第八章酶与食品卫生及安全的关系

第八章酶与食品卫生及安全的关系8.1酶与食品卫生的一般关系8.2酶作用产生有毒物和不利于健康的物质8.3酶作用导致食品中营养组分的损失8.4酶作用的解毒反应8.1酶与食品卫生的一般关系8.1.1酶作用产生的有毒物质8.1.2酶作用引起的致敏症状8.1.3酶作用导致食品中营养组分损失8.1.4酶的解毒反应8.1.5酶在食品安全检测方面的应用不利影响有利方面8.1.1酶作用产生的有毒物质在发酵和腌制食品中，例如干酪、酸奶、啤酒和腌黄瓜，其中就含有微生物来源的酶。食品中含有丰富的物质，所以在食物中可以和酶作用的底物很多。这就可能出现食物经一段时间的放置或破碎后，其中含有的成分本身是没有毒害作用，但是经酶催化降解后就会变成有毒的物质。另外，食品中的一些酶本身对人体的健康就有副作用，譬如大豆中的抗胰蛋白酶会产生呕吐、恶心、腹泻等中毒症状。8.1.2酶作用引起的致敏症状食物中能使机体产生过敏反应的抗原分子称为食物过敏原，它们大多为蛋白质。例如在烤制食品中的细菌淀粉酶和啤酒中的木瓜蛋自酶的活性就有可能部分地残存下来。在食用未经处理的新鲜菠萝时，口腔黏膜将有明显的刺激感，某些过敏反应的人群会引起过敏反应，这是因为菠萝中含有一种蛋白酶——致敏菠萝蛋白酶，此酶是食用菠萝而引起过敏反应的主要原因。直接摄入浓缩的酶粉也会引起过敏反应，在生产酶制剂的工厂中和在使用加酶洗涤剂时，可能会发生这种情况。8.1.3酶作用导致食品中营养组分损失一些酶的作用会导致食品中营养组分的损失，这其中包括脂肪氧合酶、硫胺素酶Ⅰ、抗坏血酸氧化酶和多酚氧化酶等。它们作用的机制都是破坏食品中的营养组分，使食品的营养价值降低。所以，为了避免由于酶作用而导致食品中营养组分的损失，一般通过降低酶的活性或使其失活的方法来加工食品。8.1.4酶的解毒反应食品中经常含有一些毒素，或者是消化后对营养有拮抗作用的物质，它们的存在对人体的健康及该食品的发展有许多不利的影响，所以有很多科学家致力于对食品解毒的研究。酶作用之一是具有解毒功能，在消除或减少毒素作用方面起了很重要的作用。而且同其他解毒方法相比，酶法解毒可以在温和的条件下进行，符合公认的标准，不会影响到食品质量。另外酶对毒性的去除具有专一性，酶通常被认为是食品本身的一个组成部分，而不会被看作是添加的或外来的试剂，减少了大众对于食品安全的疑虑。四季豆中毒的病因可能与皂素、植物血球凝集素、胰蛋白酶抑制物有关。8.1.5酶在食品安全检测方面的应用在食品安全重要性日益增加的今天，大多数国家开始对食品的安全性问题提出更高的要求，涌现出许多食品安全检测的新技术，检测技术日益趋向于高技术化、系列化、速测化、便携化和商品化。酶法检测是利用酶催化作用的专一性对物质进行检测，已经成为分析检测的重要手段。酶法检测具有专一性、检测速度快、检测条件温和等优势，在食品安全检测中应用十分广泛，是一种具有前景的新技术。8.2酶作用产生有毒物和不利于健康的物质8.2.1食品中酶作用产生的有毒物质8.2.2食品中酶的致敏作用8.2.3陈曲中酶作用产生的有毒物质8.2.1食品中酶作用产生的有毒物质1.木薯含有生氰糖苷，虽然它本身并无毒，但是在内源糖苷酶的作用下，产生氢氰酸这样的有毒物质。如果将木薯根切成小块后彻底清洗，那么留在组织中的微量氢氰酸在随后的烧煮中通过发挥作用而被去除。2.十字花科植物的种子以及皮和根含有葡萄糖芥苷，在芥苷酶的作用下会产生对人和动物体有害的化合物。如菜子中的原甲状腺肿素被芥苷酶水解，水解产生的异硫氰酸酯经过环化反应生成有毒的甲状腺肿素。甲状腺肿素能使人和动物体的甲状腺代谢性增大。3.大豆抗营养成分中抗胰蛋白酶(又称为胰蛋白酶抑制物或胰蛋白酶抑制素)是其中的一种。