酶是由微生物細(xì)胞產(chǎn)生的，具有蛋白質(zhì)的有機(jī)催化劑。微生物的一切生命活動(dòng)都離不開酶。在釀酒生產(chǎn)中大量培養(yǎng)各種微生物，主要就是利用它們能分泌所需要的酶。酶是在生物體內(nèi)產(chǎn)生的，所以，也稱為生物催化劑。

　　微生物體外大分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)需由胞外酶分解成小分子化合物后，才能被微生物吸收。小分子化合物進(jìn)入細(xì)胞后也要由酶來合成，從而釋放能量，并獲得中間產(chǎn)物，微生物利用這些中間產(chǎn)物和能量組成細(xì)胞內(nèi)各成分，同時(shí)排出廢物。這種新陳代謝是無數(shù)個(gè)復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)的過程，完全是在酶的催化下有條不紊地按順序進(jìn)行著，因此，也可以說，沒有酶就沒有生命。

　　1．酶的特性

　　(1)酶的催化效率高酶的催化效率要比無機(jī)催化劑的催化效率高10萬倍到1億倍，它在細(xì)胞內(nèi)溫和的條件下，就能順利地進(jìn)行催化反應(yīng)。例如固氮菌在常溫、常壓和近中性的條件下通過酶的催化作用就能固定大氣中的分子氮，合成氨；而在工業(yè)上以化學(xué)方法合成氨時(shí)，雖然加有金屬催化劑，也需要在20~30MPa壓力和500℃的高溫條件下才能進(jìn)行。又如lg純的結(jié)晶α-淀粉酶，在65℃下作用15min，可使2t淀粉轉(zhuǎn)化為糊精。

　　(2)酶具有高度專一性一種酶只能催化特定的一種或一類物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，并生成一定的物質(zhì)。糖苷鍵、酯鍵、肽鍵的化合物都能用酸或堿來催化而水解，但酶的催化卻各自需要一定專一酶才能水解。例如，淀粉酶只能催化淀粉的水解反應(yīng)生成糊精；蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)的水解反應(yīng)生成氨基酸；脂肪酶只能催化脂肪水解成脂肪酸和甘油。各種酶不能相互替代。由于酶催化的專一性，所以在酶的催化反應(yīng)中沒有副產(chǎn)品產(chǎn)生。酶的高度專一性還賦予細(xì)胞的生命活動(dòng)能有條不紊地進(jìn)行的能力。

　　(3)酶反應(yīng)的條件極為緩和利用化學(xué)催化劑時(shí)，往往要求高溫，高壓等條件，因而需要有高質(zhì)量和較復(fù)雜的成套設(shè)備。酶在生物體內(nèi)催化各種化學(xué)反應(yīng)是在常溫、常壓和酸堿值差異不太大的條件下進(jìn)行的。酶制劑具有反應(yīng)條件緩和的特點(diǎn)，用于工業(yè)生產(chǎn)就可以甩掉高溫、高壓、強(qiáng)酸及強(qiáng)堿等特殊設(shè)備。如過去以酸水解淀粉生產(chǎn)葡萄糖，需要0.3MPa壓力及144℃高溫，必須采用耐酸耐壓設(shè)備。現(xiàn)在改為酶法水解淀粉，只需常溫、常壓，采用普通設(shè)備即可。

　　(4)酶本身無毒，反應(yīng)過程也不會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)酶是無毒、無味、無色的物質(zhì)，在生產(chǎn)使用過程中也不產(chǎn)生腐蝕性物質(zhì)和毒物，使醫(yī)藥、食品及發(fā)酵工業(yè)在生產(chǎn)過程中的勞動(dòng)保護(hù)得到了改善，產(chǎn)品也符合衛(wèi)生要求。

