陳 堅(jiān)， 劉 龍， 堵國(guó)成

（1.江南大學(xué) 工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214122；2.江南大學(xué) 生物工程學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122）

中國(guó)酶制劑產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與未來(lái)展望

陳 堅(jiān)1，2， 劉 龍1，2， 堵國(guó)成1，2

（1.江南大學(xué) 工業(yè)生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無(wú)錫 214122；2.江南大學(xué) 生物工程學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214122）

酶是一種專(zhuān)一性極高的生物催化劑，廣泛應(yīng)用于食品、紡織、飼料、醫(yī)藥、造紙等行業(yè)領(lǐng)域。作者分析了中國(guó)酶制劑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及其面臨的主要問(wèn)題，介紹了酶制劑在食品、紡織、飼料等領(lǐng)域的應(yīng)用，并對(duì)中國(guó)酶制劑產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

酶制劑；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)；食品酶；紡織酶；飼料酶

酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的、催化特定生物化學(xué)反應(yīng)的一種生物催化劑。酶制劑是酶經(jīng)過(guò)提純、加工后的具有催化功能的生物制品，主要用于催化生產(chǎn)過(guò)程中的各種化學(xué)反應(yīng)，具有催化效率高、高度專(zhuān)一性、作用條件溫和、降低能耗、減少化學(xué)污染等特點(diǎn)，其應(yīng)用領(lǐng)域遍布食品（面包烘烤業(yè)、面粉深加工、果品加工業(yè)等）、紡織、飼料、洗劑劑、造紙、皮革、醫(yī)藥以及能源開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)等方面。

酶制劑產(chǎn)業(yè)是知識(shí)密集型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，是生物工程領(lǐng)域的重要組成部分。目前為止，已報(bào)道發(fā)現(xiàn)的酶類(lèi)有3 000多種，但其中已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的只有60多種［1］。據(jù)報(bào)道，全世界酶制劑市場(chǎng)正以平均11%的速度逐年增長(zhǎng)［2］。酶制劑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景相當(dāng)廣闊。中國(guó)酶制劑產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)50多年的長(zhǎng)足發(fā)展，已進(jìn)入世界酶制劑生產(chǎn)的大國(guó)行列，目前已實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)的酶制劑達(dá)到30種左右。

1 中國(guó)酶制劑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)

我國(guó)酶制劑工業(yè)經(jīng)歷了起步階段、上升階段及快速發(fā)展階段。酶制劑年產(chǎn)量從2005年的48萬(wàn)t增長(zhǎng)到2010年的77.5萬(wàn)t，復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到10.1%。由于酶制劑技術(shù)的不斷創(chuàng)新，應(yīng)用領(lǐng)域的不斷延伸和擴(kuò)展，這使得中國(guó)酶制劑行業(yè)近年來(lái)一直保持10%左右的快速增長(zhǎng)。目前，逐步成熟的酶制劑研究及應(yīng)用技術(shù)使中國(guó)酶制劑產(chǎn)業(yè)正向“高檔次、高活性、高質(zhì)量、高水平、多領(lǐng)域”方向發(fā)展。

1.1 中國(guó)酶制劑的種類(lèi)和應(yīng)用領(lǐng)域

中國(guó)最早的酶制劑工業(yè)起于上世紀(jì)中葉，生產(chǎn)的產(chǎn)品主要為應(yīng)用于紡織退漿的BF7658α－淀粉酶。20世紀(jì)90年代末，高溫α－淀粉酶和高轉(zhuǎn)化液體糖化酶開(kāi)始在酒精、味精、制糖、啤酒等行業(yè)廣泛應(yīng)用。當(dāng)時(shí)中國(guó)酶制劑主要以淀粉酶和糖化酶為主，兩者總量占出口總額的80%以上?，F(xiàn)在中國(guó)酶制劑產(chǎn)品已經(jīng)更新?lián)Q代，主要包括以下9大類(lèi)：糖化酶、淀粉酶、纖維素酶、蛋白酶、植酸酶、半纖維素酶、果膠酶、飼用復(fù)合酶、啤酒復(fù)合酶等。其中，糖化酶、淀粉酶、植酸酶產(chǎn)量過(guò)萬(wàn)噸；纖維素酶、半纖維素酶和果膠酶所占比例較小，但增長(zhǎng)較快。中國(guó)酶制劑的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：淀粉糖工業(yè)、啤酒工業(yè)、燃料酒精工業(yè)、酒與飲料工業(yè)、飼料工業(yè)、紡織工業(yè)、制藥工業(yè)、造紙工業(yè)、精細(xì)化工工業(yè)、洗滌劑工業(yè)、皮革工業(yè)、焙烤工業(yè)、乳制品工業(yè)、石油工業(yè)等。酶制劑產(chǎn)業(yè)在中國(guó)正逐步成為獨(dú)立行業(yè)，促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

