酵素產(chǎn)品的研究進(jìn)展及問題探究

朱 政，周常義，曾 磊，江 鋒，蘇國成*

（1.集美大學(xué) 食品與生物工程學(xué)院，福建 廈門 361021；2.廈門中集信檢測技術(shù)有限公司，福建 廈門 361100）

中國生物發(fā)酵產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的《酵素產(chǎn)品分類導(dǎo)則》標(biāo)準(zhǔn)中，將酵素定義為以動(dòng)物、植物和食用菌等為原料，經(jīng)微生物發(fā)酵制得的含有特生物活性成分的可食用的酵素產(chǎn)品[1]。關(guān)于酵素的研究最早于20世紀(jì)初起源于日本，表示生物催化劑——酶。后來發(fā)展到歐美、臺(tái)灣地區(qū)，商家把水果、蔬菜等經(jīng)發(fā)酵得到的產(chǎn)品也稱為酵素，也即目前市場上普遍宣傳和銷售的發(fā)酵產(chǎn)品。但現(xiàn)在很多商家混淆了學(xué)術(shù)上的酶和酵素產(chǎn)品的概念，給消費(fèi)者帶來很大誤解。

近些年來，我國學(xué)者開始對(duì)酵素產(chǎn)品生產(chǎn)工藝進(jìn)行深入探討，為了適應(yīng)大多數(shù)人的健康狀況，采用多原料、多菌種發(fā)酵，其成分非常復(fù)雜，主要功能性成分、作用類型也各不相同。經(jīng)過發(fā)酵不但能夠改善基質(zhì)本身的不良風(fēng)味，還能產(chǎn)生一些新的活性物質(zhì)，增強(qiáng)酵素產(chǎn)品的保健功效[2]。

但目前有關(guān)酵素產(chǎn)品質(zhì)量及衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)還未出臺(tái)實(shí)施，產(chǎn)品市場難以監(jiān)管，須加快研討制訂相關(guān)的政策標(biāo)準(zhǔn)，以科學(xué)、法治手段對(duì)其進(jìn)行監(jiān)管控制。本文就酵素與酶的含義進(jìn)行了歸納與區(qū)分，對(duì)酵素的產(chǎn)品分類、生產(chǎn)發(fā)酵工藝和主要營養(yǎng)保健功能方面的研究進(jìn)展，以及安全性風(fēng)險(xiǎn)、相關(guān)制度規(guī)范等方面存在的問題進(jìn)行了綜述與探討，為酵素食品的進(jìn)一步研究發(fā)展提供了理論依據(jù)。

1 酶和酵素的概念與區(qū)分

學(xué)術(shù)概念上的酶，代表生物催化劑，是具有高度選擇性和催化活性的一類蛋白質(zhì)[3]。在生物體內(nèi)發(fā)揮著支配新陳代謝、催化養(yǎng)分和轉(zhuǎn)化能量等作用。日本山內(nèi)慎一對(duì)酵素的定義是植物中酶的提取物[4]，目前許多研究將酵素的概念總結(jié)為：以一種或多種蔬菜、水果、中草藥等為原料，通過酵母菌、乳酸菌、醋酸菌、食用真菌等益生菌發(fā)酵而成的，含有豐富維生素、礦物質(zhì)和次生代謝產(chǎn)物的功能性發(fā)酵產(chǎn)品[3]。

如今大多數(shù)酵素產(chǎn)品中，既包括酶，又包括其產(chǎn)酶微生物以及相關(guān)調(diào)節(jié)作用因子等，是廣義的酵素，強(qiáng)調(diào)其微生態(tài)整體。這種酵素其實(shí)與納豆、葡萄酒、泡菜和紅茶菌等發(fā)酵制品類似，其生產(chǎn)制造都依靠酶的作用。相反，酶則是一個(gè)生物學(xué)專有名詞，在生物體內(nèi)以催化劑的形式發(fā)揮功效。兩者并非同一概念，與酶同概念的酵素可認(rèn)為是狹義的酵素。然而許多研究仍把“酵素”和“酶”的概念混為一談，認(rèn)為酵素即酶[5]，這種說法是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。胡學(xué)智等[6]指出，“酵素”不等于“酶”，以“酵素”來稱呼此類發(fā)酵產(chǎn)品的做法恰當(dāng)與否還有待商討。

2 酵素的分類及發(fā)酵工藝

2.1 以產(chǎn)品形式為分類依據(jù)

