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酵素百科大全 | 酵素≠酶 ——浅谈酶和酵素制品的不同保健功能

酵素≠酶 ——浅谈酶和酵素制品的不同保健功能 在百度链接中查询酵素一词,得到的结果是,“酵素(enzyme),实际上是酶的旧译。”“酵素,英文名称enzyme,俗称酶。酵素是酶在日…

酵素≠酶 ——浅谈酶和酵素制品的不同保健功能

在百度链接中查询酵素一词,得到的结果是,“酵素(enzyme),实际上是酶的旧译。”“酵素,英文名称enzyme,俗称酶。酵素是酶在日本和台湾地区的别称,指具有生物催化功能的高分子物质。制作酵素的基本原理是,新鲜的水果蔬菜等食物中含有微量的酶,与糖一起放在密封瓶中.会发生剧烈的酵解反应和酶促反应,使食物中的酶活性大大提高,酶的数量激增,最终形成对人体有益的酵素。”而市场上的酵素能等同于酶吗?它们的功效一样吗?

近年来在日本和我国的台湾地区,酵素成了电视、广播和新闻的热门话题。很快,在我国酵素也风靡起来,成为保健食品的新宠。中国生物发酵制品协会在去年年底成立酵素制品分会,在去年九月份上海举办的国际发酵制品展览会上,有关酵素的展位几乎占到四分之一,参观者人流拥挤,盛况空前。

酵素一词源于日本,就是我们所说的酶,解放前我国教科书上也是把酶称作酵素的,现在台湾地区仍称作酵素。然而现在市场上被称作酵素的保健食品却不是那种称之为酶的酵素。据日本山内慎一所著《保健食品袖珍宝典》记述:酵素译成中文是“植物之酶的提取物”或“植物酶提取之精华”之意,是用小麦、米胚芽和大豆等植物原料,用乳酸菌或酵母发酵所制成的发酵食品,食之所以有益健康,主要是该提取物中含有黄酮类、植物色素和超氧化物歧化酶(SOD)等活性成分,可消除人体中有害健康的活性氧。此外还得益于其中的乳酸菌和酵母的整肠作用,可抑制大肠中的腐败和胺类等毒素的生成以及植物原料所提供的各种维生素、氨基酸和矿物元素等的营养作用。

这种酵素制品实际上就是和豆酱、啤酒、黄酒、醋、泡菜、葡萄酒和红茶菌等十分相似的植物发酵制品,它们的制造离不开酶的作用,但其虽称作酵素却不是那种作为生物催化剂——酶的酵素。在日本食用这种酵素抽提物已有很久的历史,但不知何时起“植物酵素エキス”被简化成了酵素以致引起人们误解,认为这种酵素就是酶来进行解读了。

酶确实已被用作为食物补充剂。在欧美、日本把各种消化酶作为消化药物或食物补充剂已有多年,但这种酶是生物催化剂,同酵素却是两码事。

  酶是生物催化剂

酶是一种有催化作用的蛋白质,有些酶的结构中除了酶蛋白外还需要有非蛋白质的小分子物质(称为辅酶或辅基的辅助因子)存在才有活性,个别的酶仅是一种有催化作用的核酸。一般水解酶如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等与消化作用有关的酶,其酶分子仅由蛋白质所构成,而一些与代谢作用有关的酶如氧化还原酶、脱氢酶等则是含有辅酶、维生素、核苷酸和金属离子等辅助因子的酶。

在人体中存在着约有5000种左右的酶,分别催化生物体生命活动的各种化学反应,生物界的一切物质同酶之间的关系如影随形,生物物质的形成和消失,都是在相应的酶的催化下完成的,食物的消化、生长发育、繁殖、血压的调节、疾病和死亡无不都是在各种酶各司其职有条不紊下进行的,没有酶也就没有新陈代谢,也就没有生命现象,体内酶的水平异常或失控,就会引起代谢紊乱,导致疾病以致死亡,所以没有酶也就没有生命活动。

酶虽由生物活细胞所产生,但它脱离生物体后仍可发挥作用,像用作助消化的胃蛋白酶、胰酶(含淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶)是由动物胃膜和胰腺中提取的,蛋白酶也可以从木瓜、无花果、凤梨中提取,淀粉酶可以从谷芽、大豆、山芋中提取,而数量庞大的各种微生物则几乎可以提供所有的动植物酶,因微生物繁殖快、培养容易,现在工业上大规模生产的酶,也几乎都是用微生物发酵来生产的,将其提取出做成酶制剂后以供医药、食品、饲料、轻化工业、淀粉加工、制革、环保事业和分析试剂等众多行业的使用,利用酶反应具有无毒、无公害,催化效率高,可在不需要高温高压和强烈的酸碱环境下,高速完成反应等诸多优点。