　　2．影響酶作用的因素

　　外界條件對(duì)微生物生命活動(dòng)的影響，在很大程度上是通過影響酶的作用來實(shí)現(xiàn)的。酶催化化學(xué)反應(yīng)的能力，稱為酶活力。實(shí)踐證明，酶活力受溫度、pH、抑制劑、激活劑，酶濃度和其他因素的影響，因此我們?cè)谂囵B(yǎng)微生物，利用它所產(chǎn)生的酶，及生產(chǎn)酶制劑或使用酶制劑時(shí)，就必須找出適當(dāng)?shù)臈l件，充分地發(fā)揮酶的催化能力。

　　(1)溫度對(duì)酶作用的影響溫度對(duì)酶催化的反應(yīng)有顯著的影響：一方面酶的催化能力要在一定溫度條件下才能表現(xiàn)出來，并且酶反應(yīng)的速度也像其他化學(xué)反應(yīng)一樣，隨溫度的升高而加速；另一方面由于酶是一種蛋白質(zhì)，所以它的作用又隨著溫度的升高容易變性失去活力。即在最適溫度下，一般溫度每升高lO℃，酶的反應(yīng)速度會(huì)相應(yīng)地增加1~2倍。

超過最適溫度時(shí)，若溫度再升高，酶活力開始喪失，反應(yīng)速度隨溫度升高而迅速下降。因此，選擇酶作用的最適溫度很重要。各種酶都有它作用的最適溫度，但它的范圍不是固定的，而是取決于整個(gè)酶反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短。

　　(2) pH對(duì)酶作用的影響pH對(duì)酶的活力影響也很大，這是由于酶是由氨基酸組成的蛋白質(zhì)所構(gòu)成的。蛋白質(zhì)是兩性物質(zhì)，所以酶在pH改變時(shí)，有的能成為陽(yáng)離子，也有的能成為陰離子。但在一定范圍內(nèi)，即酶在活性最適pH范圍內(nèi)，酶分子既不向陽(yáng)極移動(dòng)，也不向陰極移動(dòng)，這時(shí)酶活力最高。

　　各種酶都有它作用的最適pH，在這個(gè)pH條件下，酶活力最高，pH過高或過低都會(huì)影響酶活力與穩(wěn)定性。　 

　　可見，酶的來源和種類不同，它的最適pH范圍也不同。例如胃蛋白酶最適pH為1.5，而堿性蛋白酶最適pH為11。

　　同一種微生物所產(chǎn)生的酶由于作用底物不同，酶的最適pH也不同。有時(shí)即使同一種酶作用于一底物，但由于濃度不同或溫度不同，對(duì)酶的最適pH也有影響。

　　(3)酶濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響在適宜條件下，酶反應(yīng)的速度與酶的濃度成正比，酶濃度越高，反應(yīng)速度越快。

　　在釀造工業(yè)上，為了獲得較高的原料分解率或出酒率。首先必須在制曲過程中培養(yǎng)需要的微生物，并給予微生物必要的條件使之產(chǎn)生盡可能多的酶，從而為發(fā)酵過程中提高酶的濃度創(chuàng)造條件。

　　(4)基質(zhì)濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響在酶反應(yīng)體系中，酶濃度為定值時(shí)，基質(zhì)濃度不向，反應(yīng)速度也不同。當(dāng)基質(zhì)濃度較低時(shí)，反應(yīng)速度隨基質(zhì)濃度的增加而增大；基質(zhì)濃度逐漸增加時(shí)，反應(yīng)速度雖然增加，但程度不如濃度低時(shí)明顯；當(dāng)基質(zhì)濃度相當(dāng)大時(shí)，反應(yīng)速度不會(huì)再增加。

　　在曲酒生產(chǎn)中，入窖淀粉濃度不宜過大。基質(zhì)濃度超過一定值時(shí)，則不能充分糖化發(fā)酵，這就是增糧不增酒的根源所在。糖化時(shí)，多用曲也并不一定加速糖化和多生成糖，因的基質(zhì)的吸附作用是有限度的。由此可見，“合理配料”的重要性。

