酶工程第13章蘭州大學酶工程在食品工業(yè)上的應用

1、第十三章 酶在食品工業(yè)上的應用一、淀粉加工一、淀粉加工二、乳品加工二、乳品加工 三、果品加工三、果品加工四、釀酒工業(yè)四、釀酒工業(yè)五、肉類和魚類加工五、肉類和魚類加工六、食品保藏六、食品保藏七、面點制造七、面點制造酶工業(yè)概況 據據1984年的資料報道，自然界中已發(fā)現的酶約年的資料報道，自然界中已發(fā)現的酶約有有25000多種，多種，1982年的酶學手冊紀錄了年的酶學手冊紀錄了2200種已經種已經提純鑒定的酶，其中提純鑒定的酶，其中50多種已得到開發(fā)利用。但工多種已得到開發(fā)利用。但工業(yè)上大量制造和應用的還只限于淀粉酶、蛋白酶、業(yè)上大量制造和應用的還只限于淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖異構酶、果膠酶、脂肪酶、

2、葡萄糖氧化酶等葡萄糖異構酶、果膠酶、脂肪酶、葡萄糖氧化酶等十多種。十多種。1985年，世界酶制劑的總產量約年，世界酶制劑的總產量約75000噸，噸，銷售金額約銷售金額約6億美元。全世界酶制劑的生產量每年以億美元。全世界酶制劑的生產量每年以8 8%左右的速度增長，酶制劑的生產品種已由原來的左右的速度增長，酶制劑的生產品種已由原來的十多個品種發(fā)展為幾十個品種。大約十多個品種發(fā)展為幾十個品種。大約80的工業(yè)酶的工業(yè)酶是水解酶，其中是水解酶，其中60是蛋白酶，是蛋白酶，30是糖水解酶。是糖水解酶。 歐洲工業(yè)用酶產品市場歐洲工業(yè)用酶產品市場（1993199320032003年）年）年份年份總收入總收入（

3、億美元）（億美元）收入增長率收入增長率（%）年份年份總收入總收入（億美元）（億美元）收入增長收入增長率（率（%）19934.0119996.198.819944.256.220006.769.319954.546.720017.439.819964.877.320028.1910.219975.257.820039.0610.719985.698.3日本的酶制劑市場日本的酶制劑市場酶類型酶類型1998年收入年收入（億日元）（億日元）1999年收入年收入（億日元）（億日元）診斷用酶診斷用酶2530限制性內切酶限制性內切酶3018生產抗生素用酶生產抗生素用酶200310含酶洗滌劑含酶洗滌劑2000

4、2000酶解生產異構化糖酶解生產異構化糖300300酶法生產甜味劑酶法生產甜味劑1520酶法生產食用油酶法生產食用油50150醫(yī)用傳感器用酶醫(yī)用傳感器用酶250250食品發(fā)酵用傳感器用酶食品發(fā)酵用傳感器用酶22造紙行業(yè)漂白用酶造紙行業(yè)漂白用酶030總總 計計25873112酶制劑在各行業(yè)中所占的百分比我國的酶制劑工業(yè) 從從“六五六五”到到“十五十五”期間，我國酶制劑產品的期間，我國酶制劑產品的產量以每年產量以每年20%以上的速度增長，生產規(guī)模、產品種以上的速度增長，生產規(guī)模、產品種類和應用領域正在逐步擴大。據中國發(fā)酵工業(yè)協(xié)會最類和應用領域正在逐步擴大。據中國發(fā)酵工業(yè)協(xié)會最新統(tǒng)計，目前我國有酶制

5、劑生產企業(yè)約新統(tǒng)計，目前我國有酶制劑生產企業(yè)約200家，現有家，現有生產能力生產能力40多萬噸。產品以糖化酶、多萬噸。產品以糖化酶、-淀粉酶、蛋白淀粉酶、蛋白酶為主，三種產品的產量占酶制劑總產量的酶為主，三種產品的產量占酶制劑總產量的95%以上。以上。此外還有果膠酶、此外還有果膠酶、-葡聚糖酶、纖維素酶、堿性脂肪葡聚糖酶、纖維素酶、堿性脂肪酶、酶、 -乙酰乳酸脫羧酶、植酸酶、木聚糖酶等。我國乙酰乳酸脫羧酶、植酸酶、木聚糖酶等。我國酶制劑產品主要用于釀酒、淀粉制糖、洗滌劑、紡織、酶制劑產品主要用于釀酒、淀粉制糖、洗滌劑、紡織、皮革、飼料等行業(yè)。皮革、飼料等行業(yè)。食品工業(yè)中酶的應用范圍 食品加工過

6、程中保持食品的色、香、味和結食品加工過程中保持食品的色、香、味和結構是很重要的問題。在食品加工過程中要避免使構是很重要的問題。在食品加工過程中要避免使用劇烈的化學反應。酶由于反應條件溫和，專一用劇烈的化學反應。酶由于反應條件溫和，專一性強，本身無色無味，反應容易控制，因而最適性強，本身無色無味，反應容易控制，因而最適合用在食品加工方面。酶在食品工業(yè)最大的用途合用在食品加工方面。酶在食品工業(yè)最大的用途是淀粉加工，其次是乳品加工、果汁加工、烘烤是淀粉加工，其次是乳品加工、果汁加工、烘烤食品以及啤酒制造等。食品以及啤酒制造等。 一、淀粉加工1 1用于淀粉加工的酶用于淀粉加工的酶（1）淀粉酶：淀粉酶：

