食品10-1班-第四组-酶工程在食品中的应用.

5.4酶工程在食品中的应用Page25.4.1改进啤酒工艺，提高啤酒质量5.4.1.1固定化生物催化剂酿造啤酒新工艺前苏联专家把酵母细胞镶嵌在陶瓷或聚乙烯材料的环形载体上进行啤酒发酵，发酵周期缩短到2d，鲜啤酒的理化指标均可达到传统工艺水平,另外，把固定化酶与固定化细胞技术结合起来，可研制一种新型的生物催化剂——微生物细胞与酶结合型的固定化生物催化剂，用于啤酒酿造。5.4.1.2固定化酶用于啤酒澄清啤酒中含有多肽和多酚物质，长期放置，会发生聚合反应，使啤酒变浑浊。在啤酒中添加木瓜蛋白酶等蛋白酶，可以水解其中的蛋白质和多肽，防止出现浑浊。Page35.4.1.3添加蛋白酶和葡萄糖氧化酶，提高啤酒稳定性添加蛋白酶提高啤酒稳定性此措施是通过蛋白酶来降解啤酒中的蛋白质，提高啤酒稳定性。目前主要采用添加菠萝蛋白酶和木瓜蛋白酶.添加葡萄糖氧化酶，提高啤酒稳定性和保质期葡萄糖氧化酶能催化葡萄糖生成葡萄糖酸，葡萄糖氧化酶的存在可以去除啤酒中的溶氧和成品酒中瓶颈氧，是阻止啤酒氧化变质，防止老化，延长保质期的一种有效措施。添加葡萄糖氧化酶后的啤酒溶氧量大幅度减少，老化减轻，口感好，澄清度高，可延长保质期1~2个月。Page45.4.1.4β-葡聚糖酶提高啤酒的持泡性啤酒原料大麦中含有一种称作β-葡聚糖的粘性多糖，适量的β-葡聚糖是构成啤酒酒体和泡沫的重要成分，但过多的β-葡聚糖会使麦芽汁难以过滤，易使麦芽汁浑浊。在发酵阶段，过量的β-葡聚糖可与蛋白质结合，使啤酒酵母产生沉降，影响发酵的正常进行。添加β-葡聚糖酶来降低β-葡聚糖含量，保障糖化和发酵的正常进行，提高啤酒的持泡性和稳定性。Page55.4.1.5降低啤酒中双乙酰含量一般啤酒中双乙酰含量不得超过0.1mg/L，否则会使啤酒产生不愉快的馊味。α-双乙酰乳酸脱羧酶可使α-乙酰乳酸转化为3-羟基丙酮，改变了α-乙酰乳酸转化途径，从而降低啤酒中双乙酰的含量，加快啤酒的成熟。5.4.1.6改进工艺，生产干啤酒与普通啤酒相比，干啤酒具有发酵度高﹑残糖低﹑热量低﹑干爽及饮后无余味等特点。通过添加α-淀粉酶﹑糖化酶﹑普鲁兰酶等酶制剂，可以提高发酵度，酿造干啤酒。5.4.2改进果酒、果汁饮料的生产工艺种类作用橘柑酶分解柚皮苷脱除苦味橙皮苷酶分解橙皮苷防止白色浑浊果胶酶用于果汁和果酒的澄清纤维素酶促进果汁的提取与澄清葡萄糖氧化酶防止氧化、延长保存期溶菌酶防止细菌污染Page75.4.2.1果汁提取苹果汁要先用机械压榨，然后离心获得果汁，但果汁仍然含较多的不溶性果胶而呈浑浊状。通过外加酶制剂，即可澄清果汁。做法是先在浑浊果汁内加入果胶裂解酶（PL）并轻轻搅拌，在酶作用下，不溶性果胶渐渐凝聚成絮状物析出，从而可以获得清澈的琥珀色苹果汁。有的苹果因果肉柔软难以压出果汁，但添加PL能大大促进果汁的提取。果胶酶是能分解果胶质的多种酶的总称，包括果胶聚半乳糖醛酸酶（PG）、聚甲基半乳糖醛酸酶（PMG）、果胶甲酯水解酶（PE）、原果胶酶。Page8以苹果汁为例：⑴苹果果肉（搅拌15～30min），添加果胶酶，45℃处理10min，多产果汁12%～24%。⑵苹果果肉（搅拌15～30min），添加果胶酶、不溶性聚乙烯吡咯烷酮，40℃处理10min，多产果汁12%～28%。⑶纤维素酶与果胶酶结合，果肉全部液化，生产苹果汁、胡萝卜汁和杏仁乳，产率高达85%。Page95.4.2.2果汁澄清新压榨出来的果汁不仅黏度大，而且浑浊。加果胶酶澄清处理后，黏度迅速下降，浑浊颗粒迅速凝聚，使果汁得以快速澄清、易于过滤。利用0.1%的果胶酶处理苹果汁、果浆，可明显地提高出汁率、可溶性固形物含量和透光率，降低pH和相对黏度，处理时间越长，效果越好。含较多淀粉的果汁，可用淀粉酶进行澄清处理。