　　(5)酶的激活劑和抑制劑  凡能促進(jìn)酶的作用及提高酶的活力的物質(zhì)稱為酶的激活劑，如Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Zn2+、Mn2、Fe2+、Cl-等離子對(duì)酶有激活作用。

　　凡使酶的催化作用減弱或受到抑制，甚至破壞的物質(zhì)，稱為酶的抑制劑。如Ag+、Hg+、Cu+、硫化物、生物堿及酶催化反應(yīng)的產(chǎn)物本身都可引起抑制作用。

　　選擇合適的激活劑參加酶反應(yīng)，可以大大提高酶的催化效率。

　　2O世紀(jì)80年代以前，人們僅僅局限于對(duì)大曲的糖化力、發(fā)酵力進(jìn)行研究，為提高原料利用率做出了極大的貢獻(xiàn)。目前的研究集中在大曲酒的質(zhì)量與曲質(zhì)密不可分的關(guān)系方面。隨著酶工程研究進(jìn)展，人們廣泛開展了大曲中各種酶類的研究，深化了對(duì)大曲糖化力、發(fā)酵力和風(fēng)味生成相關(guān)酶系的認(rèn)識(shí)，更使廣大釀酒工作者充分認(rèn)識(shí)了大曲質(zhì)量與酒質(zhì)的內(nèi)在機(jī)理和規(guī)律。

　　3．大曲中的糖化酶類

　　大曲中的糖化酶類表現(xiàn)為曲的糖化力和液化力。

　　(1)液化型淀粉酶液化型淀粉酶又稱為α-淀粉酶，淀粉1，4-糊精酶。大曲中液化酶的主要作用是將酒醅中淀粉水解為小分子的糊精。

　　大曲中α-淀粉酶的活性受酒醅酸度的影響較大。實(shí)驗(yàn)表明，酒醅中添加乳酸后，大曲液化力隨pH的下降而降低。液化力的降低，必然影響淀粉的液化，削弱糖化酶的效力。

　　大曲中的α-淀粉酶可被糊化后的淀粉吸附，但該吸附作用可被酸性蛋白酶解脫。　 液化力的測(cè)定方法是用大曲水解可溶性淀粉，用碘作指示劑，測(cè)定顏色變化的時(shí)間。

　　通常測(cè)定單位是g淀粉/g曲。

　　大曲液化力的高低與培曲溫度有關(guān)。醬香型曲因培曲溫度高液化力最低，清香型曲因培曲溫度低而液化力最高。大曲在藍(lán)房發(fā)酵過程中，液化力是逐漸上升的。在貯存過程中，貯存時(shí)間延長(zhǎng)，液化力逐漸下降。

　　(2)糖化型淀粉酶糖化型淀粉酶俗稱糖化酶，淀粉1，4-葡萄糖苷酶和淀粉1，6-葡萄糖苷酶。該酶從淀粉的非還原性末端開始作用。順次水解α-D -1，4-葡萄糖苷鍵，將葡萄糖一個(gè)一個(gè)地水解下來。遇到支點(diǎn)時(shí)，先將α-D-1，6-葡萄糖苷鍵斷開，再繼續(xù)水解。該酶不能水解異麥芽糖，但能水解β-界限糊精。

　　大曲糖化力的測(cè)定是利用大曲將可溶性淀粉水解，然后測(cè)定葡萄糖的量。因此，該法測(cè)定的是包含α-淀粉酶活力的糖化力。研究發(fā)現(xiàn)，在大曲淀粉酶活力測(cè)定方法中用濾紙過濾對(duì)測(cè)定值無干擾。

　　金屬離子對(duì)大曲中的糖化酶有抑制作用。研究發(fā)現(xiàn)，鐵離子、錳離子、鉛離子對(duì)大曲糖化酶幾乎沒有抑制作用。鋅離子有輕微的抑制作用。汞離子、銀離子在極低濃度下有極強(qiáng)的抑制作用。銅離子的抑制作用屬競(jìng)爭(zhēng)性抑制，可被增多的底物解除。氯、汞、苯甲酸抑制α-淀粉酶的活力，不影響葡萄糖淀粉酶的活力。