1.2 中國(guó)酶制劑的產(chǎn)量和進(jìn)出口狀況

近來(lái)，中國(guó)酶制劑產(chǎn)業(yè)總體生產(chǎn)和銷(xiāo)售形勢(shì)較好，產(chǎn)品產(chǎn)量保持了持續(xù)增長(zhǎng)。中國(guó)酶制劑產(chǎn)量從2005年的45萬(wàn)t增加至2010年的77.5萬(wàn)t，年產(chǎn)值近100億元，6年平均增長(zhǎng)率達(dá)10.1%（圖1）。2010年中國(guó)酶制劑產(chǎn)量較2009年同比增長(zhǎng)12.3%左右（圖1）。國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的酶制劑主要種類(lèi)以糖化酶、淀粉酶、植酸酶等為主。

圖1 2005－2010年中國(guó)酶制劑產(chǎn)量Fig.1 The production of China enzyme preparation from 2005 to 2010

中國(guó)酶制劑出口增加值持續(xù)擴(kuò)大，出口到數(shù)十個(gè)國(guó)家和地區(qū)。2010年出口總量達(dá)到8.2萬(wàn)t，出口額達(dá)到2.3億美元（圖2）。中國(guó)酶制劑產(chǎn)品2010年與2009年相比，出口量及出口額均有所上升，出口量增長(zhǎng)21.3%，出口額增長(zhǎng)15.0%。其中，粗制凝乳酶及其濃縮物出口量及出口額有所下降，堿性蛋白酶、堿性脂肪酶等出口方面明顯增加，堿性蛋白酶的出口量增長(zhǎng)了2倍以上，酶制劑產(chǎn)品的總出口水平良好，提升穩(wěn)定。

圖2 2005－2010年中國(guó)酶制劑出口量Fig.2 Exports of China enzyme preparation from 2005 to2010

中國(guó)酶制劑產(chǎn)業(yè)種類(lèi)相對(duì)單一，與國(guó)外相比還有一定距離。中國(guó)需進(jìn)口一些國(guó)內(nèi)急需但制造尚不及國(guó)外的酶類(lèi)。2010年中國(guó)酶制劑進(jìn)口量達(dá)到9 147.8 t，進(jìn)口額度達(dá)到1.28億美元。與2009年相比，2010年酶制劑的進(jìn)口量與進(jìn)口額均有微降（表1）。

表1 2009－2010年中國(guó)酶制劑進(jìn)口量Tab.1 Imports of China enzyme preparation from 2009 to 2010

1.3 中國(guó)酶制劑生產(chǎn)企業(yè)及現(xiàn)狀

通過(guò)市場(chǎng)整合，中國(guó)酶制劑逐步形成了一個(gè)較穩(wěn)定的生產(chǎn)格局和市場(chǎng)格局，基本告別了無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)的現(xiàn)象，進(jìn)入了良性發(fā)展的軌道，出現(xiàn)了一批有特色有規(guī)模的重點(diǎn)生產(chǎn)企業(yè)，如山東隆大生物工程有限公司、武漢新華揚(yáng)生物股份有限公司、湖南鴻鷹祥生物工程股份有限公司、湖南尤特爾生化有限公司、青島康地恩生物科技有限公司等。中國(guó)酶制劑生產(chǎn)企業(yè)有百余家，其中年銷(xiāo)售收入超億元的企業(yè)有10家左右。新技術(shù)的引進(jìn)和開(kāi)發(fā)使中國(guó)部分酶制劑的品種和質(zhì)量接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但一些產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)趨于激烈，如纖維素酶和堿性果膠酶等。酶制劑產(chǎn)業(yè)總量保持高增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，但發(fā)展出現(xiàn)不均衡現(xiàn)象，一些企業(yè)增速達(dá)到30%以上，一些企業(yè)增速緩慢。價(jià)格優(yōu)勢(shì)促進(jìn)了中國(guó)酶制劑應(yīng)用市場(chǎng)的發(fā)展和成熟，市場(chǎng)的成熟進(jìn)一步促進(jìn)了企業(yè)向規(guī)模化和現(xiàn)代化發(fā)展。中國(guó)酶制劑與國(guó)際酶制劑的一流生產(chǎn)企業(yè)相比，中國(guó)酶制＊?jiǎng)┢髽I(yè)的發(fā)酵罐規(guī)模偏小，在線控制水平偏低。同時(shí)，科研投入能力有限，研發(fā)能力有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

