酶工程包括对酶结构和功能的修饰，以提高工业条件下的性能。天然酶通常不是食品加工应用的最佳选择，因为食品加工应用可能涉及高温、极端 pH 值、高盐浓度或有机溶剂的存在。酶工程通过两种主要方法解决这些局限性：定向进化（模仿实验室中的自然选择）和理性设计（使用结构知识来指导有针对性的修改）。

定向进化涉及基因多样化、表达以及筛选或选择改良特性的迭代循环。多样化步骤通常使用易错 PCR、DNA 改组或饱和诱变来创建变异基因文库。这些文库在大肠杆菌或酵母等微生物宿主中表达，并筛选所得酶变体以获得所需的特性，例如增加的热稳定性、改变的最适 pH 值或增强的底物特异性。高通量筛选方法，包括微量滴定板测定和荧光激活细胞分选 (FACS)，可以在每轮中评估数百万个变体。

合理的设计需要了解酶的三维结构，通常通过 X 射线晶体学、冷冻电子显微镜或基于相关酶的同源建模获得。计算工具预测特定氨基酸取代对酶稳定性、活性和特异性的影响。然后使用定点诱变来引入设计的突变。该方法受到结构模型的准确性和预测突变效应的复杂性的限制，但当可以获得良好的结构信息时，它是非常有效的。半理性方法通过针对特定结构区域的诱变结合了定向进化和理性设计的元素。

酶工程在食品加工中的应用包括用于高温下淀粉液化的热稳定α-淀粉酶，从而降低粘度并提高加工效率；冷活性果胶酶，在低温下发挥作用，使冷藏果汁澄清；针对特定食品基质改变最适 pH 值的蛋白酶；在用于酯合成的有机溶剂中具有更高稳定性的脂肪酶；以及葡萄糖氧化酶，其在食品包装中的除氧作用具有更高的催化效率。工程酶极大地降低了加工成本、能源消耗和废物产生。工程酶扩大了工业酶在食品加工中的应用。工程酶的固定化进一步提高了工艺经济性，特别是在烘焙和酿造中。