理论教育 食品酶学与酶工程原理:酶制剂的历史与发展

食品酶学与酶工程原理:酶制剂的历史与发展

时间:2023-11-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:1894年,日本科学家首次从米曲霉中提取淀粉酶,并用作治疗消化不良的药物推向市场,从而开创了人类有目的地生产和应用酶制剂的先例。此后,酶制剂的生产和应用逐步发展起来。然而,在此后的近半个世纪内,酶制剂的生产一直停留在从现成的动植物和微生物的组织或细胞中提取酶的方式。酶制剂工业是生物工程的重要组成部分,各国都十分重视酶制剂的发展。

食品酶学与酶工程原理:酶制剂的历史与发展

1894年,日本科学家首次从米曲霉中提取淀粉酶,并用作治疗消化不良的药物推向市场,从而开创了人类有目的地生产和应用酶制剂的先例。1908年,德国科学家从动物的胰脏中提取出胰酶(胰蛋白酶、胰淀粉酶和胰脂肪酶的混合物),并用于皮革的鞣制工艺。同年,法国科学家从细菌中提取出淀粉酶,并用于纺织品的退浆。1911年,美国科学家从木瓜中提取出木瓜蛋白酶,并用于除去啤酒中的蛋白质浑浊物。此后,酶制剂的生产和应用逐步发展起来。然而,在此后的近半个世纪内,酶制剂的生产一直停留在从现成的动植物和微生物的组织或细胞中提取酶的方式。这种生产方式不仅工艺比较复杂,而且原料有限,很难进行大规模的工业生产。1949年,科学家成功地用液体深层发酵法生产出细菌α淀粉酶,从此揭开了近代酶制剂工业的序幕。此后在欧洲、美国和日本先后建立了一些酶制剂工厂,生产动植物酶如胰酶、胃蛋白酶、木瓜酶、麦芽淀粉酶以及真菌和细菌淀粉酶等少数品种,应用范围限于作为消化剂、制革工业脱灰软化剂和棉布退浆剂等。20世纪50年代前酶制剂工业一直缓慢发展。

直到20世纪60年代,随着发酵技术和菌种选育技术的进步,日本酶法生产葡萄糖获得成功,欧洲加酶洗涤剂开始流行。20世纪70年代,酶法生产果葡糖浆又获成功,带动了淀粉深加工业的兴起,开始大量需要工业酶,使酶制剂工业出现重大转机。酶制剂工业是新型发酵工业,工业上使用酶带来许多好处,如节约成本、改善品质、减少环境污染等。20世纪80年代以后,遗传工程广泛用于产酶菌种的改良中。现在酶制剂工业已成为国民经济的一门重要高科技产业,酶制剂的世界市场于1970年以后迅速增长,从1978年不到2亿美元增加到1990年的5亿美元。1992年以后,世界工业用微生物酶制剂的市场规模发展迅速,1993年已达10亿美元,据统计1999年为19.2亿美元,2002年达25亿美元,2016年达40亿美元,预计2020年将达到55亿美元左右。酶制剂工业是生物工程的重要组成部分,各国都十分重视酶制剂的发展。(www.daowen.com)

国际上知名的酶制剂企业在20世纪80—90年代有70多家,后来经过兼并改组,不少著名企业,如美国Miles公司、荷兰GistBrocades公司、芬兰Finnsugar公司等从这个行业名单中消失。在酶制剂市场中,丹麦诺维信(Novozymes)公司和美国杜邦公司(DuPont)分别占世界市场的50%和20%,就近年来酶制剂市场在各应用领域的分配来说,据Business conmmunications Co.估计,1997—2002年的5年中,食品用酶由7.25亿美元增加到11.76亿美元,年增长率11.4%;洗涤剂用酶由4.89亿美元增加到8.48亿美元,年增长率13.3%;纺织、制革、毛皮工业用酶由1.65亿增加到2.58亿,年增长率10.3%;制浆造纸业用酶由1.0亿增加到1.92亿,年增长率16.2%;化学工业用酶由0.61亿增加到0.96亿,年增长率10.5%,平均年增长率为12.2%。与1985年时食品工业占酶制剂市场62%、洗涤剂用酶占33%、制革纺织业用酶占5%相比,三十多年来明显的变化是非食品工业用酶领域迅速扩大,主要是植物纤维加工用酶,如纤维素酶、半纤维素酶在棉布加工、纸浆漂白、废纸脱墨等方面有了较大发展,反映了人们环保意识的增强。在日本,目前食品工业酶市场规模约为100亿日元,其中1/3为淀粉糖用的α-淀粉酶、糖化酶、β-淀粉酶和异构酶,其次是用于肉类嫩化和蛋白质水解的蛋白酶、肉类加工用的谷酰胺转移酶、果汁加工用的纤维素酶与油脂加工和乳制品用的脂肪酶。

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