2 中國(guó)食品酶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

食品工業(yè)已經(jīng)成為中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。2010年中國(guó)食品工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)6.2萬(wàn)億元，占中國(guó)生產(chǎn)總值的15.57%。2000至2010年中國(guó)食品工業(yè)總產(chǎn)值的年平均增長(zhǎng)率達(dá)20%。伴隨著中國(guó)食品工業(yè)的持續(xù)、穩(wěn)定、快速發(fā)展，中國(guó)食品酶制劑市場(chǎng)空間也在迅猛增長(zhǎng)，廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)各個(gè)領(lǐng)域［3］。中國(guó)食品酶制劑種類(lèi)較多，主要包括釀造酶、乳品酶、淀粉酶、蛋白酶、油脂酶、風(fēng)味酶、果品酶等。其中，碳水化合物用酶、蛋白質(zhì)用酶、乳品用酶占食品酶制劑的比重較大，所占比例為81.7%（圖3（a））。在食品加工過(guò)程中常用的酶制劑主要有以下幾種：木瓜蛋白酶、谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶、彈性蛋白酶、溶菌酶、脂肪酶、葡萄糖氧化酶、異淀粉酶、纖維素酶、超氧化物歧化酶、菠蘿蛋白酶、無(wú)花果蛋白酶、生姜蛋白酶等［4］。中國(guó)已批準(zhǔn)使用于食品工業(yè)的酶制劑有α－淀粉酶、糖化酶、固定化葡萄糖異構(gòu)酶、木瓜蛋白酶、果膠酶、β－葡聚糖酶、葡萄氧化酶、α－乙酰乳酸脫氨酶等，主要應(yīng)用于果蔬加工、焙烤、乳制品加工等方面［5］。中國(guó)啤酒業(yè)發(fā)展迅速，啤酒總產(chǎn)量已躍居世界第一位，2006年總產(chǎn)量超過(guò)3 000萬(wàn)噸，這與食品酶在啤酒釀造過(guò)程中的應(yīng)用有密不可分的聯(lián)系。淀粉酶行業(yè)發(fā)展快速，產(chǎn)量成倍增長(zhǎng)，品種逐漸增多，至2006年產(chǎn)量已超過(guò)500萬(wàn)噸。新型酶制劑正應(yīng)用于針劑葡萄糖、液體葡萄糖漿、高麥芽糖漿、果葡糖漿以及各種低聚糖的生產(chǎn)中。淀粉糖替代蔗糖已應(yīng)用于食品加工、糖果、啤酒及飲料生產(chǎn)中。功能性低聚糖已被人們所接受，淀粉糖對(duì)酶制劑的品種和質(zhì)量提出了更高的要求，新型酶制劑的推出為這些行業(yè)提供了發(fā)展所需條件。

中國(guó)食品酶產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，2010年中國(guó)食品酶總產(chǎn)值達(dá)到80億元。中國(guó)食品酶每年正以15%的速度成遞增趨勢(shì)（圖3（b））。目前中國(guó)已建立了較為完備的食品酶制劑生產(chǎn)體系，可以大規(guī)模生產(chǎn)包括碳水化合物、蛋白質(zhì)、乳品深加工酶制劑在內(nèi)的食品酶制劑。但伴隨著中國(guó)食品工業(yè)的快速發(fā)展，中國(guó)酶制劑種類(lèi)已不能滿足食品工業(yè)的需要，酶制劑工業(yè)正不斷推出新型酶制劑、復(fù)合酶制劑、高活力和高純度特殊酶制劑來(lái)滿足日益發(fā)展的食品工業(yè)需要。

圖3 中國(guó)食品酶產(chǎn)值比例及增長(zhǎng)Fig.3 Ratio and growth of output of China food enzyme

