酶在食品工业中的应用-第一组

作者：陈伟刚2012-3-25生工095-1第一组•酶是具有生物催化功能的生物大分子。•酶具有生物催化能力，催化反应具有高效性和专一性。酶的主要成分是蛋白质，它对周围环境很敏感，表现在不耐高温，遇强酸、强碱、重金属盐或紫外光等会失去活性，故酶催化反应一般都是在比较温和的条件下进行。•由于酶具有催化的高效性、专一性和作用条件温和等特点，因而其应用范围已遍及工业、医药、农业、化学分析、环境保护、能源开发和生命科学理论研究等方面。从生物中提取的具有生物催化能力的物质，辅以其他成分，主要用于食品加工过程和提高食品产品质量的制品，称为酶制剂。酶制剂在食品工业中的应用（主要介绍点）㈠用于改善食品质量与风味㈡用于焙烤食品㈢用于食品保鲜㈣用于食品加工中的酶制剂举例㈤新酶源㈥存在问题㈦发展前景㈧展望食品中存在的一些人们不适应的物质，可以经酶处理之后，把不适物质除去，以保证人体的健康。例如，β-半乳糖苷酶可降低或消除乳品中的乳糖，防止食后肠道障碍；人在食用豆类后产生气胀，这是寡聚半乳糖作用所致，只要在食品中加入α-半乳糖苷酶即可抑制。另外，还可用酶除去食品中的防腐剂，如为保存蛋白及奶品时所添加的过氧化氢，在食用时可就用触酶加以分解。含氯杀虫剂的食品加人谷胱甘肽转移酶亦能得到抑制。酶制剂改善食品质量与风味方面•食品的风味(香味及滋味)物质，绝大部分是食物原料在生长过程中或者收获后产生的，有的风味物质是在贮藏及加工过程中形成的。•例如，蒜的辛辣成分是一些二硫化物，其中主要是二烯丙基二硫化物。它来源于蒜氨酸，蒜的组织细胞破损时，其中的蒜氨酸裂合酶将蒜氨酸分解为蒜素，蒜素被还原为二烯丙基二硫化物。蒜素及二硫化物是蒜臭及辛辣味的成分。因此制备可口的大蒜饮料，要在加工前将蒜加热，以破坏蒜氨酸裂合酶。蒜怎么吃才合理？酶制剂应用于焙烤食品α-淀粉酶在面包中的应用①增大面包体积。提高面包心柔软度在面包粉中添加适量的α-淀粉酶，可使面包体积较空白面包提高10％左右．这是因为烘烤面包时，α-淀粉酶水解部分淀粉，生成糊精和糖，降低了面团粘度，导致面团膨胀率提高，焙烤后面包体积增大，面包心柔软度变好。实验证明，在面包粉中添加一种从基因工程改性细菌中得到的麦芽糖α-淀粉酶，表现出显著的抗面包老化作用，可以延长面包货架期。②改善面包皮的颜色。α-淀粉酶在降解面团中的淀粉时有少量糖产生，更有利于促进焙烤时糖和蛋白质的“美拉德反应”，形成褐色的“类黑色素”，使面包上色更好。2、蛋白酶在烘烤食品中的应用蛋白酶添加到面粉中，使面团中的蛋白质在一定程度上降解成肽和氨基酸，导致面团中的蛋白质含量下降，面筋力减弱，满足了饼干、曲奇、比萨饼等对弱面筋力面团的要求。同时，蛋白质的降解更有利于人体对营养物质的吸收。研究发现，还有一些蛋白酶，如真菌蛋白酶，用于面包制作中，能够水解面筋内部的某特定位置化学键，从而改善面团延伸性，提高面包的对称性和均匀性，对面包的结构及风味均有改善。酶制剂保鲜技术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,从而保持食品原有的品质与特性的技术。目前应用较多的是溶菌酶和葡萄糖氧化酶的酶制剂保鲜技术。酶制剂在食品保鲜中的应用优点：•酶制剂本身无毒、无味、无嗅,不会影响食品的安全和食用价值。•酶制剂有高度催化性,用低浓度的酶也能使反应迅速地进行。如1gα-淀粉酶晶体可以在65℃条件下,只需15min即可使2t淀粉转化为糊精。•酶制剂作用所要求的温度、pH值等作用条件都很温和,不会损害食品的质量。例如用酸作催化剂催化水解淀粉成葡萄糖,需要在0.25-0.3MPa的蒸气压力和135℃-145℃的高温下才能进行,而用α-淀粉酶,在pH6.0-6.5条件下,85℃-93℃便可将淀粉水解成糊精,再用糖化酶在pH4.5-5.0、55℃-65℃下便可把糊精水解成葡萄糖。•酶制剂对底物有严格的专一性,添加到成分复杂的原料中不会引起不必要的化学变化。