　　有研究認(rèn)為，大曲中的淀粉酶類主要是β-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶。β-淀粉酶在大曲中的含量是否占有很重要的地位，尚有待于進(jìn)一步的研究。

　　糖化酶的產(chǎn)生菌主要是根霉、黑曲霉、米曲霉及紅曲霉等。大曲糖化力主要來源于根霉。

　　大曲糖化力的高低與培曲溫度密切相關(guān)。培曲溫度高的醬香型曲糖化力低，培曲溫度低的清香型曲糖化力最高。兼香型的中、高溫曲的糖化力也證明了這一結(jié)論。

　　糖化力在大曲培養(yǎng)的前3天最高，后下降，最后又上升。在貯存過程中，曲的糖化力呈下降趨勢(shì)。

　　對(duì)四季曲糖化力的化驗(yàn)也說明大曲的糖化力與溫度的上升成反比。

　　4．大曲中的酒化酶類

　　(1)酒化酶是大曲在酒醅發(fā)酵過程中表現(xiàn)出的產(chǎn)酒的酶類的總稱。該類酶能將可發(fā)酵性糖轉(zhuǎn)化為酒精。這類酶用測(cè)定大曲發(fā)酵力的方法來衡量。大曲中主要的發(fā)酵菌種是酵母。

　　(2)大曲發(fā)酵力的常用測(cè)定方法是失重法。但現(xiàn)行測(cè)定方法實(shí)際上是測(cè)量了細(xì)菌、酵母、霉菌三種菌有氧呼吸和無氧代謝產(chǎn)生的二氧化碳總量，不能真實(shí)反映出大曲發(fā)酵能力的大小。因此采用測(cè)定發(fā)酵終了的酒精含量來衡量發(fā)酵力較為合理。前法測(cè)定的單位為mLC02/（g曲·72h），后者測(cè)定的單位是：酒精質(zhì)量分?jǐn)?shù)%。

　　有研究認(rèn)為，用失重法測(cè)定時(shí)使用的培養(yǎng)基種類、體積、糖度、曲藥接種量、發(fā)酵溫度、時(shí)間等均影響到發(fā)酵力的測(cè)定。認(rèn)為失重法的最佳條件為：用高梁粉作糖化液，糖度7°Bé，體積50mL，曲藥接種量0.8%。培養(yǎng)溫度30℃，時(shí)間72h。

　　(3)大曲發(fā)酵力的高低與培曲溫度成反比。高溫醬香型曲的發(fā)酵力最低，培曲溫度偏低的鳳香型曲的發(fā)酵力最高。在大曲培養(yǎng)過程中，前十五天發(fā)酵力是上升的，至十五天后發(fā)酵力開始下降。貯存過程中，發(fā)酵力隨貯存時(shí)間的延長(zhǎng)而降低。

　　(4)大曲的曲外層和曲心的酶系也有差異，曲外層的糖化力、液化力、發(fā)酵力分別比曲心高79.22%、146.67%、67. 56%。曲心的出酒率比外層高，曲心釀出的酒的己酸乙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯均比曲外層要高。

　　5．大曲中的酯酶

　　(1)酯酶亦稱羧基酯酶，它是催化合成低級(jí)脂肪酸酯的酶類的總稱。該酶既能催化酯的合成，也能催化酯的分解。因此，白酒業(yè)習(xí)慣分別稱為酯化酶和酯分解酶。酵母、霉薹，細(xì)菌中均含有酯酶。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，紅曲霉、根霉中許多菌株有較強(qiáng)的己酸乙酯合成能力。