3 中國(guó)紡織酶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

紡織工業(yè)是中國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)，在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值和外貿(mào)出口總值中占有重要比例。中國(guó)紡織工業(yè)總產(chǎn)值占國(guó)民生產(chǎn)總值的12%～15%，是一個(gè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有突出貢獻(xiàn)的制造行業(yè)。但中國(guó)紡織工業(yè)總體存在嚴(yán)重污染的問(wèn)題，尤其是在印染加工過(guò)程中，傳統(tǒng)工藝耗費(fèi)大量的水和化學(xué)品，同時(shí)造成環(huán)境污染并破壞生態(tài)平衡（圖4（a））。據(jù)2010年《第一次全國(guó)污染源普查公報(bào)》，造紙行業(yè)污水排放量和COD總量均為第一，紡織行業(yè)分別為第五和第二。因此基于酶技術(shù)的紡織生物技術(shù)對(duì)紡織工業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好工藝和生物材料（纖維功能化）加工，從而促進(jìn)中國(guó)傳統(tǒng)紡織產(chǎn)業(yè)的升級(jí)改造將起到重要的作用。

圖4 紡織物前處理工藝變化及發(fā)展趨勢(shì)Fig.4 The change and future prospects of textile pre－treatment process in China

20世紀(jì)80年代，以淀粉酶、蛋白酶、纖維素酶等為代表的紡織酶制劑，主要用于織物退漿、牛仔布整理和真絲脫膠等，在工業(yè)上得到了廣泛應(yīng)用，也代表著紡織生物技術(shù)開(kāi)始興起。進(jìn)入21世紀(jì)以后，中國(guó)酶制劑在紡織工業(yè)中的應(yīng)用領(lǐng)域逐步擴(kuò)大，包括纖維改性、原麻脫膠、印染前處理、印染廢水處理、服裝成衣加工等領(lǐng)域。目前，紡織用酶制劑加工工藝已涉及到幾乎所有的紡織濕加工領(lǐng)域，市場(chǎng)規(guī)模呈穩(wěn)定遞增趨勢(shì)（圖5）。

圖5 2007－2011年中國(guó)紡織用酶制劑市場(chǎng)規(guī)模Fig.5 Market of China textile enzyme preparation from 2007 to 2011

實(shí)現(xiàn)生態(tài)整理、綠色染整成為印染行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急，此時(shí)生物酶退漿處理工藝（圖4（b））應(yīng)運(yùn)而生。但普通淀粉酶耐堿性能較差，生物退漿和生物精練工藝不能同時(shí)進(jìn)行，導(dǎo)致工藝復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、水耗和能耗較高，降低了產(chǎn)品國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在紡織物處理過(guò)程中，應(yīng)用堿性淀粉酶可使退漿與精練工藝合并（圖4（c）），此工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)：高預(yù)洗滌效果，高織物質(zhì)量，高預(yù)處理效益，低污染，高纖維表面效果，節(jié)省時(shí)間，更小的織物損壞，極大提高了產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)織物前處理進(jìn)行進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，將退漿與精練兩步合并，成本并沒(méi)有降至最低。如果堿性淀粉酶具有一定的抗過(guò)氧化氫能力，則退漿、精練與漂白可合為一步（圖4（d）），這樣既節(jié)省了時(shí)間，對(duì)織物造成的損壞會(huì)降至最低，極大提高了經(jīng)濟(jì)效益，是下一步棉織物前處理的發(fā)展趨勢(shì)。目前無(wú)論是在學(xué)術(shù)界還是工業(yè)界，以開(kāi)發(fā)新型高效復(fù)合酶制劑用于染整前處理（堿性果膠裂解酶、角質(zhì)酶等）、織物后整理（腈水合酶、角質(zhì)酶等）、棉織物漂白（過(guò)氧化氫酶）和麻類(lèi)生物脫膠（果膠酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶等）為主導(dǎo)，包括原料改造、工藝改進(jìn)、材料改性等內(nèi)涵的紡織生物技術(shù)在國(guó)際上形成了新的熱潮。隨著紡織工業(yè)節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)技術(shù)的大力推廣，中國(guó)紡織用酶制劑將得到更快發(fā)展。