7、從淀粉分子內部水解從淀粉分子內部水解-1,4-糖苷糖苷鍵，使淀粉溶液的粘度下降，碘反應迅速消失，鍵，使淀粉溶液的粘度下降，碘反應迅速消失，水解產物為寡聚糖、麥芽糖及少量葡萄糖。水解產物為寡聚糖、麥芽糖及少量葡萄糖。（2）淀粉酶：淀粉酶：從淀粉分子的非還原端水解從淀粉分子的非還原端水解-1,4-糖苷鍵，依次切下一個個麥芽糖，遇到糖苷鍵，依次切下一個個麥芽糖，遇到-1,6-糖苷鍵即中止，水解產物為麥芽糖和糖苷鍵即中止，水解產物為麥芽糖和極限極限糊精。糊精。 極限糊精非還原端非還原端非還原端非還原端非還原端非還原端還原端還原端用于淀粉加工的酶（3）淀粉葡萄糖苷酶：）淀粉葡萄糖苷酶：又稱糖化酶、葡萄糖

8、淀又稱糖化酶、葡萄糖淀粉酶。它從淀粉分子的非還原端水解粉酶。它從淀粉分子的非還原端水解-1,4-糖苷糖苷鍵，依次切下一個個葡萄糖，也能水解鍵，依次切下一個個葡萄糖，也能水解-1,6-糖糖苷鍵和苷鍵和-1,3-糖苷鍵，但速度慢得多。水解產物糖苷鍵，但速度慢得多。水解產物為葡萄糖。為葡萄糖。（4 4）葡萄糖異構酶：）葡萄糖異構酶：即木糖異構酶，它能使木即木糖異構酶，它能使木糖和葡萄糖異構成木酮糖和果糖。糖和葡萄糖異構成木酮糖和果糖。用于淀粉加工的酶（5）環(huán)糊精葡糖基轉移酶：）環(huán)糊精葡糖基轉移酶：水解淀粉的水解淀粉的-1,4-糖苷鍵，生成糖苷鍵，生成68個葡萄糖構成的環(huán)狀糊個葡萄糖構成的環(huán)狀糊精，在

9、有蔗糖存在時可以將淀粉上的葡萄糖精，在有蔗糖存在時可以將淀粉上的葡萄糖轉移到蔗糖上，形成偶聯(lián)糖。轉移到蔗糖上，形成偶聯(lián)糖。（6）脫支酶：）脫支酶：水解水解-1,6-糖苷鍵，切下支鏈糖苷鍵，切下支鏈淀粉的分支。淀粉的分支。2 2葡萄糖生產 利用酶水解淀粉生產葡萄糖是酶工業(yè)利用酶水解淀粉生產葡萄糖是酶工業(yè)的一項重大成就，自的一項重大成就，自50年代末日本研究成年代末日本研究成功，次年日本的葡萄糖產量猛增功，次年日本的葡萄糖產量猛增10倍，現倍，現在這個方法已在世界各地普遍采用。在這個方法已在世界各地普遍采用。酸法和酶法生產葡萄糖的比較酸法和酶法生產葡萄糖的比較項項 目目酸酸 法法酶酶 法法原料淀粉

10、原料淀粉需要高度精制需要高度精制不必精制不必精制投料濃度投料濃度約約253050水解率水解率約約9098以上以上糖化時間糖化時間約約60分鐘分鐘4872小時小時設備要求設備要求需耐酸耐壓需耐酸耐壓(pH2，304405kPa)不需耐酸耐壓不需耐酸耐壓糖化液狀態(tài)糖化液狀態(tài)有強烈苦味，色澤深有強烈苦味，色澤深無苦味和色素生成無苦味和色素生成管理要求管理要求管理困難，水解終止要中和管理困難，水解終止要中和 不必中和不必中和收率收率結晶收率結晶收率70結晶收率結晶收率80，全糖收率全糖收率100DEdextrose equivalent value葡萄糖當量值葡萄糖當量值 還原糖在糖漿中所占百分比（以

11、干物質還原糖在糖漿中所占百分比（以干物質計），淀粉計），淀粉的的DE值為值為0，葡萄糖的，葡萄糖的DE值為值為100。酶法生產葡萄糖的工藝流程淀粉乳淀粉乳 (3050)耐熱性耐熱性淀粉酶淀粉酶 pH6.06.51402030S噴射液化噴射液化耐熱性耐熱性淀粉酶淀粉酶 96100，30min液化液液化液 DE1218 糖化酶糖化酶 pH4.5，60，4872小時小時 糖化液糖化液 DE9698 酶法生產葡萄糖的工藝流程糖化液糖化液 DE9698活性碳活性碳 離子交換樹脂離子交換樹脂 結晶結晶 濃縮固化或噴霧干燥濃縮固化或噴霧干燥 （收率收率80以上）以上） （收率收率100） 結晶葡萄糖結晶葡萄