Page105.4.2.3果酒澄清、过滤果胶的存在会降低果酒的透光率，并极易产生浑浊和沉淀。经果胶酶澄清处理能除去果酒中的果胶，提高果酒的稳定性。将果胶酶应用于苹果酒酿造，并辅以其他工艺改革，不但提高出汁率10.8%-14.3%,提高果汁的过滤效率，缩短苹果酒的贮存期，提高设备利用率，并而使苹果汁透光率由30.1%提高到71.5%，酿出的苹果酒果香清新、典型性好。Page11项目用酶处理的果汁所得苹果酒未用酶处理的果汁所得苹果酒颜色淡黄，放置中颜色变化很小淡黄，放置中颜色变成金红沉淀量有沉淀，但很少有沉淀，量大（约为前者的几倍）1、果胶酶对苹果酒的非生物影响2、果胶酶对苹果汁风味的影响榨汁方案pH值果胶酶用量（×10-4g/ml果汁）时间（h）温度（℃）出汁率（%）糖度（°BX）口感自然榨汁自然002278.16.0有苦涩味加酶榨汁42.514591.56.2甘甜不苦涩Page1212食品保鲜5.4.3食品保鲜•利用葡萄糖氧化酶保鲜•利用溶菌酶保鲜Page13酶法保鲜的原理是利用酶的催化作用，防止或消除外界因素对食品的不良影响，在较长的时间内保持食品原有的品质和风味。目前应用较多的是葡萄糖氧化酶和溶菌酶的酶法保鲜。葡萄糖氧化酶（glucoseoxidase)是一种还原酶，它可催化葡萄糖与氧反应，生成葡萄糖酸和双氧水，有效地防止食品成分的氧化作用，起到食品保鲜作用。Page141.食品的除氧保鲜食品在运输、储存保存过程中，氧的存在容易引发色、香、味的改变。葡萄糖氧化酶可有效地防止氧化的发生，对于已经部分氧化变质的食品也可阻止其进一步氧化。葡萄糖氧化酶可直接加入到啤酒及果汁、果酒和水果罐头中，不仅起到防止食品氧化变质的作用，还可有效防止灌装容器的氧化腐蚀。Page152.蛋类制品的脱氧保鲜常见的蛋类制品主要有蛋白片、蛋白粉和全蛋粉等，是生产糕点和糖果的原料。由于在蛋类蛋白中含有0.5%~0.6%的葡萄糖，葡萄糖的羰基与蛋白质的氨基反应，结合生成黑蛋白，出现褐变、小黑点，使加工产品色泽加深、溶解度降低并有不愉快气味，此时可将一定量的葡萄糖氧化酶加到蛋白液或全蛋液中，并适当配合一定量的过氧化氢酶，即可使葡萄糖完全氧化。既出掉的蛋白中的葡萄糖，又提高了生产效率，保障了产品的质量。Page165.4.3.2利用溶菌酶保鲜利用溶菌酶等酶法保鲜在食品中广泛应用。溶菌酶对人体无害，可有效防止细菌对食品的污染，用途广泛。用一定浓度的溶菌酶溶液进行喷洒，即可对水产品起到防腐保鲜的效果。在干酪、鲜奶或奶粉中，加入一定量的溶菌酶,可防止微生物污染，保证产品质量，延长贮藏时间。在香肠、奶油、生面条等其他食品中，加入溶菌酶也可起到良好的保鲜作用。Page17酶用与乳制品加工分解乳糖干酪生产婴儿奶粉黄油增香1234Page185.4.4.1干酪生产生产中加入凝乳酶水解酪蛋白，在酸性条件下，钙离子使酪蛋白凝固。5.4.4.2分解乳糖将牛奶用乳糖酶处理，使奶中乳糖水解为半乳糖来解决乳糖带来的不利因素。5.4.4.3黄油增香乳品加工时添加适量的脂肪酶可增加干酪和黄油的香味。5.4.4.4婴儿奶粉奶粉中添加乳清溶酶菌可防止婴儿肠道感染Page195.4.5酶用于肉类和鱼类加工（1）改善组织、嫩滑肉类酶技术可以促使肉类嫩化。牛肉及其他质地较差的肉（如老动物肉），结缔组织和肌纤维中的胶原蛋白质及弹性蛋白质含量高且结构复杂。胶原蛋白质是纤维蛋白，同副键连接成为具有很强机械强度的组成，这种交联键可分成耐热的和不耐热的两种。幼动物的胶原蛋白中，不耐热交联键多，一经加热即行破裂，肉质鲜嫩；而老动物的肉因耐热键多，烹煮时软化较难，因而肉质显得粗糙，难以烹调，口感亦差。Page20采用蛋白酶可已将肌肉结缔组织中胶原蛋白分解（通常是将嫩肉粉的浆液涂抹在肉块的表面或浸泡肉块），从而使肉质嫩化。