雖然中國(guó)紡織酶制劑的生產(chǎn)和應(yīng)用在過(guò)去十幾年已取得了長(zhǎng)足發(fā)展，但中國(guó)紡織酶制劑加工技術(shù)在加工理論和加工工藝以及酶制劑的性能方面與世界先進(jìn)水平仍存在較大差距，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）國(guó)內(nèi)酶制劑研究、生產(chǎn)單位缺乏對(duì)紡織加工領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)，不熟悉各種紡織加工的特點(diǎn)，對(duì)紡織加工中可能用到的酶處理技術(shù)并未引起足夠的重視和興趣。2）紡織行業(yè)無(wú)法自行開(kāi)發(fā)相應(yīng)的紡織專(zhuān)用酶制劑，只能采用傳統(tǒng)食品領(lǐng)域生化試劑。由于傳統(tǒng)食品領(lǐng)域生化試劑不適合紡織纖維加工特點(diǎn)和要求，性能上尚存在很大差距，難以實(shí)際應(yīng)用［6］。3）國(guó)內(nèi)紡織酶產(chǎn)品品種少、生產(chǎn)水平低、與紡織工業(yè)生產(chǎn)處理適應(yīng)性差、缺少工業(yè)應(yīng)用研究。市場(chǎng)長(zhǎng)久被國(guó)外酶制劑公司壟斷，價(jià)格居高不下，紡織酶處理工藝在國(guó)內(nèi)一直沒(méi)有得到大規(guī)模推廣。

4 中國(guó)飼料酶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

飼料酶制劑是近年來(lái)伴隨飼料工業(yè)和酶制劑工業(yè)不斷發(fā)展而出現(xiàn)的一種新型飼料添加劑，具有提高養(yǎng)分消化率、提高配合飼料質(zhì)量穩(wěn)定性、降低環(huán)境污染等作用。作為一類(lèi)高效、無(wú)毒、無(wú)副作用和環(huán)保性的綠色飼料添加劑，飼料酶制劑已成為世界工業(yè)酶產(chǎn)業(yè)中增長(zhǎng)速度最快、勢(shì)頭最強(qiáng)勁的一部分，其應(yīng)用效果已在世界范圍內(nèi)得到公認(rèn)。中國(guó)飼料酶制劑自20世紀(jì)80年代開(kāi)始在飼料中添加應(yīng)用，20世紀(jì)90年代中國(guó)最早生產(chǎn)的飼料酶制劑商品開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)，至2000年中國(guó)飼料酶制劑的年銷(xiāo)售量達(dá)到8 000 t以上。近年來(lái)中國(guó)飼料酶制劑市場(chǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，由2006年的4.64億元增加到2010年的6.82億元（圖6），2009年中國(guó)國(guó)內(nèi)用于動(dòng)物飼料添加劑的酶制劑總量超過(guò)1萬(wàn)t，且增長(zhǎng)速度迅猛［7］。開(kāi)發(fā)飼料用酶有著重大意義：1）可緩解飼料資源短缺、人畜爭(zhēng)糧的局面，有利于保障糧食安全；2）提供更為安全、優(yōu)質(zhì)的動(dòng)物產(chǎn)品，有利于保障食品安全；3）減輕環(huán)境污染，保障養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，是一種環(huán)保型綠色飼料添加劑。

圖6 2006－2010年中國(guó)飼料酶制劑市場(chǎng)規(guī)模Fig.6 Market of China feed enzyme preparation from 2006 to 2010

目前中國(guó)飼料酶種類(lèi)有20多種，主要包括：淀粉酶、蛋白酶、木聚糖酶、β－甘露聚糖酶、纖維素酶、β－葡聚糖酶、植酸酶和復(fù)合酶等。這些酶制劑可分為兩大類(lèi)：1）以降解多糖和生物大分子物質(zhì)為主，包括蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、糖化酶、纖維素酶、木聚糖酶、甘露聚糖酶。主要功能是破壞植物細(xì)胞壁，使細(xì)胞內(nèi)容物充分釋放出來(lái)；2）以降解植酸、β－葡聚糖、果膠等抗?fàn)I養(yǎng)因子為主，主要包括植酸酶、β－葡聚糖酶和果膠酶，其主要功能是降解細(xì)胞壁木聚糖和細(xì)胞間質(zhì)的果膠成分，提高飼料的利用率［8］。

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，中國(guó)飼料酶制劑生產(chǎn)企業(yè)隊(duì)伍逐步壯大，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)飼料酶制劑的企業(yè)有數(shù)十家之多。其中生產(chǎn)銷(xiāo)售收入較大的幾家包括：武漢新華揚(yáng)生物股份有限公司、青島康地恩生物科技有限公司、山東隆大生物工程有限公司、湖南鴻鷹祥生物工程股份有限公司、湖南尤特爾生化有限公司等。

