酵素产品的研究进展及问题探究
摘 要：根据《酵素产品分类导则》，食用酵素是指以动物、植物和食用菌等为原料，经微生物发酵制得的含有特殊生物活性成分的可食用的酵素产品；酶是具有高度选择性和催化活性的一类蛋白质。该文就酵素和酶的含义进行了归纳与区分，综述了酵素产品的分类及生产发酵工艺、主要营养及保健功能等方面的研究进展，探究了在其制备工艺中可能存在的安全性风险以及相关制度规范等方面存在的问题，以规范发酵工艺，并展望了我国酵素食品发展和应用的广阔前景。
中国生物发酵产业协会发布的《酵素产品分类导则》标准中，将酵素定义为以动物、植物和食用菌等为原料，经微生物发酵制得的含有特生物活性成分的可食用的酵素产品[1]。关于酵素的研究最早于20世纪初起源于日本，表示生物催化剂——酶。后来发展到欧美、台湾地区，商家把水果、蔬菜等经发酵得到的产品也称为酵素，也即目前市场上普遍宣传和销售的发酵产品。但现在很多商家混淆了学术上的酶和酵素产品的概念，给消费者带来很大误解。
近些年来，我国学者开始对酵素产品生产工艺进行深入探讨，为了适应大多数人的健康状况，采用多原料、多菌种发酵，其成分非常复杂，主要功能性成分、作用类型也各不相同。经过发酵不但能够改善基质本身的不良风味，还能产生一些新的活性物质，增强酵素产品的保健功效[2]。
但目前有关酵素产品质量及卫生安全标准还未出台实施，产品市场难以监管，须加快研讨制订相关的政策标准，以科学、法治手段对其进行监管控制。本文就酵素与酶的含义进行了归纳与区分，对酵素的产品分类、生产发酵工艺和主要营养保健功能方面的研究进展，以及安全性风险、相关制度规范等方面存在的问题进行了综述与探讨，为酵素食品的进一步研究发展提供了理论依据。
1 酶和酵素的概念与区分
学术概念上的酶，代表生物催化剂，是具有高度选择性和催化活性的一类蛋白质[3]。在生物体内发挥着支配新陈代谢、催化养分和转化能量等作用。日本山内慎一对酵素的定义是植物中酶的提取物[4]，目前许多研究将酵素的概念总结为：以一种或多种蔬菜、水果、中草药等为原料，通过酵母菌、乳酸菌、醋酸菌、食用真菌等益生菌发酵而成的，含有丰富维生素、矿物质和次生代谢产物的功能性发酵产品[3]。
如今大多数酵素产品中，既包括酶，又包括其产酶微生物以及相关调节作用因子等，是广义的酵素，强调其微生态整体。这种酵素其实与纳豆、葡萄酒、泡菜和红茶菌等发酵制品类似，其生产制造都依靠酶的作用。相反，酶则是一个生物学专有名词，在生物体内以催化剂的形式发挥功效。两者并非同一概念，与酶同概念的酵素可认为是狭义的酵素。然而许多研究仍把“酵素”和“酶”的概念混为一谈，认为酵素即酶[5]，这种说法是不严谨的。胡学智等[6]指出，“酵素”不等于“酶”，以“酵素”来称呼此类发酵产品的做法恰当与否还有待商讨。
2 酵素的分类及发酵工艺
2.1 以产品形式为分类依据
根据产品形式不同，可将目前市场上的酵素产品划分为：液体酵素，粉体酵素，酵素片剂（胶囊），膏体酵素和其他种类产品。
液体酵素是通过控制发酵条件，经提取、浓缩制成的发酵原液，能够保留最原始的高活性发酵物，利于人体吸收。李仲树等[7]选取多种新鲜水果，经物理压榨、萃取和混合，得到酵素液；另接种复合型果胶酶进行酶解，加入酿酒酵母菌在18～25℃发酵7～15 d，再用醋酸菌进行二次发酵10～30 d，经沉淀、萃取、混合过滤后得到五行酵素液。
液态酵素经冷冻干燥或高温烘干处理，可制成便于携带的酵素粉剂，还可以进一步加工制成代餐粉。一种蓝莓酵素代餐粉以魔芋粉、果蔬、坚果、蓝莓酵素粉为主要原料，将新鲜果蔬浸入至60～70°Bé糖溶液中，搅拌浸泡后进行预脱水处理；再与坚果冻干粉、魔芋粉与蓝莓酵素粉按比例混合，即得到一种具有饱腹减肥效果的酵素代餐粉[8]。
酵素片剂是通过在酵素粉剂中加入相关辅料，将其压片、包装而获得的一种产品。片剂酵素能够减少原材料中营养物质的流失，提高材料的利用率，改善产品的口感。董俊成等[9]以苜蓿芽、扁藤叶为主要原料，经复合酶处理、发酵、均质、干燥、造粒压片、整形包装等步骤，加工制成一种苜蓿芽扁藤叶营养酵素片。
膏体酵素则是酵素液持续数年发酵后，制成的一种分子更细化，益生菌群更为丰富的酵素产品。余月辉等[10]公开了一种草本酵素膏的发酵工艺，取茯苓、薏仁、山楂、陈皮、藿香等原料，经过浸泡、提取，热回流，循坏，灭菌，过滤等步骤，制成发酵培养基，接种酿酒酵母菌；之后再加入低聚异麦芽糖、木糖醇、山梨糖醇等混合均匀后，浓缩熬制成膏品酵素。
目前市售酵素产品还包括酵素洗护用品、休闲食品及化妆品等其他类型[11]。
2.2 以原料种类为划分依据
2.2.1 单一型酵素
单一型酵素包括蔬菜酵素、水果酵素、谷物酵素和药食同源植物酵素等。
蔬菜酵素大部分选用多种蔬菜原料共同发酵，如西兰花、胡萝卜、苦瓜、姜、蒜、马铃薯、香菇、洋葱、萝卜、甜菜根、猴头菇、黄瓜[12]、大麦苗[13]等。张厚芳[14]将土豆皮、莴笋叶、青椒混合，加入水、山梨酸钾，控制糖度比例，接种酵母菌24～25℃发酵3～4 d后，得到一种可增强免疫力的蔬菜酵素产品。
水果酵素经常使用原料有葡萄、蓝莓、树莓[15]、菠萝[16]、诺丽果[17]、蓝靛果、椰子[18]、苹果[19]等。杨培青等[20]利用葡萄酒专用酵母和干酪乳杆菌发酵蓝莓果渣，利用正交试验法优化发酵工艺，研究结果表明，当发酵液初始pH 3.5，酵母菌接种量为0.15%；干酪乳杆菌接种pH值为4.0，接种量为0.50%的条件下，18～20℃静置发酵24 h后，所得酵素粉的酵母菌浓度、乳酸菌浓度和蛋白酶活力达到最优。