12、糖 粉狀葡萄糖粉狀葡萄糖 酶法生產葡萄糖用的淀粉酶 制造葡萄糖的第一步是淀粉的液化。薯類淀粉制造葡萄糖的第一步是淀粉的液化。薯類淀粉比谷物淀粉容易液化，谷物淀粉液化時，往往生成比谷物淀粉容易液化，谷物淀粉液化時，往往生成聚合度聚合度3040的不溶性團粒，使糖的收率降低，成的不溶性團粒，使糖的收率降低，成品葡萄糖品葡萄糖DE下降，而且妨礙糖液過濾，因此常采用下降，而且妨礙糖液過濾，因此常采用在高溫下液化，使不溶性團粒分解。由于一般細菌在高溫下液化，使不溶性團粒分解。由于一般細菌的的淀粉酶最適溫度僅淀粉酶最適溫度僅70，在，在80以上時很不以上時很不穩(wěn)定，為了提高淀粉酶的耐熱性，常向淀粉乳中添穩(wěn)定

13、，為了提高淀粉酶的耐熱性，常向淀粉乳中添加加Ca2和和NaCl，但若使用最適溫度在，但若使用最適溫度在90的地衣芽的地衣芽孢桿菌耐熱性孢桿菌耐熱性淀粉酶時，即使在淀粉酶時，即使在140噴射瞬間噴射瞬間液化，也不需添加液化，也不需添加Ca2。 酶法生產葡萄糖用的糖化酶 糖化酶主要是由黑曲霉生產的。黑曲霉糖化酶糖化酶主要是由黑曲霉生產的。黑曲霉糖化酶中常含有中常含有葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶(又稱轉苷酶又稱轉苷酶)，它可將，它可將淀粉酶作用產生的麥芽糖水解，將游離葡萄糖轉淀粉酶作用產生的麥芽糖水解，將游離葡萄糖轉移到其它葡萄糖或麥芽糖的移到其它葡萄糖或麥芽糖的-1,6位或位或-1,3位而生位而生成各種寡

14、聚糖，使葡萄糖的成各種寡聚糖，使葡萄糖的DE及收率降低。因此黑及收率降低。因此黑曲霉的糖化酶液需用酸性白土，陽離子交換樹脂或曲霉的糖化酶液需用酸性白土，陽離子交換樹脂或在在pH3以下處理一定時間以去除以下處理一定時間以去除葡萄糖苷酶。葡萄糖苷酶。 3 3果葡糖漿(高果糖漿)生產 用葡萄糖異構酶將葡萄糖的一部分轉化為果用葡萄糖異構酶將葡萄糖的一部分轉化為果糖，葡萄糖和果糖的混合糖漿叫果葡糖漿。由于糖，葡萄糖和果糖的混合糖漿叫果葡糖漿。由于葡萄糖的甜度只有蔗糖的葡萄糖的甜度只有蔗糖的70，而果糖甜度是蔗，而果糖甜度是蔗糖的糖的1.51.7倍，故當糖漿中果糖含量達倍，故當糖漿中果糖含量達42時，時，

15、其甜度與蔗糖相同，在食品工業(yè)上可廣泛代替蔗其甜度與蔗糖相同，在食品工業(yè)上可廣泛代替蔗糖。特別是因果糖在低溫下甜度更為突出，最適糖。特別是因果糖在低溫下甜度更為突出，最適合用于冷飲。合用于冷飲。 果葡糖漿的生產 1966年日本首先用游離的葡萄糖異構酶工業(yè)年日本首先用游離的葡萄糖異構酶工業(yè)化生產果葡糖漿，化生產果葡糖漿，1973年后，國內外紛紛采用固年后，國內外紛紛采用固定化葡萄糖異構酶進行連續(xù)化生產。果葡糖漿生定化葡萄糖異構酶進行連續(xù)化生產。果葡糖漿生產所使用的葡萄糖，一般是由淀粉漿經產所使用的葡萄糖，一般是由淀粉漿經-淀粉酶淀粉酶液化，再經糖化酶糖化得到的葡萄糖，要求液化，再經糖化酶糖化得到的

16、葡萄糖，要求DE值值大于大于96。將精制的葡萄糖溶液的。將精制的葡萄糖溶液的pH調節(jié)為調節(jié)為6.57.0，加入，加入0.01mol/L的硫酸鎂，在的硫酸鎂，在6070的溫的溫度條件下，由葡萄糖異構酶催化生成果葡糖漿。度條件下，由葡萄糖異構酶催化生成果葡糖漿。異構化率一般為異構化率一般為4245%。果葡糖漿的生產 用柱層析法從果葡糖漿中分離出果糖，制成用柱層析法從果葡糖漿中分離出果糖，制成90的果糖漿，再將其以的果糖漿，再將其以1:2的比例和的比例和42的果葡的果葡糖漿混合，可得到甜度比蔗糖甜糖漿混合，可得到甜度比蔗糖甜10的的55的果的果葡糖漿。攝取果糖后血糖不易升高，故可適量用葡糖漿。攝取果