如生黄豆中就有这种有毒物质，它对胃肠有刺激作用，并能抑制体内蛋白酶的正常活性。一般来说，将大豆煮沸和煮熟后就会破坏抗胰蛋白酶，从而不会对人体的健康产生副作用。但如果食用未熟透的大豆，或饮用未煮沸的豆浆，很容易发生中毒症状，具体表现为呕吐、恶心、腹泻等急性胃肠炎症状。4.大豆中含有另外一种毒素——凝血素。它能凝集动物的红细胞，大豆粉中一般含有大约3％的凝血素。8.2.3陈曲中酶作用产生的有毒物质在陈曲贮存期中微生物酶的作用十分复杂，随着贮存期的延长，陈曲中酶的活力会发生变化。如在为期一年的酿造过程中操作过程中出现纰漏，不但不能得到预期的风味，而且陈曲中的酶催化产生过量的酒精和有毒物质，而这些物质不利于人的健康。8.3酶作用导致食品中营养组分的损失8.3.1脂肪氧合酶对食品中营养组分的破坏8.3.2硫胺素酶I对食品中维生素B1的破坏8.3.3食品中的酶对食品中抗坏血酸的破坏8.3.4多酚氧化酶对食品中营养组分的破坏8.3.5动物性食品中酶对营养组分的破坏8.3.1脂肪氧合酶对食品中营养组分的破坏植物食品中本身所含有的大多数酶在其正常代谢过程中常常发生酶促反应，这种作用使果蔬具有良好的风味，例如黄瓜、番茄、西瓜、马铃薯、草莓等，它们产生风味的前体物质是脂肪酸，其作用的酶是脂肪氧合酶，这些挥发性物质产生了人们期望的风味。另外在红茶和乌龙茶的发酵过程中，人们有意识地利用脂肪氧合酶的催化作用来催化亚油酸，将亚油酸氧化分解生成正己醛、乙烯醇、乙烯醛等茶叶特有的香气成分。有利的作用：在冷冻蔬菜和一些食品加工中，脂肪氧合酶可产生不良的风味和颜色，例如在冷冻和加工蔬菜中使叶绿素发生降解，破坏以苜宿为原料的饲料中的叶黄素和其他有色类胡萝卜素，破坏添加于食品中的色素等。脂肪氧合酶对于食品营养的破坏主要表现为：它的作用产物对维生素A的破坏；它酶作用产物减少了食品中必需不饱和脂肪酸的量；这种酶作用的产物和蛋白质的必需氨基酸发生反应，从而降低了蛋白质的营养价值及功能特性。使脂肪氧合酶失活的常用手段是控制食品加工时的温度，如在豆奶的加工中，将未浸泡的脱壳大豆在80～100℃的热水中研磨10min，即可消除不良风味。将食品材料调节到pH偏酸性时再进行热处理，也是使脂肪氧合酶失活的有效方法。酚类抗氧化物能抑制脂肪氧合酶。这些抗氧化剂包括去甲二氢愈刨木酸和生育酚等。不利影响：8.3.2硫胺素酶I对食品中维生素B1的破坏8.3.3食品中的酶对食品中抗坏血酸的破坏抗坏血酸氧化酶在酸性条件下，即使食品材料中含有抗坏血酸氧化酶的活力，仍然能保留Vc的活性。8.3.4多酚氧化酶对食品中营养组分的破坏当新鲜植物组织被损伤(通常含有多酚氧化酶)时氧大量侵入，造成醌的形成，发生醌的积累，醌进一步氧化聚合形成褐色素称为黑色素或类黑精，这个过程被称作酶促褐变。酶促褐变多发生在较浅色的水果和蔬菜中，例如马铃薯、苹果、桃、香蕉等。多酚氧化酶催化形成的醌与蛋白质中赖氨酸发生作用，降低了赖氨酸的含量，从而影响到食品的营养价值。在橘汁和香蕉泥的混合物中，由于多酚氧化酶的作用所产生的醌的氧化作用，使抗坏血酸生成脱氢抗坏血酸，酶促褐变的出现也表明受作用的组织中总抗坏血酸的损失。在食品加工中抑制酶活性的方法：①加热处理：在升高温度下，对食品进行适当时间的处理，可使其中的所有酶失去活性。②调节pH：多数酚酶最适宜的pH范围是6～7，pH在3.0以下，酚酶活性几乎都完全失去。③用化学药品抑制酶的活性：二氧化硫、亚硝酸钠、亚硫酸氢钠和偏亚硫酸钠等都是酚酶的强抑制剂。④驱氧法：将果蔬浸泡在水中与氧隔离以抑制酶促褐变。但当果蔬重新暴露在空气中时，又能发生酶促褐变。因此可采用表面处理方法。即把切开的果蔬先用浓度较高的抗坏血酸浸泡，抗坏血酸在自动氧化过程中会消耗果蔬切口处组织表面的氧，形成一层阻氧扩散层，防止组织中的酶促褐变。