目前针对谷物类酵素的研究多以糙米酵素为主，常见的发酵工艺是选取糙米、米糠等为主料，添加蜂蜜、玉米胚油等混合调配成发酵基物，接种益生菌发酵后，再经过冷冻、干燥、粉碎处理制成糙米酵素粉[21]。常用的其他谷物原料还包括大豆[22]、玉米[23]、薏米[24]、绿豆[25]、苦荞麦、燕麦仁（筱麦）[26]等。
随着社会发展，人民生活水平提高，营养保健成为社会热点话题，药食同源植物酵素的市场需求也逐渐扩增，常见的发酵原料有：葛根[27]、山楂、枸杞、芦荟[28]、车前草、蒲公英[29]、灵芝[30]、当归、党参[31]酵素等。于建忠等[32]以新鲜甘露子作为原料，采用常温常压发酵后，所得产品能有效改善人体肠道菌群状态，对于肠胃亚健康、消化不良等情况具有改善作用。
2.2.2 复合型酵素
复合型酵素大多以混合果蔬为原料，选用草本植物切碎后加入食盐混合，自然发酵成植物酵素汁；选用谷物，加入蜂蜜作发酵基底，接种酵母菌发酵制成谷物酵素；黄豆、黑豆蒸熟处理后接种霉菌发酵剂制成豆类酵素；再将果蔬、植物、谷物、豆类酵素按比例混合，加入多元糖醇室温下在密封罐进行二次发酵，1～3月后即可得到复合酵素产品[33]。
3 酵素的功能[34-38]
3.1 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[13]。
3.2 消炎抗菌作用
酵素产品具有很好的抗菌作用，董银卯等[39]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。VELIC′ANSKI A S等[40]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。
3.3 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[13]、蓝莓酵素[8]、葡萄酵素[41]、刺梨酵素[42]等。这些酵素对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-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 [2,2 "-azinobis-（3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate），ABTS]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。SANTAMARIA C等[43]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。
3.4 解酒护肝作用
曲佳乐等[44]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。
3.5 防治心脑血管疾病作用
HUANG H Y等[45]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。WANGY X等[46]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。CANDIRACCI M等[47]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。
3.6 抗肿瘤作用
REVILLAE等[48]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N13胶质细胞的免疫活化效果。
3.7 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[49]。刘秀红等[50]研究表明，酵素与促肝细胞生长素一样具备促进肝再生的效果。赵金凤等[51]研究发现，敖东酵素可以显著加强小鼠脾淋巴细胞的增殖能力，对免疫功能具有正向调节作用。
4 酵素制备工艺中可能存在的安全风险及相关制度规范
4.1 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[52]。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[53]。
4.2 酵素产品的相关制度规范
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[54]。
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[55]。但为了打击虚假宣传，日本劳动省规定，不得在营养机能食品的产品标示中出现“能够达到某种特定保健目的”的字眼[56]。
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。
5 结语与展望
目前我国酵素产品的市场需求增长很快，各种类型的酵素产品令人应接不暇。但由于相关研究起步较晚，产品加工工艺还不够完善，目前国内关于评价酵素产品主要功效的相关质量技术标准还没有具体实施，致使现在市场上的酵素品种单调，质量良莠不济。有必要在行业协会领导下，加强监管，研究改进，推动相关标准的尽快实施，以控制酵素产品的安全风险，真正让其惠及大众。
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