17、糖后血糖不易升高，故可適量用于糖尿病人；吃果糖還有滋潤肌膚的作用。于糖尿病人；吃果糖還有滋潤肌膚的作用。 異構化反應的溫度與果糖產率的關系 葡萄糖轉化為果糖的異構化反應是吸熱反應。葡萄糖轉化為果糖的異構化反應是吸熱反應。隨著反應溫度的升高，反應平衡向有利于生成果隨著反應溫度的升高，反應平衡向有利于生成果糖的方向變化。異構化反應的溫度越高，平衡時糖的方向變化。異構化反應的溫度越高，平衡時混合糖液中果糖的含量也越高。但當溫度超過混合糖液中果糖的含量也越高。但當溫度超過70時葡萄糖異構酶容易變性失活，所以異構化時葡萄糖異構酶容易變性失活，所以異構化反應的溫度以反應的溫度以6070為宜。為宜。不同溫度

18、下反應平衡時果葡糖漿的組成反應溫度（反應溫度（）葡萄糖（葡萄糖（%）果糖（果糖（%）2557.542.54052.147.96046.553.57043.556.58041.258.8木糖異構酶 工業(yè)上所用的葡萄糖異構酶實際上是木糖工業(yè)上所用的葡萄糖異構酶實際上是木糖異構酶，對木糖的親和力大于對葡萄糖的親和異構酶，對木糖的親和力大于對葡萄糖的親和力，是由節(jié)桿菌、鏈霉菌、凝結芽孢桿菌、游力，是由節(jié)桿菌、鏈霉菌、凝結芽孢桿菌、游動放線菌、黃桿菌等生產的，大多數是胞內酶，動放線菌、黃桿菌等生產的，大多數是胞內酶，除節(jié)桿菌、游動放線菌外幾乎都需要木糖的誘除節(jié)桿菌、游動放線菌外幾乎都需要木糖的誘導。游動

19、放線菌的異構酶對葡萄糖的親和力更導。游動放線菌的異構酶對葡萄糖的親和力更強于木糖，是真正的葡萄糖異構酶。強于木糖，是真正的葡萄糖異構酶。 葡萄糖異構酶的特性 葡萄糖異構酶需要葡萄糖異構酶需要Co2+、Mg2+的穩(wěn)定與活的穩(wěn)定與活化，最適溫度化，最適溫度7080，最適，最適pH78，是熱，是熱穩(wěn)定性很好的酶。由于穩(wěn)定性很好的酶。由于Ca2+、Cu2+、Ni2+及及O2抑制異構酶，所以用固定化葡萄糖異構酶生產抑制異構酶，所以用固定化葡萄糖異構酶生產果葡糖漿時，底物葡萄糖必須充分精制。果葡糖漿時，底物葡萄糖必須充分精制。 固定化葡萄糖異構酶 通常葡萄糖異構酶是以固定化形式使用的，通常葡萄糖異構酶是以

20、固定化形式使用的，不同的公司應用不同來源的葡萄糖異構酶和不同不同的公司應用不同來源的葡萄糖異構酶和不同的固定載體制備了各種固定化葡萄糖異構酶。固的固定載體制備了各種固定化葡萄糖異構酶。固定化的葡萄糖異構酶占固定化酶整體市場的份額定化的葡萄糖異構酶占固定化酶整體市場的份額最大，每年有數百萬噸產品。最大，每年有數百萬噸產品。公公 司司 固固 定定 化化 方方 法法Novo Industry凝結芽孢桿菌細胞，自溶，用戊二醛交聯(lián)并造粒凝結芽孢桿菌細胞，自溶，用戊二醛交聯(lián)并造粒Gist-Brocades放線菌細胞包埋進明膠中，用戊二醛交聯(lián)并造粒放線菌細胞包埋進明膠中，用戊二醛交聯(lián)并造粒Clinton C

21、orn Processing Co.酶抽提物，吸附到離子交換樹脂上酶抽提物，吸附到離子交換樹脂上Miles Labs. Inc用戊二醛交聯(lián)細胞并造粒用戊二醛交聯(lián)細胞并造粒CPC Int. Inc酶抽提物，吸附到粒狀陶瓷載體上酶抽提物，吸附到粒狀陶瓷載體上Sanmatsu酶抽提物，吸附到離子交換樹脂上酶抽提物，吸附到離子交換樹脂上Snam Progetti細胞，包埋到乙酸纖維素中細胞，包埋到乙酸纖維素中4 4飴糖和麥芽糖生產 飴糖是用飴糖是用淀粉酶和淀粉酶和淀粉酶共同作淀粉酶共同作用的結果，其中含麥芽糖、葡萄糖和糊精，麥用的結果，其中含麥芽糖、葡萄糖和糊精，麥芽糖的含量通常芽糖的含量通常低于低于