  酶和健康的关系

从酶营养学角度,人体中的酶可分为自身合成的消化酶和代谢酶以及来自生鲜食物的酶等三大类别。消化酶是用于消化摄入食物用的酶,代谢酶则是参与机体内各种新陈代谢作用的酶,在身体各种器官中都存在着各种不同功能的代谢酶,单就动脉来说,其中就有100多种酶。机体衰老的抑制,健康的维持全有赖于代谢酶。这两种酶都是维持生命活动不可或缺的。酶营养学创始人E Howell从上世纪20—30年代就致力于酶和健康间关系的研究,在其酶营养学(Enzyme Nutrition)一书中则首先提出了食物酶的概念:机体生命的长短与其体内酶资源的消耗速度呈反比例,而增加食物酶的利用则可减少体酶资源的消耗。他还认为人体一生中所产生的酶量是有限的会愈用愈少,体酶不足是导致慢性病的根源,体酶耗尽机体也就死亡。

酶营养学观点认为,消化酶虽是由身体所产生,但也可以通过摄食含酶的食物(生鲜食物),或是由动植物提取的酶制剂从外界得到补充。用酶治病已有很久的历史,我国先民在不知酶为何物的情况下,已凭借着实践经验,采用鸡内金(鸡胃膜含有蛋白酶)和神曲(含淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶和脂肪酶的霉菌培养物),来治疗胃肠病。如今已有不少的酶被用作药品来治疗各种疾病,例如蛋白酶可用于清创消炎、退肿、化痰止咳,胶原酶之用于植皮抗排斥,尿激酶、纳豆激酶之用于抗血栓,尿酸酶之用于治疗痛风,葡萄糖激酶之用于促进胰岛素分泌,脱氧核糖核酸酶结合牛血纤维蛋白溶酶治疗伤口焦痂、化痰止咳,溶菌酶治疗各种炎症,超氧歧化酶之用于消除体内活性氧等等。还有借测定体液各种酶活性来诊断疾病已成为临床常规手段。

酶补充剂对人体健康有诸多作用:可提高生命活力,增强消化能力和代谢活性;促进机体解毒(排泄)功能,改善血液循环;抗衰老延长寿命;减重减肥;改善炎症状。酶还可以破坏病原菌和病毒外壳而减轻炎症;活化红血球和白血球,促进血液正常化;促进维生素和矿物元素的吸收,促进消化功能;提高免疫功能;抗癌——最近研究蛋白酶可以破坏癌细胞外膜从而提高机体的抗癌能力。

  酵素是微生物发酵制品

现在我们常说的酵素是由各种植物包括各种野菜、果实、植物茎根、菌菇、草本药物以及动物机体组织等为原料,经酵母、醋酸菌、乳酸杆菌、芽孢杆菌和霉菌等多种微生物发酵而成的制品,而并不具有生物催化剂的作用。

其实豆酱、酒、醋、酒酿、豆豉、泡菜、纳豆和红茶菌等发酵制品与现在市场上的“盐水瓶”、“九鹿回”及“昂立1号”等微生态制剂与酵素都是同一类产品。酱、醋和酒等发酵食品食之也具有一定的保健功能,只是或因含盐太多或含酒精和醋酸而不宜多食。以豆酱为例,我国古代先民已发现豆酱能治病,梁·陶弘景云:“酱多以豆作,纯麦者少,入药当以豆酱,陈久者弥好也。” 唐·苏敬把酱列入《新修本草》,说明酱已作药用。孙思邈《千金宝要》中有“制狗啮人,豆酱清除之”“手足指痛,酱清和蜜温除之”等记载。醋蛋、醋豆和醋蒜头等醋渍食物,是我国民间常用作保健食品。