根據(jù)產(chǎn)品形式不同，可將目前市場上的酵素產(chǎn)品劃分為：液體酵素，粉體酵素，酵素片劑（膠囊），膏體酵素和其他種類產(chǎn)品。

液體酵素是通過控制發(fā)酵條件，經(jīng)提取、濃縮制成的發(fā)酵原液，能夠保留最原始的高活性發(fā)酵物，利于人體吸收。李仲樹等[7]選取多種新鮮水果，經(jīng)物理壓榨、萃取和混合，得到酵素液；另接種復(fù)合型果膠酶進(jìn)行酶解，加入釀酒酵母菌在18～25℃發(fā)酵7～15 d，再用醋酸菌進(jìn)行二次發(fā)酵10～30 d，經(jīng)沉淀、萃取、混合過濾后得到五行酵素液。

液態(tài)酵素經(jīng)冷凍干燥或高溫烘干處理，可制成便于攜帶的酵素粉劑，還可以進(jìn)一步加工制成代餐粉。一種藍(lán)莓酵素代餐粉以魔芋粉、果蔬、堅(jiān)果、藍(lán)莓酵素粉為主要原料，將新鮮果蔬浸入至60～70°Bé糖溶液中，攪拌浸泡后進(jìn)行預(yù)脫水處理；再與堅(jiān)果凍干粉、魔芋粉與藍(lán)莓酵素粉按比例混合，即得到一種具有飽腹減肥效果的酵素代餐粉[8]。

酵素片劑是通過在酵素粉劑中加入相關(guān)輔料，將其壓片、包裝而獲得的一種產(chǎn)品。片劑酵素能夠減少原材料中營養(yǎng)物質(zhì)的流失，提高材料的利用率，改善產(chǎn)品的口感。董俊成等[9]以苜蓿芽、扁藤葉為主要原料，經(jīng)復(fù)合酶處理、發(fā)酵、均質(zhì)、干燥、造粒壓片、整形包裝等步驟，加工制成一種苜蓿芽扁藤葉營養(yǎng)酵素片。

膏體酵素則是酵素液持續(xù)數(shù)年發(fā)酵后，制成的一種分子更細(xì)化，益生菌群更為豐富的酵素產(chǎn)品。余月輝等[10]公開了一種草本酵素膏的發(fā)酵工藝，取茯苓、薏仁、山楂、陳皮、藿香等原料，經(jīng)過浸泡、提取，熱回流，循壞，滅菌，過濾等步驟，制成發(fā)酵培養(yǎng)基，接種釀酒酵母菌；之后再加入低聚異麥芽糖、木糖醇、山梨糖醇等混合均勻后，濃縮熬制成膏品酵素。

目前市售酵素產(chǎn)品還包括酵素洗護(hù)用品、休閑食品及化妝品等其他類型[11]。

2.2 以原料種類為劃分依據(jù)

2.2.1 單一型酵素

單一型酵素包括蔬菜酵素、水果酵素、谷物酵素和藥食同源植物酵素等。

蔬菜酵素大部分選用多種蔬菜原料共同發(fā)酵，如西蘭花、胡蘿卜、苦瓜、姜、蒜、馬鈴薯、香菇、洋蔥、蘿卜、甜菜根、猴頭菇、黃瓜[12]、大麥苗[13]等。張厚芳[14]將土豆皮、萵筍葉、青椒混合，加入水、山梨酸鉀，控制糖度比例，接種酵母菌24～25℃發(fā)酵3～4 d后，得到一種可增強(qiáng)免疫力的蔬菜酵素產(chǎn)品。

水果酵素經(jīng)常使用原料有葡萄、藍(lán)莓、樹莓[15]、菠蘿[16]、諾麗果[17]、藍(lán)靛果、椰子[18]、蘋果[19]等。楊培青等[20]利用葡萄酒專用酵母和干酪乳桿菌發(fā)酵藍(lán)莓果渣，利用正交試驗(yàn)法優(yōu)化發(fā)酵工藝，研究結(jié)果表明，當(dāng)發(fā)酵液初始pH 3.5，酵母菌接種量為0.15%；干酪乳桿菌接種pH值為4.0，接種量為0.50%的條件下，18～20℃靜置發(fā)酵24 h后，所得酵素粉的酵母菌濃度、乳酸菌濃度和蛋白酶活力達(dá)到最優(yōu)。

目前針對(duì)谷物類酵素的研究多以糙米酵素為主，常見的發(fā)酵工藝是選取糙米、米糠等為主料，添加蜂蜜、玉米胚油等混合調(diào)配成發(fā)酵基物，接種益生菌發(fā)酵后，再經(jīng)過冷凍、干燥、粉碎處理制成糙米酵素粉[21]。常用的其他谷物原料還包括大豆[22]、玉米[23]、薏米[24]、綠豆[25]、苦蕎麥、燕麥仁（筱麥）[26]等。