作为嫩化剂的蛋白酶可以分为两类：最常用的一类是植物蛋白酶，如木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶；另一类是微生物蛋白酶，如米曲霉蛋白酶。H:\木瓜蛋白酶在食品工业中的应现状.docPage21（2）转化废弃蛋白将废弃的蛋白、如杂鱼、动物血、碎肉等用蛋白酶水解，抽提其中蛋白质以供食用或用作饲料，是增加人类蛋白质资源的一项有效措施。其中以杂鱼及鱼厂废弃物的利用最为瞩目。海洋中许多鱼类因其色泽、外观或味道欠佳等原因，都不能食用，而这类水产却高达海洋水产的80%左右。采用这项生物技术新成果，使其中绝大部分蛋白质溶解，经浓缩干燥可制成含氮量高、富含各种水溶性维生素的产品，其营养不低于奶粉，可掺入面包、面条中等食用，或用作饲料，其经济效益十分显著。Page22（3）其他方面的应用用酸性蛋白酶在pH值呈中性条件下处理解冻鱼类，可以脱腥。现今开发利用碱性蛋白酶水解动物脱色来制造无色血粉，作为廉价而安全的补充蛋白资源，这一技术已用于工业化生产。Page235.4.6酶用于焙烤制品面粉中添加α-淀粉酶可调节麦芽糖的生成量，使二氧化碳产生和面团气体保持力相平衡。添加蛋白酶可促进面筋软化，增加延伸性，减少揉面时间和动力，改善发酵效果。用蛋白酶强化的面粉制通心粉制通心面条，延伸性好，风味佳。用β-淀粉酶强化面粉可防止糕点老化。糕点馅心常以淀粉为填料，添加β-淀粉酶可以改善馅心风味。糕点制作使用转化酶可使蔗糖水解为转化糖，从而防止糖浆析晶。面包制作中适当添加脂肪酶可增进面包的香味，这是因为脂肪酶可使乳脂中微量的醇酸或酮酸的甘油酯分解，从而生成δ-内脂或甲酮等香味物质。Page24如图所示：酶使面包更松软且保存成持久。H:\利用新型淀粉酶改善发酵面制品的品质.pdfPage255.4.7利用固定化酶生产高果糖浆高果糖浆高果糖浆（Highfructosecornsyrup，HFCS）亦称果葡糖浆或葡萄糖异构糖浆，是以酶法糖化淀粉所得到的糖化液经葡萄糖异构酶的异构作用，将一部分葡萄糖异构成果糖，由葡萄糖和果糖组成的一种混合糖浆。果葡糖浆亦特指果糖含量较低的混合糖浆。高果糖浆常用于增加商业食品的甜味，例如各类饮品、面包、麦片、零食、烟肉、酸奶、汤料和调味剂等。Page26以淀粉生产高果糖浆为例，其生产工艺流程如下：α-淀粉酶糖化酶硅藻土淀粉液化（DE：15%-20%）糖化（DE：96%-98%）过滤活性炭阴阳离子交换树脂葡萄糖异构酶脱色净化初浓缩异构化脱色离子交换再浓缩高果糖浆（果糖42%，葡萄糖53%）Page27葡萄糖和果糖的异构化Page285.4.8酶用于甜味剂的生产主要用酶工程制得的主要甜味剂有：阿斯巴甜、毛雷宁、索马宁。以阿斯巴甜(APM)为例：过去用的是化学法，以L-天冬氨酸与L-苯丙氨酸为原料；现在用的是酶合成法，是使用合适的蛋白酶，将L-天冬氨酸与L-苯丙氨酸甲酯缩合在一起。除此之外的反应操作，与化学合成法一样。Page29酶工程中用于实现缩合反应的蛋白酶：嗜热菌蛋白酶、内肽酶、木瓜蛋白酶、嗜热脂肪芽孢杆菌的中性蛋白酶、嗜热脂肪芽孢杆菌的中性蛋白酶、得自溶乳酪小球菌的阿斯巴甜水解酶、氨肽酶Page30酶合成法的优点：转化率通常达95%以上，比化学合成法的(一般仅70%)高很多，且酶法只生成α-型产物一种，没有β-异构体生成。由于酶催化的专一性，对原料的纯度要求不高，反应体系中有不溶物生成使生产自动趋于完成，并提供了一个极好的纯化阶段。Page31酶合成法未能实现产业化的原因：酶合成法的投料浓度与产物浓度一般都很低，生产强度低，物料处理量大，能耗大。而且，酶法尚无法独立完成阿斯巴甜合成的全过程，比如甲酯化仍需用化学法，在生产过程需兼具化学法和酶法两套工艺。由于酶法的这些不足之处，导致其整体优势不大，实用性较小。谢谢！