当今,酵素已经不再局限于传统的品种了,它的制法可选用多种乃至上百种野菜、瓜果、谷物、坚果、植物根茎、蕈菇和藻类,以及人参、丹参、杜仲、灵芝、葛根、三七、决明子、麦冬、枸杞、艾草和车前草等中草药材等植物,鸡内金、牡蛎、甲壳动物、龟和蛇等为原料,按一定比例配伍加入高浓度糖液或蜂蜜,分阶段在厌氧、好氧条件下用数种乃至数十种酵母、醋酸菌、乳酸菌、霉菌、芽孢杆菌或光合细菌等进行发酵,经数十日至数百日后,发酵充分的发酵物经过滤浓缩后,加入蜂蜜、低聚糖、维生素、木瓜酶、凤梨酶和牛磺酸等辅料制成成品,滤渣则经干燥粉碎,添加辅料后装入胶囊或压成片剂出售。

某些酵素之所以具有预防或降低某些慢性病发生的作用,主要是得益于来自植物原料和微生物所提供的各种营养素和天然植物中的“植物类功能性化学成分”以及发酵生成的一些生理活性物质,包括维生素、氨基酸、多糖、肽类、多酚类、黄酮类、矿物元素和有机酸,GABA、SOD、过氧化氢酶等抗氧化成分,和各种益生菌,醇类、酯类、酶类以及外添加的低聚糖、酶、牛磺酸等功能性成分之故。

酵素的功能取决于所用原料品种、种类、数量及发酵菌种,有些酵素因为所含功能性成分众多,故可适应不同健康状况的人群,这犹如用散弹枪之打鸟击中率高一样的道理,而制造酵素的一个重要步骤是发酵菌种的选择,各种原料之搭配比例也很重要,这些是制造酵素成败的是关键。生物细胞所产生的酶按其功能可分为六大类,即氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶和连接酶。生物材料在发酵过程中,在各种酶的催化反应下可生成种种的产物,其中有的有益健康,也有可能产生不利健康的产物,对酵素来说只要利大于弊者就易被忽视。可以说,发酵是酵素制造的一个重要环节。

  酵素中的主要功能性成分

抗氧化成分

在机体的新陈代谢过程中产生的活性氧是导致衰老发生心血管病和癌症等的主要原因。人体的自由基主要依靠体内的超氧化歧化酶和过氧化氢酶来清除,因人体随年龄增长这些酶的活性和数量都会降低,以致自由基过多积累,导致人体衰老加快。酵素中的黄酮类(姜黄素、异黄酮、类黄酮等)、酚类、皂素、维生素A、维生素C及E,胡萝卜素等抗氧化成分,和含锌、铜超氧岐化酶(SOD)和含硒的谷胱甘肽过氧化酶与含铁的过氧化氢酶能够有效保护机体免受氧化伤害,而SOD的作用被认为最有效,它可快速将活性氧转化成毒性较小的过氧化氢,再由过氧化氢酶和过氧化酶将其分解成水和氧,从而将有害的活性氧清除。

酵素中还有不少具有抑制肿瘤作用的成分例如来自芥末、郁金的姜黄素,来自大豆的异黄酮,芝麻的木酚素,莓类和核桃的没食子酸(Ellagic acid)以及存在于众多果蔬的花青素等类黄酮和香豆酸、阿魏酸、绿原酸、咖啡酸等桂皮酸衍生物。还有存在于十字花科蔬菜如甘蓝、花椰菜、卷心菜和大头菜中的吲哚衍生物以及异硫氰酸酯等等。这类植物类功能性化学成分早于1994年美国公布的膳食补充剂教育法案(DSHEA)中认为可用作为补充剂,它们通过不同的机制或通过抗氧化作用,或通过抑制引发致癌物活化的有关酶的活性而发挥抑制肿瘤的作用。

维生素与矿物质

维生素是人体七大重要营养素之一,主要作为人体中重要代谢酶的辅酶,例如维生素B1、B2和尼克酸等都是人体能量代谢的氧化还原反应中负有重要作用的酶的辅酶,维生素B1为α-酮酸氧化脱羧酶的辅酶,B2为黄酶的辅酶,尼克酸在体内可转化成烟酰胺而与核糖、磷酸、腺嘌呤等组成脱氢酶的辅酶I与辅酶II。还有B6是某些氨基酸脱羧酶的辅酶,泛酸是糖、脂肪、蛋白质代谢中起重要作用的辅酶A的组成成分。

酵素的矿物元素来自动植物原料或外添加,钙、磷是身体中含量最多的矿物元素,是维持机体正常运作所不可少者。摄取镁的重要性已引起美国营养界的高度重视。酵素中的镁来自原料,也是补充镁的一个渠道。锌作为代谢酶的辅基,是保持蛋白质合成,细胞分裂正常进行所不可缺少的元素。