隨著社會(huì)發(fā)展，人民生活水平提高，營養(yǎng)保健成為社會(huì)熱點(diǎn)話題，藥食同源植物酵素的市場需求也逐漸擴(kuò)增，常見的發(fā)酵原料有：葛根[27]、山楂、枸杞、蘆薈[28]、車前草、蒲公英[29]、靈芝[30]、當(dāng)歸、黨參[31]酵素等。于建忠等[32]以新鮮甘露子作為原料，采用常溫常壓發(fā)酵后，所得產(chǎn)品能有效改善人體腸道菌群狀態(tài)，對(duì)于腸胃亞健康、消化不良等情況具有改善作用。

2.2.2 復(fù)合型酵素

復(fù)合型酵素大多以混合果蔬為原料，選用草本植物切碎后加入食鹽混合，自然發(fā)酵成植物酵素汁；選用谷物，加入蜂蜜作發(fā)酵基底，接種酵母菌發(fā)酵制成谷物酵素；黃豆、黑豆蒸熟處理后接種霉菌發(fā)酵劑制成豆類酵素；再將果蔬、植物、谷物、豆類酵素按比例混合，加入多元糖醇室溫下在密封罐進(jìn)行二次發(fā)酵，1～3月后即可得到復(fù)合酵素產(chǎn)品[33]。

3 酵素的功能[34-38]

3.1 平衡機(jī)體作用

如果人體攝入糖類、蛋白質(zhì)、脂肪過多，堆積在體內(nèi)易導(dǎo)致消化系統(tǒng)出現(xiàn)功能障礙，引發(fā)各種疾病。酵素中的蛋白酶可以將大分子蛋白質(zhì)分解成小分子肽和氨基酸，減輕腎臟負(fù)擔(dān)，保持腸內(nèi)菌群平衡[13]。

3.2 消炎抗菌作用

酵素產(chǎn)品具有很好的抗菌作用，董銀卯等[39]研究發(fā)現(xiàn)，膏狀酵素和粉狀酵素對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌和3種痤瘡病菌都有很好的抑菌效果。VELIC′ANSKI A S等[40]研究證明，香蜂草酵素在細(xì)菌、酵母菌的共生條件下，對(duì)十幾種革蘭氏陽性、陰性菌株均表現(xiàn)出抑菌活性。

3.3 美白抗氧化作用

許多植物酵素都表現(xiàn)出了較強(qiáng)的抗氧化功能，如大麥酵素[13]、藍(lán)莓酵素[8]、葡萄酵素[41]、刺梨酵素[42]等。這些酵素對(duì)1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基、2,2-聯(lián)氮-二（3乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽 [2,2 "-azinobis-（3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate），ABTS]自由基、超氧自由基和羥基自由基等都有很強(qiáng)的清除能力，其能力強(qiáng)弱與酚類等抗氧化物質(zhì)的含量有關(guān)。SANTAMARIA C等[43]研究發(fā)現(xiàn)，糙米酵素能有效阻止人表皮角質(zhì)形成細(xì)胞單層以及再生表皮的脂質(zhì)氧化，表現(xiàn)出與水很好的皮膚相容性，具有4.8±0.3的防曬系數(shù)。

3.4 解酒護(hù)肝作用

曲佳樂等[44]研究發(fā)現(xiàn)，植物酵素能有效緩解小鼠急性酒精中毒情況，可明顯降低谷草轉(zhuǎn)氨酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶活性，具有解酒護(hù)肝功效。說明酵素能有效減緩腸胃對(duì)酒精的吸收，能夠改善頭痛、延緩醉酒。

3.5 防治心腦血管疾病作用

HUANG H Y等[45]研究發(fā)現(xiàn)，植物酵素有助于促進(jìn)脂質(zhì)分解代謝，對(duì)高血糖、高胰島素血癥、高脂血癥等病癥具有防治作用。WANGY X等[46]研究表明，糙米酵素液能夠降低小鼠血脂水平、動(dòng)脈粥樣硬化指數(shù)和肝臟脂肪水平，抑制肝3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶活性，加快體內(nèi)膽固醇的排泄。CANDIRACCI M等[47]研究發(fā)現(xiàn)，糙米酵素有助于改善肥胖相關(guān)的炎癥反應(yīng)，有效防治血管并發(fā)癥。

3.6 抗腫瘤作用

REVILLAE等[48]研究發(fā)現(xiàn)，糙米酵素具有抗腫瘤特性，能夠?qū)OLT-4細(xì)胞中以劑量依賴的方式細(xì)胞凋亡（0～10mg/mL），還能通過誘導(dǎo)腫瘤壞死因子-α（tumour necrosis factor-α，TNF-α）的表達(dá)增強(qiáng)N13膠質(zhì)細(xì)胞的免疫活化效果。