中國(guó)飼料酶制劑在應(yīng)用發(fā)展過(guò)程中存在一定的問(wèn)題：1）飼料復(fù)合酶制劑生產(chǎn)大多為固態(tài)發(fā)酵，生產(chǎn)的復(fù)合酶制劑質(zhì)量不穩(wěn)定，發(fā)酵水平和酶蛋白的產(chǎn)量較低；2）中國(guó)飼料廠顆粒飼料制粒溫度普遍較高，制粒后復(fù)合酶的各種酶活力都有不同程度降低，影響了酶制劑的作用效果；3）微生物發(fā)酵生產(chǎn)飼料酶的酶活力不高［8］。

5 中國(guó)酶制劑產(chǎn)業(yè)存在的問(wèn)題分析

經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，中國(guó)酶制劑產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有，初步形成一定規(guī)模。在發(fā)展過(guò)程中，由于中國(guó)酶制劑產(chǎn)業(yè)起步晚，受到國(guó)外同行業(yè)企業(yè)的較大壓力。近年來(lái)，中國(guó)酶制劑產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度迅猛，取得了明顯進(jìn)步。但從世界酶制劑工業(yè)來(lái)看，高新技術(shù)在世界酶制劑產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用進(jìn)一步拉大了中國(guó)酶制劑產(chǎn)業(yè)和世界先進(jìn)水平的差距。整個(gè)行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，技術(shù)研發(fā)力量薄弱，產(chǎn)品相對(duì)單一，結(jié)構(gòu)不合理等問(wèn)題突出。

1）研發(fā)投入和研發(fā)創(chuàng)新能力不足。中國(guó)酶制劑企業(yè)用于開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品、改進(jìn)生產(chǎn)工藝的資金平均不到其產(chǎn)品銷(xiāo)售額的4.5%，人員投入也嚴(yán)重不足。主要原因是國(guó)內(nèi)酶制劑企業(yè)相對(duì)規(guī)模較小，全行業(yè)企業(yè)每年研發(fā)投入資金總量累計(jì)不足1億元人民幣。但由于酶制劑產(chǎn)業(yè)屬于技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，需要大量資金投入。國(guó)外酶制劑企業(yè)研發(fā)投入一般占總銷(xiāo)售額的10%以上。諾維信公司近3年的研發(fā)投入一直維持在銷(xiāo)售總額的13%以上，2010年研發(fā)投入折合人民幣為16.9億元左右。研發(fā)投入的嚴(yán)重不足，導(dǎo)致中國(guó)酶制劑企業(yè)技術(shù)儲(chǔ)備薄弱，發(fā)展面臨巨大挑戰(zhàn)。

2）生產(chǎn)工藝及設(shè)備水平相對(duì)落后。中國(guó)酶制劑產(chǎn)業(yè)的各項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)水平與國(guó)外相比存在一定的落后。國(guó)內(nèi)酶制劑生產(chǎn)大多采用較為傳統(tǒng)的發(fā)酵、分離提取技術(shù)和制劑制備技術(shù)，造成資源嚴(yán)重浪費(fèi)、產(chǎn)品純度不高、產(chǎn)品質(zhì)量偏低等問(wèn)題。國(guó)外酶制劑生產(chǎn)過(guò)程中，廣泛采用基因工程、蛋白質(zhì)工程、人工合成、模擬和定向進(jìn)化改造等技術(shù)。其中，以基因工程和蛋白質(zhì)工程為主的高科技成果在酶制劑生產(chǎn)領(lǐng)域中已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，為酶制劑產(chǎn)業(yè)帶來(lái)革命性的發(fā)展。國(guó)內(nèi)在該領(lǐng)域的研究還相對(duì)薄弱，自主創(chuàng)新的酶制劑應(yīng)用技術(shù)落后，成為中國(guó)國(guó)產(chǎn)酶制劑市場(chǎng)進(jìn)一步擴(kuò)大的主要限制性因素。