22、4050。生產方法是先。生產方法是先用細菌用細菌淀粉酶使淀粉乳液化，再加少量麥淀粉酶使淀粉乳液化，再加少量麥芽漿糖化。飴糖中含有芽漿糖化。飴糖中含有極限糊精。極限糊精。麥芽糖生產 將將1020的淀粉乳先用的淀粉乳先用淀粉酶輕度液化淀粉酶輕度液化(DE2以下以下)，加熱使，加熱使淀粉酶失活，再加淀粉酶失活，再加淀粉淀粉酶和脫支酶，在酶和脫支酶，在pH5.06.0，4060反應反應2448小小時，淀粉幾乎完全水解，濃縮到時，淀粉幾乎完全水解，濃縮到90以上時，可析以上時，可析出純度出純度98以上的結晶麥芽糖。淀粉液化的以上的結晶麥芽糖。淀粉液化的DE值以值以低為宜，以免大量生成聚合度為奇數的糊精，

23、而使低為宜，以免大量生成聚合度為奇數的糊精，而使麥芽糖的收率降低。麥芽糖加氫還原可制成麥芽糖麥芽糖的收率降低。麥芽糖加氫還原可制成麥芽糖醇，其甜度為蔗糖的醇，其甜度為蔗糖的90，且發(fā)熱量低，可供糖尿，且發(fā)熱量低，可供糖尿病、高血壓、肥胖病人食用。病、高血壓、肥胖病人食用。 脫支酶和-淀粉酶的來源 工業(yè)生產的脫支酶主要來自肺炎克氏桿菌工業(yè)生產的脫支酶主要來自肺炎克氏桿菌(K. pneumoniae)和蠟狀芽孢桿菌變異株和蠟狀芽孢桿菌變異株(B.cerreas var. mycoides)，此酶可水解茁霉多，此酶可水解茁霉多糖糖(聚麥芽三糖聚麥芽三糖)的的-1,6鍵，故又稱茁霉多糖酶。鍵，故又稱茁

24、霉多糖酶。淀粉酶主要來自大豆淀粉酶主要來自大豆(大豆蛋白生產時綜合大豆蛋白生產時綜合利用的產物利用的產物)和麥芽。和麥芽。 5 5環(huán)狀糊精與偶聯(lián)糖 軟化芽孢桿菌和蠟狀芽孢桿菌產生的一種環(huán)軟化芽孢桿菌和蠟狀芽孢桿菌產生的一種環(huán)糊精葡糖基轉移酶糊精葡糖基轉移酶(CGTase)，可水解淀粉成為，可水解淀粉成為68個葡萄糖所構成的環(huán)狀糊精，分別稱為個葡萄糖所構成的環(huán)狀糊精，分別稱為、和和環(huán)糊精。環(huán)糊精分子呈中空筒狀，可以包接各環(huán)糊精。環(huán)糊精分子呈中空筒狀，可以包接各種物質，在食品工業(yè)上可作為食品添加劑用來乳種物質，在食品工業(yè)上可作為食品添加劑用來乳化、穩(wěn)定發(fā)泡、保香脫苦等；在醫(yī)藥上用于改善化、穩(wěn)定發(fā)泡

25、、保香脫苦等；在醫(yī)藥上用于改善藥品苦異味，防止氧化，作為緩釋劑、穩(wěn)定劑等；藥品苦異味，防止氧化，作為緩釋劑、穩(wěn)定劑等；化工上用作農藥緩釋劑、穩(wěn)定劑等?；ど嫌米鬓r藥緩釋劑、穩(wěn)定劑等。 偶聯(lián)糖 環(huán)糊精葡糖基轉移酶作用于淀粉時，若有蔗環(huán)糊精葡糖基轉移酶作用于淀粉時，若有蔗糖存在，就會發(fā)生分子間的轉移反應，先將環(huán)糊糖存在，就會發(fā)生分子間的轉移反應，先將環(huán)糊精裂開，然后轉移到蔗糖分子中的葡萄糖的精裂開，然后轉移到蔗糖分子中的葡萄糖的C C4 4位位上，形成新的上，形成新的-1,4-1,4鍵，這叫做偶聯(lián)糖。偶聯(lián)糖鍵，這叫做偶聯(lián)糖。偶聯(lián)糖的末端有一個果糖，后面帶有的末端有一個果糖，后面帶有2 24 4個葡

26、萄糖，其個葡萄糖，其甜度雖只有蔗糖的甜度雖只有蔗糖的40，但用于食品中不易引起，但用于食品中不易引起蛀牙。蛀牙。環(huán)糊精葡糖基轉移酶催化偶聯(lián)糖合成淀粉淀粉 + 蔗糖蔗糖 G G F G G G F G G G G FCGTase1 4 1 2分解棉子糖 甜菜中常含有甜菜中常含有0.05%0.15%的棉子糖，棉子的棉子糖，棉子糖的存在妨礙蔗糖結晶，導致廢糖蜜中往往殘留糖的存在妨礙蔗糖結晶，導致廢糖蜜中往往殘留大量的蔗糖不能回收。利用蜜二糖酶（大量的蔗糖不能回收。利用蜜二糖酶（半乳半乳糖苷酶）可將棉子糖分解成蔗糖和半乳糖，可提糖苷酶）可將棉子糖分解成蔗糖和半乳糖，可提高蔗糖的產率，改善濃縮結晶的條件