8.3.5动物性食品中酶对营养组分的破坏动物性食品原料中酶的作用多数是由外来的酶使其营养成分损失，其中微生物产生的酶是主要因素。牛乳中含有60多种酶类，除了部分是乳中固有的，大部分来源于感染的微生物所分泌，乳链球菌、乳酸杆菌、大肠杆菌和一些蛋白酶分解菌等，尤其乳中感染的嗜冷菌中的假单胞菌属具有较强的分泌酶的功能。发酵香肠中微生物也会产生一些酶(如硝酸还原酶、过氧化氢酶、蛋白酶和脂酶)。食品中一些酶使蛋白质分解后产生低分子物质，因而丧失了蛋白质原有的营养价值。脂肪被酶催化产生过氧化物，再分解为羰基化合物、低分子脂酸与醛、酮等，丧失了脂肪对人体的生理作用和营养价值。碳水化合物被酶水解为醇、醛、酮、酯和二氧化碳，也失去了碳水化合物的生理功能。8.4酶作用的解毒反应8.4.1酶对豆类及豆制品中棉子糖和来苏糖的水解作用8.4.2酶对食品中植酸的水解作用8.4.3酶对蚕豆中蚕豆病因子的解毒作用8.4.4酶对黄曲霉毒素的解毒作用8.4.5谷胱甘肽过氧化物酶和谷胱甘肽-s-转移酶作用的解毒作用8.4.6酶对单细胞蛋白中核酸的降解作用8.4.7酶对有机磷农药的解毒作用8.4.8酶对亚硝酸盐的解毒作用8.4.9酶对乳糖的促消化作用8.4.2酶对食品中植酸的水解作用植酸存在于自然界豆科植物及谷类等植物中。它以其钙盐、镁盐及钾盐的混合状态存在，还可与铁、锌等金属离子形成不溶性化合物，当膳食中含有植酸会影响金属离子的吸收。还会与蛋白质形成复合物，降低蛋白质的价值，不利于吸收。添加外源性植酸酶的方法降低其含量，如从麦芽汁中提取的植酸酶可以将植酸水解为磷酸和肌醇。8.4.4酶对黄曲霉毒素的解毒作用黄曲霉毒素(AFT)是一群结构相似，并且在365nm的紫外光激发作用下产生较强荧光的毒素。各黄曲霉毒素中以AFTBl毒性最强。从真菌E-2菌体所得的提取物液可使样品的荧光明显减弱，即样品中AFTBl的量明显减少。该提取液的去毒作用在20～50℃有效力，60℃时活力几乎全部丧失，最佳作用温度为25℃；解毒活性范围为pH5.4～7.6，最佳pH为6.0；有效作用时间为60min。在环菌属中存在着可以脱除黄曲霉毒素B1毒性的多酶复合体系，从中分离出一种胞内酶，命名为黄曲霉毒素脱毒酶。毒理学及病理学研究表明，通过该酶的处理，黄曲霉毒素B1的毒性大大降低。8.4.7酶对有机磷农药的解毒作用有机磷毒剂是乙酰胆碱酯酶抑制剂，因而对人和哺乳动物、鱼类及鸟类等易产生毒害作用。目前生产和正在使用的并引起人们对其毒理学感兴趣的有机磷杀虫剂主要是磷酸酯、硫代(逐)磷酸酯以及硫代(逐)磷酰胺酯。有机磷水解酶OPH(又称磷酸三酯酶PTE)不仅拥有极高的酶解速率，而且底物范围也很宽，能够断裂P-O，P-F，P-CN等化学键。除了有机磷农药(乙基对硫磷、对氧磷、蝇毒磷、二嗦农)可被其降解外，它还能降解沙林、梭曼等用于战争的有机磷神经毒剂。8.4.8酶对亚硝酸盐的解毒作用亚硝酸盐(Nof)作为人体内的有害物已早为人知，开始人们认为体内的亚硝酸盐主要来自于食物和肠道细菌的合成，后来有人用无菌大鼠为实验对象，发现其分泌的亚硝酸盐量远远超过从饮食中的摄入量。亚硝酸盐在人体内可引起癌症，亚硝酸盐还原酶可作用于亚硝酸盐，避免引起亚硝酸盐食物中毒和癌症。8.4.9酶对乳糖的促消化作用乳糖的不消化是由于遗传上的原因而缺少β-半乳糖苷酶。有些儿童在喝牛奶的时候，会出现种种不适现象，如腹胀、消化不良或腹泻等反应。这是亚洲人群比较突出的“乳糖酶缺乏和乳糖不耐受”现象(临床通称“乳糖不耐”)。由于体内缺少β-半乳糖苷酶而不能把乳糖分解为葡萄糖和半乳糖，用来自酵母的乳糖酶(游离或固化的)来处理牛乳或牛乳产品就可以克服人体消化乳糖的困难。