　　(2)酯酶不同于脂肪酶。脂肪酶的正式名稱是甘油酯水解酶。它既能將脂肪水解為脂肪酸和甘油，又能催化脂肪的合成。

　　按諾維信公司的定義，脂肪酶是可以水解一類特殊的酯類——三羧酸甘油酯的酶，而酸酶則是可以水解羧酯鍵的酶。

　　(3)濃香型、清香型、鳳香型等香型酒的香味成分與酒中的己酸乙酯、乙酸乙酯、乳酸乙酯等酯類的含量有關(guān)。這些酯的產(chǎn)生與酯酶密不可分。特別是對(duì)濃香型大曲酒的主體香己酸乙酯的研究表明，在大曲中添加酯化酶菌株或人工制造的酯化酶用于發(fā)酵，可極大地提高酒中己酸乙酯的含量。

　　脂肪酶對(duì)脂肪的分解，為白酒中香味物質(zhì)（如油酸乙酯、亞油酸乙酯、棕櫚酸乙酯等）的形成提供了前驅(qū)物質(zhì)。

　　(4)大曲中酯化酶的測(cè)定主要是酯化力和酯分解率。酯化力是用曲粉去合成一定量的己酸和乙醇，最終測(cè)量己酸乙酯的生成量。酯分解率是用大曲分解己酸乙酯，測(cè)己酸乙酯的分解量。

　　由于測(cè)定方法上的差異，如用單一酸或混合酸，用離心法還是蒸餾法，對(duì)測(cè)定出的酯化酶活力影響較大。

　　(5)大曲酯化力的高低，與大曲發(fā)酵溫度成反比，即發(fā)酵溫度越高，曲的酯化力越低。兼香型中的中、高溫曲的對(duì)比明顯地證明了這一點(diǎn)。

　　酯分解率的高低與培菌溫度相關(guān)，較低的溫度有利于酯分解率的降低。事實(shí)上對(duì)濃香型酒而言，酯分解率越低越好，而酯化力則是越高越好。

　　大曲培養(yǎng)過程中，酯化率是先升高，至第5天時(shí)達(dá)最大值，后開始下降。培養(yǎng)至20d時(shí)，又達(dá)最大值，后再下降。變化比較復(fù)雜。而酯分解率的變化不大，基本上是逐漸上升的。

　　在大曲貯存期，曲的酯化力是隨貯存時(shí)間的延長(zhǎng)，前六個(gè)月處于上升階段；六個(gè)月以后。逐漸下降。而酯分解率是隨曲塊貯存時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷降低。因此，若僅考慮曲的酯化力和酯分解率，對(duì)濃香型曲酒而言，大曲貯存六個(gè)月使用最好。

　　6．大曲中的纖維素酶

　　纖維素酶是水解纖維素的一類酶的總稱。它包括三種類型；即破壞天然纖維素晶狀結(jié)構(gòu)的C1酶，纖維素酶的主要產(chǎn)生菌是里氏木霉菌、尖孢鐮刀菌、粗糙脈胞霉等霉菌。

　　有研究認(rèn)為，纖維素酶是廣義盧一葡聚糖酶的一種。

　　編號(hào)為EC.3.2.1.4的纖維素酶，其系統(tǒng)名是1，4-(1，3；1，4)-β-D-葡聚糖-4 -葡萄糖水解酶。它內(nèi)切纖維素或由l，3和1，4鍵組成的多聚糖中的1，4鍵，將纖維素降解。

　　纖維素酶應(yīng)用于白酒生產(chǎn)中，可提高白酒的出酒率，最高可提高9.05%。

　　目前為止，未見曲中纖維素酶的檢測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)道。白酒生產(chǎn)的酒醅中含有大量的纖維素和半纖維素。若提高曲中纖維素酶的含量，可大幅度提高出酒率。

　　纖維素酶的活力測(cè)定采用DINS法。分為濾紙酶活力(FPIA)和羧甲基纖維素酶活力(CMC)。FPIA為每克酶每分鐘水解反應(yīng)產(chǎn)生葡萄糖的微摩爾數(shù)。CMC法為每克酶每小時(shí)水解反應(yīng)產(chǎn)生葡萄糖的質(zhì)量(mg)。

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