27、，節(jié)約燃料高蔗糖的產率，改善濃縮結晶的條件，節(jié)約燃料和輔料。蜜二糖酶是胞內酶，主要由紫紅被孢霉和輔料。蜜二糖酶是胞內酶，主要由紫紅被孢霉和梨頭酶產生，將這種微生物在特定條件下培養(yǎng)和梨頭酶產生，將這種微生物在特定條件下培養(yǎng)后，收集細胞，裝入反應柱中，在后，收集細胞，裝入反應柱中，在4550通過通過糖蜜（糖蜜（pH5.2），），65%的棉子糖轉變成蔗糖。為的棉子糖轉變成蔗糖。為了防止蔗糖分解，應選用不產生蔗糖酶的菌株。了防止蔗糖分解，應選用不產生蔗糖酶的菌株。半乳糖半乳糖葡萄糖葡萄糖 果糖果糖蔗糖蔗糖棉子糖的結構式二、乳品加工1 1干酪制造干酪制造 干酪是牛乳的發(fā)酵產品之一。將凝乳酶添加干酪是牛乳

28、的發(fā)酵產品之一。將凝乳酶添加到牛乳中，使乳中的酪蛋白（乳中的主要蛋白，到牛乳中，使乳中的酪蛋白（乳中的主要蛋白，是一種含磷的蛋白質）凝固，將凝固的酪蛋白與是一種含磷的蛋白質）凝固，將凝固的酪蛋白與乳清分離后，添加適量食鹽，放在溫度乳清分離后，添加適量食鹽，放在溫度515的窖內，進行發(fā)酵，的窖內，進行發(fā)酵，23個月后成熟。個月后成熟。干酪制造中的凝乳過程 干酪制造的第一步將牛奶用乳酸菌發(fā)酵制干酪制造的第一步將牛奶用乳酸菌發(fā)酵制成酸奶，再加凝乳酶水解成酸奶，再加凝乳酶水解-酪蛋白，在酸性環(huán)酪蛋白，在酸性環(huán)境下，境下，Ca2+使酪蛋白凝固。在最先的酶階段中，使酪蛋白凝固。在最先的酶階段中，添加的凝乳

29、酶（或效果較差的胃蛋白酶）進行添加的凝乳酶（或效果較差的胃蛋白酶）進行專一性的蛋白質限制水解，把專一性的蛋白質限制水解，把-酪蛋白的苯丙酪蛋白的苯丙氨酸氨酸-蛋氨酸鍵打開，使酪蛋白膠束成亞穩(wěn)態(tài)；蛋氨酸鍵打開，使酪蛋白膠束成亞穩(wěn)態(tài)；在第二個非酶階段中，由于鈣離子影響，乳凝在第二個非酶階段中，由于鈣離子影響，乳凝結。結。凝乳酶的來源 凝乳酶（凝乳酶（rennin）是用未斷奶小牛的皺胃提）是用未斷奶小牛的皺胃提取制成的，后來又從幾種微生物中發(fā)現了可用于取制成的，后來又從幾種微生物中發(fā)現了可用于干酪制造的凝乳酶，現在利用基因工程的方法，干酪制造的凝乳酶，現在利用基因工程的方法，將牛凝乳酶的基因轉到大腸

30、桿菌中，通過發(fā)酵制將牛凝乳酶的基因轉到大腸桿菌中，通過發(fā)酵制取凝乳酶。取凝乳酶。2 2乳糖水解 乳糖是哺乳動物乳中的一種雙糖。乳糖不能直接乳糖是哺乳動物乳中的一種雙糖。乳糖不能直接被腸道吸收。乳糖酶存在于幼體哺乳動物的腸道中，被腸道吸收。乳糖酶存在于幼體哺乳動物的腸道中，它把乳糖水解成葡萄糖和半乳糖，通常在斷奶期后乳它把乳糖水解成葡萄糖和半乳糖，通常在斷奶期后乳糖酶消失，但有些人卻例外。占世界人口相當大比例糖酶消失，但有些人卻例外。占世界人口相當大比例的人因體內缺乏乳糖酶，乳糖被腸道細菌發(fā)酵分解，的人因體內缺乏乳糖酶，乳糖被腸道細菌發(fā)酵分解，產生大量的二氧化碳氣體，導致腸道膨脹，并興奮腸產生大

31、量的二氧化碳氣體，導致腸道膨脹，并興奮腸道蠕動。其主要癥狀表現為腹脹、腹鳴、腹痛、腹瀉道蠕動。其主要癥狀表現為腹脹、腹鳴、腹痛、腹瀉等。當乳糖酶缺乏只引起乳糖吸收障礙無臨床癥狀時，等。當乳糖酶缺乏只引起乳糖吸收障礙無臨床癥狀時，稱為乳糖吸收不良。用乳糖酶處理牛奶可消除這種不稱為乳糖吸收不良。用乳糖酶處理牛奶可消除這種不良作用。良作用。食品工業(yè)中的乳糖水解 由于乳糖的溶解度低，常在煉乳、冰淇淋由于乳糖的溶解度低，常在煉乳、冰淇淋中呈砂樣結晶析出，影響風味，用乳糖酶處理中呈砂樣結晶析出，影響風味，用乳糖酶處理作為原料的牛奶，可解決這個問題。作為原料的牛奶，可解決這個問題。乳清處理中的乳糖降解 乳清

