來源：中國食品報網(wǎng)

食品酶作為食品制造產(chǎn)業(yè)的“芯片”，可使食品變得越來越“酶”好，對于助力我國食品產(chǎn)業(yè)升級，實現(xiàn)食品產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。然而，當(dāng)前，我國食品酶產(chǎn)品品種和生產(chǎn)規(guī)模相對較少，結(jié)構(gòu)不合理，產(chǎn)品質(zhì)量不能夠完全滿足實際應(yīng)用需求，高活性、高質(zhì)量的復(fù)合酶將成為食品酶發(fā)展方向之一。

食品酶應(yīng)用前景廣闊

食品酶普遍存在于動物、植物及微生物中，可通過提取法或者發(fā)酵法獲得。食品酶如同魔術(shù)師一般創(chuàng)造著食品的色、形、味，提升食品的功能和品質(zhì)。在眾多的食品加工方式中，生物酶催化由于具有條件溫和、高效專一、能源節(jié)省、環(huán)境友好等特點，已被廣泛地應(yīng)用于當(dāng)今食品加工各個環(huán)節(jié)中，如同“芯片”一般雖然低調(diào)內(nèi)斂但功能強大，在滿足人民對健康食品多樣化需求的同時，還具有數(shù)十倍甚至上百倍的下游市場放大效應(yīng)，撬動著我國食品產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展。因此，食品酶作為食品制造產(chǎn)業(yè)的“芯片”，可使食品變得越來越“酶”好，對于助力我國食品產(chǎn)業(yè)升級，實現(xiàn)食品產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

食品酶是一種中間催化介質(zhì)，市場中流通的產(chǎn)品常是其形成的終端產(chǎn)品，消費者往往對其比較陌生。但事實上，食品酶早已悄悄走進了千家萬戶的生活，默默地發(fā)揮著重要的作用，比如可以用于制作奶酪和酸奶的凝乳酶、增加肉鮮嫩程度的木瓜蛋白酶、提升面包口感的木聚糖酶、制備功能多肽的蛋白酶等。人們食用的納豆中含有可溶解血栓和降低血粘度的納豆激酶，可緩解乳糖不耐受癥狀的乳制品中含有的乳糖酶等。

食品酶的應(yīng)用主要涉及淀粉制品制造、乳制品制造、烘焙食品制造、調(diào)味品制造、發(fā)酵制品制造、食品添加劑制造、酒和飲料制造等領(lǐng)域，國際上食品酶應(yīng)用最多的是淀粉及淀粉制品行業(yè)、乳制品行業(yè)，而我國食品酶的應(yīng)用規(guī)模相對較小，其應(yīng)用主要集中在淀粉及淀粉制品行業(yè)、釀酒行業(yè)，其他食品行業(yè)的應(yīng)用大多處于起步階段。目前，食品酶在改善食品的質(zhì)構(gòu)特性，提高食品的風(fēng)味和營養(yǎng)價值，穩(wěn)定有效成分和食品體系，降低食品安全風(fēng)險，簡化加工工藝等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。

隨著人們對食品的健康、營養(yǎng)以及安全性要求的提高，食品酶也面臨著更高的挑戰(zhàn)。當(dāng)前，我國食品酶產(chǎn)品品種和生產(chǎn)規(guī)模相對較少，結(jié)構(gòu)不合理，產(chǎn)品質(zhì)量不能夠完全滿足實際應(yīng)用需求，高活性、高質(zhì)量的復(fù)合酶將成為食品酶發(fā)展方向之一。不同于單一組份酶的催化，食品原料種類繁多，所含成分復(fù)雜多樣，對酶應(yīng)用過程中的催化能力、催化條件以及酶的耐受性提出了更高的要求。為解決食品多樣化需求和食品酶精細化程度較低之間的矛盾，開發(fā)針對不同食品原料和不同營養(yǎng)需求的“量身定制酶”，也將成為食品酶的主要發(fā)展方向；另外，食品酶有別于其他食品添加劑，在食品的改性方面更具有針對性，未來食品酶將逐漸打破傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，進一步實現(xiàn)酶促改善提升食品的感官、質(zhì)地、口感等物理、化學(xué)和機械性能，推動我國大健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

食品酶研究趨于智能高效

常用的食品酶可分為糖酶、蛋白酶、脂肪酶、氧化還原酶類以及異構(gòu)酶類。目前，主要是以蛋白質(zhì)晶體學(xué)為主、核磁共振為輔，進行結(jié)構(gòu)解析，為食品酶的功能改造奠定理論基礎(chǔ)。尤其是，近年來計算硬件以及軟件的發(fā)展，分子模擬（如同源建模、分子對接、分子動力學(xué)模擬和量化計算等）和人工智能技術(shù)在食品酶研究和開發(fā)中發(fā)揮了不同程度的作用，主要包括催化機理解析、高效酶分子理性設(shè)計以及新酶挖掘三個方面。

利用分子模擬技術(shù)可以直觀觀察食品酶分子的三維構(gòu)象，從而進一步加深對食品酶催化機制的了解，并指導(dǎo)食品酶分子的高效理性設(shè)計。例如，為了提高反應(yīng)速率，工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常需要食品酶具有耐高溫的特性，利用計算機模擬和大數(shù)據(jù)分析尋找食品酶的活性位點和影響酶熱穩(wěn)定性的關(guān)鍵氨基酸殘基，進一步對其進行理性設(shè)計而獲得耐高溫的酶分子，同樣還可獲得耐堿性、耐酸性以及催化效率提升的新型酶分子。除了對已有食品酶的改造，近年來隨著生物數(shù)據(jù)庫的指數(shù)級增長，使得計算模擬技術(shù)在篩選及挖掘新型食品酶分子方面同樣具有競爭力。

另外，合成生物學(xué)、高通量篩選、高效基因編輯等技術(shù)體系的發(fā)展使食品酶性能改造更加精準(zhǔn)快捷。合成生物學(xué)以設(shè)計—構(gòu)建—測試—學(xué)習(xí)為核心，為高活性食品酶的設(shè)計開發(fā)提供了新的發(fā)展方向，各種食品酶結(jié)構(gòu)解析越來越透徹、與底物互作關(guān)系越來越清晰，為適應(yīng)復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境、性能更加穩(wěn)定高效的新型突變體獲得提供了保障。隨著流式細胞儀、液滴微流控等儀器設(shè)備的普及，以及相配套的替換性熒光產(chǎn)物、熒光蛋白的融合表達等食品酶高通量篩選技術(shù)體系的開發(fā)，使得特種食品酶的優(yōu)化效率得到進一步提升。另外，伴隨著CRISPR/Cas9等高效基因編輯技術(shù)在食品酶表達宿主中的開發(fā)利用，使食品酶表達體系與重構(gòu)宿主的適配性持續(xù)提升，酶的表達效率不斷實現(xiàn)新突破。