3）酶制劑產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理、應(yīng)用深度不夠。中國(guó)酶制劑仍以傳統(tǒng)酶制劑種類(lèi)（糖化酶、淀粉酶、蛋白酶等）為主，缺少高端酶制劑產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)不合理。同時(shí)，由于品種單一和惡性競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象存在，導(dǎo)致中國(guó)酶制劑行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益較差，發(fā)展后勁不足。目前，國(guó)外酶制劑企業(yè)正在大力發(fā)展液劑型、顆粒型產(chǎn)品，重視固定化酶的發(fā)展。國(guó)內(nèi)酶制劑由于提取技術(shù)、工藝和裝備水平相對(duì)落后，產(chǎn)品以粗酶為主，質(zhì)量參差不齊，應(yīng)用受到限制。國(guó)際酶制劑的主流是附加值高的復(fù)合酶。復(fù)合酶的開(kāi)發(fā)需以酶制劑生產(chǎn)和應(yīng)用的綜合技術(shù)為背景。國(guó)內(nèi)酶制劑公司在生產(chǎn)酶制劑品種應(yīng)用方面缺乏應(yīng)用車(chē)間及專(zhuān)業(yè)研究人員等，缺乏根據(jù)原料、工藝和設(shè)備情況，通過(guò)試驗(yàn)提出相應(yīng)解決方案的條件，限制了中國(guó)酶制劑產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步快速發(fā)展。

6 中國(guó)酶制劑產(chǎn)業(yè)的民菜趨勢(shì)與對(duì)策

中國(guó)酶制劑產(chǎn)業(yè)的下一步的快速發(fā)展需要技術(shù)創(chuàng)新，只有形成自主強(qiáng)有力的技術(shù)創(chuàng)新體系，才可能取得酶制劑產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展。加強(qiáng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品及技術(shù)研發(fā)，加大醫(yī)藥用酶制劑、食品加工用酶制劑、紡織工業(yè)用酶制劑、飼料工業(yè)用酶制劑、生物能源用酶制劑、造紙工業(yè)用酶制劑和洗滌工業(yè)用酶制劑等酶制劑產(chǎn)品的研發(fā)。在酶制劑生產(chǎn)菌種的構(gòu)建方面，應(yīng)采用基于組學(xué)的酶編碼基因挖掘技術(shù)。通過(guò)對(duì)不同樣品的采集，建立生產(chǎn)多種不同性質(zhì)酶的微生物庫(kù)。在建立的微生物庫(kù)中，尋找合適的酶。對(duì)合適酶學(xué)性質(zhì)的，采用分子生物學(xué)和基因組學(xué)等手段，破譯酶編碼基因，進(jìn)行序列比對(duì)。通過(guò)基因及其編碼蛋白序列的比對(duì)，尋找基因序列與功能之間的規(guī)律。根據(jù)表達(dá)酶的來(lái)源、性質(zhì)及應(yīng)用，選擇合適載體與宿主，構(gòu)建高效表達(dá)酶的重組菌株。對(duì)構(gòu)建獲得的高效表達(dá)的重組菌株，采用發(fā)酵過(guò)程優(yōu)化控制策略進(jìn)行優(yōu)化，獲得可以高效表達(dá)性質(zhì)合適的酶。

在工業(yè)酶性質(zhì)改造方面，應(yīng)采用基于酶結(jié)構(gòu)功能相關(guān)性的酶分子改造技術(shù)。對(duì)編碼酶氨基酸的基因序列進(jìn)行擴(kuò)增、分析，通過(guò)易錯(cuò)PCR技術(shù)，構(gòu)建具有不同性質(zhì)酶的基因文庫(kù)。從基因文庫(kù)中，篩選、獲得具有優(yōu)良性質(zhì)的工業(yè)酶。同時(shí)，可以根據(jù)對(duì)酶分子結(jié)構(gòu)及氨基酸序列功能進(jìn)行分析方式，根據(jù)對(duì)酶特定酶學(xué)性質(zhì)的需求，采用定點(diǎn)突變的方式，改造酶分子的關(guān)鍵區(qū)域，達(dá)到改變酶學(xué)性質(zhì)的目的。將改造后工業(yè)酶的基因序列通過(guò)重組的方式，在表達(dá)宿主中高效表達(dá)，獲得具有高催化效率、特定沒(méi)酶學(xué)性質(zhì)的工業(yè)酶。

在工業(yè)酶高效表達(dá)系統(tǒng)構(gòu)建方面，采用基于DNA重組技術(shù)的工業(yè)酶高效分泌型表達(dá)系統(tǒng)的構(gòu)建技術(shù)。通過(guò)篩選的方式，獲得高效分泌信號(hào)肽。將高效分泌信號(hào)肽與酶目的基因序列及載體重組，獲得帶有高效分泌信號(hào)肽和目的基因序列的重組載體。通過(guò)分子生物學(xué)手段，改造分子伴侶系統(tǒng)及分泌表達(dá)元件，提高表達(dá)分泌系統(tǒng)的分泌能力。對(duì)酶調(diào)控途徑進(jìn)行分析，改造酶調(diào)控途徑，提高酶合成效率。