32、是干酪生產的副產品，其組成成分為乳清是干酪生產的副產品，其組成成分為脂肪脂肪0.2，蛋白質，蛋白質0.7，乳糖，乳糖44.5，鹽，鹽0.45。因乳糖難以消化，乳清歷來作為廢水排。因乳糖難以消化，乳清歷來作為廢水排放，嚴重污染環(huán)境。若用乳糖酶處理，當乳糖放，嚴重污染環(huán)境。若用乳糖酶處理，當乳糖水解率達水解率達80時，其甜度可同時，其甜度可同DE40的葡萄糖漿的葡萄糖漿相當，可供食用或作為飼料。若再用葡萄糖異相當，可供食用或作為飼料。若再用葡萄糖異構酶處理，將部分葡萄糖轉化成果糖，則甜度構酶處理，將部分葡萄糖轉化成果糖，則甜度還可以進一步提高。還可以進一步提高。 3 3其它 在沒有冷藏設備時，可往

33、牛奶中添加在沒有冷藏設備時，可往牛奶中添加0.05的的H2O2進行進行“冷巴氏滅菌冷巴氏滅菌”，滅菌后，再用過氧化氫，滅菌后，再用過氧化氫酶分解過剩的酶分解過剩的H2O2。 人奶和牛奶的區(qū)別之一在于溶菌酶含量的不同，人奶和牛奶的區(qū)別之一在于溶菌酶含量的不同，奶粉中添加卵清溶菌酶可防止嬰兒腸道感染。奶粉中添加卵清溶菌酶可防止嬰兒腸道感染。 乳制品的特有香味主要是加工時產生的揮發(fā)性乳制品的特有香味主要是加工時產生的揮發(fā)性物質，如脂肪酸、醇、醛、酮、脂及胺等，乳品加物質，如脂肪酸、醇、醛、酮、脂及胺等，乳品加工時添加適量脂肪酶可增加干酪和黃油的香味。工時添加適量脂肪酶可增加干酪和黃油的香味。 三、果

34、品加工 酶在桔子罐頭加工中有廣泛的用處。酶在桔子罐頭加工中有廣泛的用處。 黑曲霉產生的半纖維素酶、纖維素酶和果膠黑曲霉產生的半纖維素酶、纖維素酶和果膠酶的混合物可用于桔瓣去除囊衣，以代替耗水量酶的混合物可用于桔瓣去除囊衣，以代替耗水量大且費時費工的堿處理。大且費時費工的堿處理。 桔子中的檸檬苦素桔子中的檸檬苦素(limonin)是引起桔汁產生是引起桔汁產生苦味的原因，用球形節(jié)桿菌固定化細胞苦味的原因，用球形節(jié)桿菌固定化細胞(檸堿酶檸堿酶)處理可消除苦味。處理可消除苦味。柚苷酶的脫苦作用 未成熟桔子含有較多的柚苷（柚配質未成熟桔子含有較多的柚苷（柚配質-7-蕓香蕓香糖苷），當其含量達糖苷），當其

35、含量達50mg100ml時即有苦味。時即有苦味。如將柚苷分子中的鼠李糖水解除去，即成為不苦如將柚苷分子中的鼠李糖水解除去，即成為不苦但略帶澀味的普魯寧；將普魯寧分子中的葡萄糖但略帶澀味的普魯寧；將普魯寧分子中的葡萄糖除去，就成為無味的柚配質（一種黃酮）。除去，就成為無味的柚配質（一種黃酮）。 柚苷柚苷 普魯寧普魯寧 黃酮黃酮 R-G-柚配質柚配質 G-柚配質柚配質 柚配質柚配質柚苷酶的來源 黑曲霉產生的一種稱為柚苷酶的誘導酶有黑曲霉產生的一種稱為柚苷酶的誘導酶有脫苦作用，系由脫苦作用，系由鼠李糖苷酶和鼠李糖苷酶和葡萄糖葡萄糖苷酶組成。將這種酶加于桔汁，經苷酶組成。將這種酶加于桔汁，經3040作

36、作用用1小時，便能脫苦；也可選用耐熱性酶加入小時，便能脫苦；也可選用耐熱性酶加入罐頭中，經罐頭中，經60巴氏殺菌后，在罐頭中繼續(xù)發(fā)巴氏殺菌后，在罐頭中繼續(xù)發(fā)揮脫苦作用。揮脫苦作用。 橙皮苷酶的消濁作用 桔子罐頭的湯汁常發(fā)生白色渾濁，這是由桔子罐頭的湯汁常發(fā)生白色渾濁，這是由桔肉帶來的橙皮苷（橙皮素桔肉帶來的橙皮苷（橙皮素-7-蕓香糖苷）所造蕓香糖苷）所造成的。黑曲霉也可以在底物誘導下產生橙皮苷成的。黑曲霉也可以在底物誘導下產生橙皮苷酶，與柚苷酶的功能相似，將橙皮苷的鼠李糖酶，與柚苷酶的功能相似，將橙皮苷的鼠李糖和葡萄糖切下，使之成為水溶性的橙皮素，從和葡萄糖切下，使之成為水溶性的橙皮素，從而消