3.7 增強(qiáng)機(jī)體免疫力

經(jīng)過發(fā)酵的食材組織受到酶的作用而崩解，功能性成分得以充分釋放，小分子化易被人體吸收?？蛇M(jìn)一步增加功效，降低副作用或進(jìn)一步生成有利于提高機(jī)體免疫活性的成分[49]。劉秀紅等[50]研究表明，酵素與促肝細(xì)胞生長素一樣具備促進(jìn)肝再生的效果。趙金鳳等[51]研究發(fā)現(xiàn)，敖東酵素可以顯著加強(qiáng)小鼠脾淋巴細(xì)胞的增殖能力，對(duì)免疫功能具有正向調(diào)節(jié)作用。

4 酵素制備工藝中可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)及相關(guān)制度規(guī)范

4.1 制備工藝中可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)

酵素的制備工藝中易出現(xiàn)的生物性危害有：由于器具消毒不徹底、發(fā)酵過程密封不嚴(yán)等，造成毒雜菌的污染；復(fù)合發(fā)酵菌的代謝過程易受外界環(huán)境的影響，代謝產(chǎn)物不可控；原料的成分復(fù)雜，在發(fā)酵過程中毒副產(chǎn)物的生成；菌種長期使用后，有可能異變成有毒菌株，影響產(chǎn)品質(zhì)量等[52]。其次，化學(xué)性危害主要包括在一些發(fā)酵產(chǎn)品的原材料的處理中，部分化學(xué)物質(zhì)不易完全去除，包括化學(xué)試劑、重金屬離子和農(nóng)藥殘留等。在制備工藝中還存在著一些潛在的物理性毒害，主要包括在加工工藝中誤入砂石、毛發(fā)、以及鐵質(zhì)銹跡殘留等[53]。

4.2 酵素產(chǎn)品的相關(guān)制度規(guī)范

在日本，將介于普通食品和藥品之間的、具備一定保健功能的食品統(tǒng)稱為保健機(jī)能食品。依據(jù)日本厚生勞動(dòng)省（主管醫(yī)療衛(wèi)生、社會(huì)保障的負(fù)責(zé)部門）規(guī)定，保健機(jī)能食品劃分為兩大類：營養(yǎng)機(jī)能食品以及特定保健食品[54]。

特定保健食品是指面向特殊群體的，含有保健功效成分，能夠調(diào)節(jié)人體生理機(jī)能，改善健康狀況的食品。這種保健食品必須證明其產(chǎn)品的有效性、安全性，才能取得相關(guān)認(rèn)證證明。

酵素屬于營養(yǎng)機(jī)能食品行列，是指以補(bǔ)充一定功能成分為目的的保健食品。政府通過事后監(jiān)督的形式對(duì)其進(jìn)行管理[55]。但為了打擊虛假宣傳，日本勞動(dòng)省規(guī)定，不得在營養(yǎng)機(jī)能食品的產(chǎn)品標(biāo)示中出現(xiàn)“能夠達(dá)到某種特定保健目的”的字眼[56]。

我國關(guān)于酵素產(chǎn)品的研究尚處于初級(jí)階段，市場發(fā)展也才剛剛起步。因?yàn)槿狈︶槍?duì)性的監(jiān)管和控制，相應(yīng)的工藝技術(shù)、品質(zhì)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和管理法規(guī)并不完善，致使現(xiàn)在國內(nèi)市場上的酵素品種單調(diào)，質(zhì)量良莠不濟(jì)，真正具備QS認(rèn)證或具備保健批文的產(chǎn)品很少。目前亟需規(guī)范酵素產(chǎn)品的工藝技術(shù)，加快制訂相關(guān)質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)及可靠功能標(biāo)識(shí)，對(duì)廣大消費(fèi)者進(jìn)行科學(xué)常識(shí)的宣傳和普及。

5 結(jié)語與展望

目前我國酵素產(chǎn)品的市場需求增長很快，各種類型的酵素產(chǎn)品令人應(yīng)接不暇。但由于相關(guān)研究起步較晚，產(chǎn)品加工工藝還不夠完善，目前國內(nèi)關(guān)于評(píng)價(jià)酵素產(chǎn)品主要功效的相關(guān)質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還沒有具體實(shí)施，致使現(xiàn)在市場上的酵素品種單調(diào)，質(zhì)量良莠不濟(jì)。有必要在行業(yè)協(xié)會(huì)領(lǐng)導(dǎo)下，加強(qiáng)監(jiān)管，研究改進(jìn)，推動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的盡快實(shí)施，以控制酵素產(chǎn)品的安全風(fēng)險(xiǎn)，真正讓其惠及大眾。