例如啤酒中的蛋白质可用蛋白酶去除,桔汁中的苦味成分柚苷可用柚苷酶分解而不影响风味。•必要时可用简单的加热方法就能使酶制剂失活,终止其反应,反应终点易于控制。由于利用酶制剂来为食品保鲜具有上述优点,所以,它可广泛地应用于各种食品的保鲜中,有效地防止外界因素对食品造成的不良影响。某些可以通过除氧或抑制微生物的生长延长食品贮存期。葡萄糖氧化酶在食品保鲜中的应用•葡萄糖氧化酶是一种氧化还原酶，它可催化葡萄糖和氧反应，生成葡萄糖酸和双氧水。将葡萄糖氧化酶与食品一起置于密封容器中，在有葡萄糖存在的条件下，该酶可有效地降低或消除密封容器中的氧气，从而有效地防止食品成分的氧化作用，起到食品保鲜作用。脱糖保鲜举例：蛋类的蛋白中含有0.5%-0.6%的葡萄糖,葡萄糖的羰基与蛋白质的氨基发生反应,而使产品发生褐变、出现小黑点或使全蛋粉的溶解度下降等。因此,在蛋液中加入适量的葡萄糖氧化酶(100-200mg∕kg),不断地供给适量的氧气在合适的条件下(30℃-32℃)处理一段时间,使葡萄糖完全氧化,从而很好地保持蛋类制品的色泽和溶解性。此外,葡萄糖氧化酶也可应用于脱水蔬菜、肉类及虾类食品保鲜中,防止因葡萄糖引起的褐变反应。防止食品氧化葡萄糖氧化酶也可直接加入到罐装果汁、酒、水果罐头及色拉调料中,起到防止食品氧化变质的作用。例如在啤酒加工过程中加入适量的葡萄糖氧化酶可以除去啤酒中的溶解氧和瓶颈氧,阻止啤酒的氧化变质。葡萄糖氧化酶又具有酶的专一性,不会对碑酒中的其他物质产生作用。因此,葡萄糖氧化酶在防止啤酒老化,保持啤酒风味,延长保质期有显著的效果。又例如防止白葡萄酒在多酚氧化酶的作用下而变色、果汁中的维生素c因氧化而破坏、多脂食品中酯类因氧化而酸败等。此外,也可有效地防止罐装容器内壁的氧化腐蚀。此外,木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、霉菌酸性蛋白酶等都可以降解啤酒浑浊的蛋白质组分,防止啤酒冷浑浊,延长啤酒贮存期。溶菌酶在食品保鲜中的应用•溶菌酶是一种催化细菌细胞壁中的肽聚糖水解的水解酶，它专一地作用于肽聚糖分子中N-乙酰胞壁酸与N-乙酰葡糖氨之间的β-1，4糖苷键，从而破坏细菌的细胞壁形成，使细菌溶解死亡。溶菌酶的分子量14000左右,等电点10.7~11.0,化学性质十分稳定,在pH1.2~11.3范围内剧烈变化时,其结构几乎不变,非常适合于各种食品的防腐。•溶菌酶现已广泛用于干酪、水产品、酿造酒、乳制品、肉制品、新鲜果蔬、豆腐、糕点、面条、及饮料等的防腐保鲜。•乳制品的保鲜与强化目前,我国液态乳制品发展很快,溶菌酶应用于乳制品中可起到防腐的效果,尤其适用于巴氏杀菌奶,有效地延长保质期。由于溶菌酶具有一定的耐高温性能,也可适用于超高温瞬间杀菌奶。添加剂量为300~600mg∕L,其方法为包装前添加,超高温瞬间杀菌奶也可以在杀菌前添加。在干酪的生产中,添加一定量的溶菌酶,可防止微生物污染而引起的酪酸发酵,以保证干酪的质量。新鲜的牛乳中含有少量的溶菌酶,每100ml约含13mg,而人乳中含有40mg∕ml溶菌酶。若在鲜乳或奶粉中加入一定量的溶菌酶,不但有防腐保鲜剂的作用,而且可达到强化婴儿乳品的目的,有利于婴儿的健康。举例•低浓度酿造酒的保鲜例如,清酒的酒精含量为15%-17%,大部分微生物不能在其中生长,而有一种称为火落菌的乳酸菌,则可在清酒中生长,并生成乳酸和产生不愉快的味道。若在清酒中加入15mg∕kg的溶菌酶,即可起到良好的防腐效果。•水产品的保鲜一些新鲜水产品(虾、鱼等)在含甘氨酸(0.1mol∕L)、溶菌酶(0.05%)和食盐(3%)的混合液中浸渍5min后,沥去水分,保存在5℃的冷库中,9d后无异味，色泽无变化。其他食品的保鲜在香肠、奶油、生面条、饮料等食品中,加入溶菌酶均可起到良好的保鲜作用。在应用溶菌酶作为食品保鲜剂时,必需注意到酶的专一性。因为溶菌酶抗菌谱较窄,对于酵母、霉菌和革兰氏阴性菌等引起的腐败变质,溶菌酶不能起到防腐作用。但将溶菌酶与植酸、聚合磷酸盐、甘氨酸配合使用,因发生协同作用,对革兰氏阴性菌的溶菌力显著加强,可大大提高防腐效果。