为保健机能食品。依据日本厚生劳动省(主管医疗卫生、社会保障的负责部门)规定,保健机能食品划分为两大类:营养机能食品以及特定保健食品 。特定保健食品是指面向特殊群体的,含有保健功效成分,能够调节人体生理机能,改善健康状况的食品。这种保健食品必须证明其产品的有效性、安全性,才能取得相关认证证明。酵素属于营养机能食品行列,是指以补充一定功能成分为目的的保健食品。政府通过事后监督的形式对其进行管理 。但为了打击虚假宣传,日本厚生劳动省规定,不得在营养机能食品的产品标识中出现“能够达到某种特定保健目的”的字眼 。
我国关于酵素产品的研究尚处于初级阶段,市场发展也才刚刚起步。因为缺乏针对性的监管和控制,相应的工艺技术、品质评估标准和管理法规并不完善,致使现在国内市场上的酵素品种单调,质量良莠不济,真正具备QS认证或具备保健批文的产品很少。目前亟需规范酵素产品的工艺技术,加快制订相关质量安全标准及可靠功能标识,对广大消费者进行科学常识的宣传和普及。
酵素经常被宣传有减肥、抗癌、抗衰老等效果,然而实际上效果并不理想。
有人吃了酵素后会感觉瘦了,原因是酵素热量低,如果只吃酵素体重自然不会增加,但这也等同于节食。还有一个原因是其成分复杂,如果吃过网上卖的酵素之后会有腹泻等感觉,很有可能是里面添加了其它成分,可能会吃坏身体。
自制酵素有风险。蔬菜水果表面的微生物组成十分多样。除了发酵所需要的酵母菌或乳酸菌外,还有包括致病菌在内的其他微生物。一旦制作过程中不注意卫生,混入了杂菌,就可能对人体产生危害。如霉菌产生的展青霉素,又称棒曲霉素,在动物实验中表现出神经毒性、胚胎毒性和一定的致癌性,并且对动物免疫系统具有抑制作用。发酵过程比较容易产生亚硝酸盐,自制酵素的菌种不易控制,其中的亚硝酸盐含量也无法监测,具有潜在危害。更重要的是,水果中含有大量的果胶,果胶经微生物发酵后的一大产物就是甲醇。人口服甲醇中毒最低剂量约为100mg/kg体重,经口摄入0.3~1g/kg可致死,即一个60kg体重的人如果摄入6g甲醇会中毒,如果摄入18~60g可致死。自制酵素的风险非常大。