此外酵素中的来自天然原料的有机硒、有机锗也是人体必需的微量元素,具有抗氧化,抗癌,预防心血管病的功能,酵素中的三价铬与机体的糖代谢有关,微量的铬有助于改善机体的葡萄糖耐受量。

氨基酸和肽类

主要来自原料和微生物蛋白质降解所生成,在20种氨基酸中有9种是人体合成蛋白质所必需的。肽类是蛋白质降解的中间产物,除有较好的消化性外,有些由不同蛋白质,由不同专一性的蛋白酶水解所得到的肽具有特殊的生理功能,如有降血压作用的血管紧张素抑制肽(ACEI),可促进胰岛素分泌,激活巨噬细胞增强免疫力,抑制血小板凝聚,增强体力,清除自由基,醒酒,抗疲劳等种种功能的肽。

酵素中的另一有益氨基酸是γ-氨基丁酸(GABA),是一种在中枢神经系统中起到神经传导作用的物质,来自发芽谷物与乳酸菌酵母等微生物,具有抑制血压,促进脑代谢,降血脂,抗氧化,预防动脉硬化,改善睡眠与记忆,抗衰老以及活化胃肠功能等作用。糙米、谷物原料经微生物发酵后,GABA含量可明显增加。此外来自酵母和小麦胚芽的谷胱甘肽(GSH)具有清除自由基,解毒,防止白血球下降等作用。

益生菌和益生元

酵素中另一重要成分是益生菌,“益生菌是指能够通过改善和平衡宿主肠道内菌群而对宿主健康起有益作用的微生物”,主要有乳酸细菌、双歧杆菌、某些芽孢杆菌,丁酸菌和酵母等等,酵素的保健功能很大一部分得益于益生菌,益生菌通过其生长和各种代谢作用,促使肠道菌群正常化,抑制肠道中的腐败和病原菌的繁殖。益生菌的细胞不论死活及其代谢产物能够诱导产生干扰素,活化免疫细胞,促进免疫球蛋白IgA的生产,提高机体免疫力和抑制肿瘤发生。

酵素中的益生元也是酵素中主要功能成分之一,所谓益生元是指可以调节肠道中菌群活性而有益于宿主健康的无生命的食物成分,其作用是促进肠道中碳水化合物发酵而抑制肠道腐败作用。酵素中的益生元一部分来自原料,大部分是成品时添加进去的,例如非消化性的低聚果糖、低聚木糖、异麦芽糖等,其目的是改善酵素口感,提高酵素的保健效果,和防止酵素变质,液体酵素中的糖浓度需保持在60%以上。

目前工业规模酵素企业,大多依靠引进技术来支持,为了建立拥有自主知识产权创新型的“酵素”产业,有必要结合中西医学、生物化学、微生物学、微生态学等方面的人才,共同合作,从基础研究做起。现在,有厂商兜售发酵桶,提倡家庭自制“酵素”,用多种水果蔬菜,加上砂糖或蜂蜜,密闭桶或泡菜缸中任其自然发酵;考究一些的话,也加上一些酸奶或培菲康(乳酸杆菌、肠球菌、双歧杆菌制剂)作为种子来加速发酵。笔者认为,这种自然发酵的“酵素”难免污染有害杂菌,危害人体健康,并不可取。胡学智

●作者简介

胡学智 上海市工业微生物研究所教授级高级工程师,曾担任中国微生物学会理事,工业微生物学专业委员会副主任,上海市微生物学会副理事长,中国食品科技学会理事,中国生物工程学会理事及中科院上海生物工程中心顾问,上海市微生态学会顾问等职。获国务院特殊津贴。

曾主持和参与完成了20多项国家和地方重大科研项目,其中“深层培养栖土曲酶生产蛋白酶的研究”“耐高温?琢-淀粉酶的研究”“发酵法制谷氨酸的研究”等多个项目荣获上海市重大科技成果奖、浙江省重大科技成果奖及国家科委科技二等奖等奖励,填补了多项国内酶制剂和微生物领域的空白。

在各种刊物上发表论文综述300余篇,参与编写和翻译包括《酶制剂生产技术》《酶工程》《应用酶学》《酶法食品分析》《实用微生态学》在内的书籍30本。

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