在工業(yè)酶分泌發(fā)酵調(diào)控方面，采用基于跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)理論的工業(yè)酶分泌發(fā)酵調(diào)控技術(shù)。通過(guò)分子生物學(xué)手段，轉(zhuǎn)錄翻譯合成酶蛋白。通過(guò)對(duì)酶蛋白分子及細(xì)胞膜的研究，確定酶蛋白分子跨膜運(yùn)輸機(jī)理，構(gòu)建細(xì)胞膜透性與酶分子分泌機(jī)制模型。采用共表達(dá)等策略，在分子水平改善細(xì)胞膜通透性，強(qiáng)化酶蛋白分子轉(zhuǎn)運(yùn)途徑，提高酶分泌效率。

在酶制劑復(fù)配方面，應(yīng)采用基于反應(yīng)作用機(jī)理的酶復(fù)配及應(yīng)用評(píng)價(jià)技術(shù)。通過(guò)研究酶與底物的作用機(jī)理，分析底物微觀結(jié)構(gòu)變化。采用產(chǎn)單一酶多菌種／產(chǎn)多種酶單一菌種混合發(fā)酵策略，應(yīng)用數(shù)學(xué)模型模擬獲得最佳復(fù)配方案。同時(shí)，應(yīng)注重挖掘新型酶助劑，進(jìn)一步提高酶制劑的性能和應(yīng)用效率。加快酶制劑后處理，推進(jìn)膜分離技術(shù)、顆粒酶造粒技術(shù)及發(fā)酵廢液后處理技術(shù)的研發(fā)、推廣和應(yīng)用。

此外，要通過(guò)爭(zhēng)取國(guó)家在酶制劑行業(yè)的立項(xiàng)支持，盡快建立起一些具有一定規(guī)模和一定研究水平的酶制劑研發(fā)基地，并形成科研生產(chǎn)一條龍?bào)w系，加快科研成果的產(chǎn)業(yè)化。技術(shù)創(chuàng)新基地的建設(shè)當(dāng)以企業(yè)為主體，在國(guó)家政府支持的同時(shí)融入包括高校在內(nèi)的多方力量，以求在高新技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)一些重大突破，使我國(guó)在世界酶制劑市場(chǎng)保持一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。加快酶制劑行業(yè)國(guó)家工程研究中心與企業(yè)技術(shù)中心建設(shè)，鼓勵(lì)和支持銷(xiāo)售規(guī)模過(guò)億元的企業(yè)，或通過(guò)組建技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，或通過(guò)建立自己的酶制劑應(yīng)用研究中心，加強(qiáng)應(yīng)用技術(shù)研究。加強(qiáng)酶制劑行業(yè)公共技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái)建設(shè)，加大平臺(tái)為企業(yè)和政府的服務(wù)力度，聚集資源，優(yōu)勢(shì)組合，營(yíng)造酶制劑行業(yè)積極向上的創(chuàng)新氛圍和高效運(yùn)轉(zhuǎn)的支撐系統(tǒng)。

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Current Status and Prospects of Enzyme Preparation Industry in China

CHENJian1，2，LIULong1，2，DUGuo－cheng1，2
（1.Key Laboratory of Industrial Biotechnology，Ministry of Education，Jiangnan University，Wuxi 214122，China；2.School of Biotechnology，Jiangnan University，Wuxi 214122，China）

Enzyme is a biological catalyst with high specificity and has been widely used in food，

textile，feed，pharmaceutical，paper and other industries.In this review，the current status and the existing problems of enzyme preparation industry in China were firstly analyzed，and then the applications of enzyme in food，textile，feed and other industries were summarized，

and finally the development prospects of enzyme industry were outlined.

enzyme preparation，present status，trend，food enzyme，textile enzyme，feed enzyme

TQ 925

A

1673－1689（2012）01－001－07

2012－01－10

國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目（2011AA100905）。

陳堅(jiān)（1962－），男，江蘇揚(yáng)州人，工學(xué)博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，國(guó)家杰出青年基金獲得者，主要從事食品生物技術(shù)和生化工程研究。Email：jchen＠jiangnan.edu.cn