浅谈酵素–重新认识酵素

酵素又称为酶，英文为Enzyme，字源来自希腊文，原意为 “in yeast”，描述在酵母菌中含有神奇的催化活力，可以将糖类转变成为酒精。由于古人不清楚酵母菌的作用，因此认为神奇的转换力量可以把穀类或水果变成好喝的酒，但歷经人类文明的发展与科学的进步，现在我们知道在製酒过程中，糖类藉由酵母菌体内的各种酵素催化生成酒精与芳香类物质，因此酵母菌中的神奇催化活力来自于酵素，而且酵母菌并不等于酵素。西元1926年，美国康乃尔大学的Sumner先生首次纯化出尿素酶(urease)，并证实了酵素是生物体内的一种蛋白质。此后，科学家们又陆续由动植物或微生物体中发现了许多酵素，并依照它们的功能，把酵素分为水解酵素(Hydrolase)、氧化还原酵素 (Oxidoreductase)、接合酵素(Ligase)、异构酵素(Isomerase)、裂解酵素(Lysase)与转移酵素 (Transferase)等六大类，这些酵素普遍的存在生物体内，进行各种物质的新陈代谢。

一般而言，酵素都具有专一性、可重复利用、易受热与酸硷影响等特性。而酵素的专一性与可重复利用的特性，简单的说就像一把专属的钥匙，可以重复打开具有相同特定结构的锁，也就是说一种酵素只能催化某一类，甚至只是某一种基质。由于酵素也是一种蛋白质，因此举凡会造成蛋白质变性(denature)的因子，例如温度、酸硷值、压力与渗透压等，也会影响酵素的活性。举例而言，在合适的温度范围内，酵素的活性会随温度升高而增加，除了少数能耐较高温度的酵素外，大部分的酵素在60℃以上时，很快就会变性失去活力，就跟生蛋白遇热固化是一样的道理。此外，酵素活性也受到酸硷值的影响。一般而言，每一种酵素各有适宜它作用的酸硷度，通常酵素于酸硷值中性、微酸性或微硷性情况下活性较好，不过有些酵素于强酸或强硷的情况下，其催化速率反而较快，如胃液中的蛋白酶在强酸情况下活性最好，而胰蛋白酶则在强硷下活性较佳。若酵素处于不适宜的酸硷值时，则会有变质沉淀的现象，此种现象犹如我们吃早点时，在热豆浆中加醋成为咸豆浆，即可观察到豆浆中的蛋白质凝结成块的情况相似。

目前生产酵素的方法，是收集动植物酵素含量较高的特定部位或构造，或是将某些含有特殊酵素的微生物大量繁殖后，再去纯化我们所需要的酵素。此外，也可以利用生物技术的方式将我们所需要的酵素的基因放到微生物体内，藉由微生物来大量生产所需的酵素。纯化酵素的过程极为繁复，因为它是蛋白质的一种，所以在纯化酵素的流程中需考虑到蛋白质分子的特性来进行分离。首先，打破细胞均质后获得含有酵素在内的细胞碎片，利用硫酸銨改变酵素的构型而沉淀后，再依酵素的分子大小、分子电荷、分子极性与亲和力等的不同，採用胶体过滤、离子交换与亲和层析等方法纯化至接近纯质为止。然而，为了避免酵素活性随著时间增加而急速降低，纯化的时间与步骤不能进行过久。市面上有许多水解酵素类的消化酵素产品贩售，大抵包括淀粉水解酵素(Amylase)、蛋白水解酵素 (Protease)与脂肪水解酵素(Lipase)等，多宣称可以协助人体消化代谢与吸收，但经过萃取纯化后所得之酵素是否仍具有活性，则需经过活性测定才能得知，而且各种酵素适存的环境条件不尽相同，有的只能在酸性环境下才具有活性，有些则要在硷性的环境下才能表现活性;有的需在温度较高的环境，有的则要较低的温度才不会因为变质而失去活性。因此，若无专业的知识与设备器材，是无法纯化製造具有活性的酵素及其产品的。

此外，酵素产品经食用通过消化系统后，酵素活性是否仍然存在，对于产品所宣称的效果影响甚鉅。所谓酵素的活性，表示的方法通常使用活性单位「unit」，即酵素每分鐘催化1微莫耳(μmole)基质的能力，定义为一个单位活性。酵素的活性表现即是重质不重量的最佳写照，仅仅微量但具有高活性的酵素作用远胜于大量但是活性差或是没有活性的酵素。再者，由于酵素具有专一性，因此产品所强调的多重效果便值得我们深思：是否有其他营养添加物或是复合的酵素配方。然而，若要使多种酵素同时保存在同一个环境下，需考虑到酵素适合存在的环境，因此产品中所能添加的酵素种类也从而受到限制。此外，生产酵素产品的过程中，是否经由加热消毒或是运用特殊方法萃取酵素，这些方面亦对于产品中酵素的活性有极大的影响。所以，在选购酵素产品的时候，除了首要考虑到上述的活性问题外，必需认明酵素种类与标示名称是否符合酵素在国际上的统一分类系统，因为酵素的名称并不是由那一蔬菜或水果中所萃取纯化就以此命名的。此外，选购酵素产品时，也需评估自身需求与个人体质是否适宜，如此才能吃得养生，用得健康!

酵素具有专一性，像一把专用的钥匙，只会和相对应的受质结合反应。酵素和受质结合后，可以将其分解成小分子，例如淀粉分解酵素可以将淀粉水解为麦芽糖、葡萄糖及糊精等小分子化合物，而酵素依旧存在。