保鲜中的应用还包括：•异淀粉酶异淀粉酶能够专一性分解淀粉类物质中α-1，6糖苷键。异淀粉酶现已应用于以淀粉为原料的食品生产。单独采用异淀粉酶，可使支链淀粉变为直链淀粉。直链淀粉具有凝结成块，易形成结构稳定的凝胶物性。因此，可以作为强韧的食品包装薄膜。该薄膜对氧和油脂具有良好的隔绝性，又因涂布展开性好，故适合作为一些食品的保护层。异淀粉酶处理谷物淀粉制成的直链淀粉，也可以制成高质量的粉丝。•纤维素酶有些果蔬经纤维素酶处理后，细胞壁会发生膨胀、软化，可提高可消化性和改进口感。马铃薯胡萝卜等经纤维素酶处理，干燥后再加水时具有复原性，便于果蔬贮存与运输。……………………………………………………………………………………………………………………………………………………。某些酶制剂在食品加工中的应用1、脂肪酶脂肪酶又叫甘油酯水解酶、脂酶。脂酶作为水解酶不能作用于分散在水中的底物分子，而能作用于乳化的脂肪球，脂肪和水之间的界面是酶作用的部位。由于脂肪酶可催化酯水解、酯化、转酯化、醇解和氨解等多种反应，在食品加工，有机合成，制备生物柴油等方面均得到了较为广泛的应用，是目前的研究热点。举例•在面条加工中加入脂肪酶，可使小麦粉中天然脂质得到改性，形成脂质一直链淀粉复合物，从而防止直链淀粉在膨胀和煮热过程中渗出，同时可减少面团上的斑点，改善面带压片或通心粉挤出过程中的色泽；生面团中加入脂肪酶，可促进三酰甘油部分水解形成单甘油脂和双甘油脂，改善蛋白的发泡性。•在乳品工业中，脂肪酶作用于乳酯并产生脂肪酸，能赋予奶制品独特的风味。脂肪酶释放的短碳链脂肪酸(C4-C6)使产品具有一种独特强烈的奶风味，而释放的中碳脂肪酸(C10-C14)使产品具有皂似的风味。同时，由于脂肪酸参与到类似微生物反应的过程中，增加了一些新风味物质，如甲基酮类、风味酯类和乳酯类等。2、转谷酰胺酶•微生物转谷氨酰胺酶全称为蛋白质-谷氨酰胺γ-谷氨酰胺基转移酶，是一种催化酰基转移反应的酶，因具有将蛋白质共价交联聚合而改变蛋白质的结构与功能的特殊催化作用性质，近年来在国外已被深入研究并且在食品生产加工等领域得到了广泛地开发应用，获得了巨大的经济效益回报。举例•肌球蛋白和肌动蛋白是肌肉的重要组成成分，是转谷氨酰胺酶作用的良好底物。肉制品在加工时经过加热，彼此间可以通过形成二硫键等的相互作用结果，而对肉制品的保水性和粘弹性等起着一定的促进作用。传统的肉类加工工艺中，通常加入大量的盐和(或)磷酸以提高其持水力、连贯性和质地。若加入转谷氨酰胺酶，经酶的催化反应在肌肉蛋白分子间能形成ε-(γ-谷氨酰)-赖氨酸异肽键，这种共价键的作用力远远大于二硫键，稳定性强，能使蛋白分子更紧密地结合在一起，并形成致密的三维网状结构，显著提高了产品的质构，改善了肉制品品质。香肠和奶酪等胶状食品经转谷氨酰胺酶处理，可形成大量的分子间共价交联，在温度变化及机械冲击下，仍有强的持水能力，不易脱水收缩。同时，转谷酰胺酶也能应用在谷物食品加工中。3、糖酶糖酶是食品工业中最重要的一类酶，在淀粉食品和果蔬加工中都大量的使用。它主要包括淀粉酶、纤维素酶、乳糖酶、果胶酶、木聚糖酶等。4、凝乳酶与乳糖酶凝乳酶与乳糖酶是乳品加工中最常用的两种微生物酶制剂。凝乳酶是生产干酪不可缺少的制剂，生产用的乳糖酶主要由大肠杆菌来制造。目前研究凝乳酶替代物的一个重要途径是利用毛酶和疫病酶等产生的酶，还可以通过克隆凝乳酶基因生产凝乳酶，来解决成本价格高的问题。乳糖酶在国内外以微生物制造居多，加在牛奶中可使乳糖水解成葡萄糖和半乳糖，大大改善了加工性能，并且更有利于乳酸发酵生产酸奶，提高乳糖消化吸收率，改善产品风味，克服“乳糖不耐症”。举例耐高温α-淀粉酶是近几年在我国市场上出现新型酶制剂，其温度适用范围为60℃~110℃.α-淀粉酶用于淀粉浆液化过程中，以使淀粉能充分溶解并为下一步过程作准备，α-淀粉酶分解大的直链淀粉和支链淀粉分子，使淀粉能被整理成可溶性糊精。此外，在啤酒酿造中添加α-淀粉酶使