37、除白色渾濁。柚苷酶和橙皮苷酶都可受鼠而消除白色渾濁。柚苷酶和橙皮苷酶都可受鼠李糖的誘導。李糖的誘導。 花色素酶的脫色作用 花色素苷是植物花、果實等器官中主要的有色花色素苷是植物花、果實等器官中主要的有色物質之一，它是由葡萄糖、半乳糖等與花色素物質之一，它是由葡萄糖、半乳糖等與花色素（anthocyanidin）形成的一類糖苷。桃子含有紅色）形成的一類糖苷。桃子含有紅色的花色素苷，罐藏時與金屬作用而呈紫褐色，以致的花色素苷，罐藏時與金屬作用而呈紫褐色，以致罐裝桃子僅限于白桃、黃桃等色素少的品種，紅桃罐裝桃子僅限于白桃、黃桃等色素少的品種，紅桃產量雖多，卻不能用于加工。從黑曲霉中提取的花產量雖多，

38、卻不能用于加工。從黑曲霉中提取的花色素酶可水解花色素使之變?yōu)闊o色物質。用花色素色素酶可水解花色素使之變?yōu)闊o色物質。用花色素酶處理桃醬、葡萄汁等使之脫色，可其提高經濟價酶處理桃醬、葡萄汁等使之脫色，可其提高經濟價值。值。 黃酮黃酮 異黃酮異黃酮花色素花色素 花色素苷花色素苷果 膠 果膠是植物細胞壁中的一種重要物質，它是果膠是植物細胞壁中的一種重要物質，它是由半乳糖醛酸以由半乳糖醛酸以-1,4-1,4-糖苷鍵連接而成的多聚半糖苷鍵連接而成的多聚半乳糖醛酸，其大部分羧基被甲酯化；不含甲酯的乳糖醛酸，其大部分羧基被甲酯化；不含甲酯的稱為果膠酸；果膠酸之間通過交聯(lián)而形成的水不稱為果膠酸；果膠酸之間通過交

39、聯(lián)而形成的水不溶性物質叫原果膠。在酸性和有高濃度糖存在下，溶性物質叫原果膠。在酸性和有高濃度糖存在下，果膠易形成凝膠。由于果膠類物質的存在，在果果膠易形成凝膠。由于果膠類物質的存在，在果汁加工時導致壓榨及澄清發(fā)生困難。汁加工時導致壓榨及澄清發(fā)生困難。果膠酶的脫果膠作用 用果膠酶處理潰碎果實，可加速果汁過濾，用果膠酶處理潰碎果實，可加速果汁過濾，促進澄清。脫果膠的果汁即使在酸性和高濃度糖促進澄清。脫果膠的果汁即使在酸性和高濃度糖存在下也不會形成凝膠，故可用來制造高濃度的存在下也不會形成凝膠，故可用來制造高濃度的果汁或粉末果汁。果膠酶是幾種酶的混合物，其果汁或粉末果汁。果膠酶是幾種酶的混合物，其中

40、包括原果膠酶、果膠酯酶、多聚半乳糖醛酸酶中包括原果膠酶、果膠酯酶、多聚半乳糖醛酸酶( (PG) )等。工業(yè)上用黑曲霉、文氏曲霉或根霉等生等。工業(yè)上用黑曲霉、文氏曲霉或根霉等生產果膠酶。產果膠酶。四、釀酒工業(yè) 啤酒是以麥芽為原料，經糖化發(fā)酵而成的酒精啤酒是以麥芽為原料，經糖化發(fā)酵而成的酒精飲料。麥芽中含有多種水解酶，如淀粉酶、蛋白酶、飲料。麥芽中含有多種水解酶，如淀粉酶、蛋白酶、葡聚糖酶、纖維素酶及核酸酶等。在糖化過程葡聚糖酶、纖維素酶及核酸酶等。在糖化過程中，這些酶水解相應的大分子物質，生成還原糖、中，這些酶水解相應的大分子物質，生成還原糖、氨基酸、核苷酸等小分子物質。由于大麥發(fā)芽時的氨基酸、

41、核苷酸等小分子物質。由于大麥發(fā)芽時的呼吸作用，一部分貯藏物質被消耗，在經濟上受到呼吸作用，一部分貯藏物質被消耗，在經濟上受到損失，故常常用大麥、玉米、大米來代替一部分麥損失，故常常用大麥、玉米、大米來代替一部分麥芽。這樣做會導致酶活性不足，糖化和蛋白質降解芽。這樣做會導致酶活性不足，糖化和蛋白質降解都不充分，影響啤酒的風味和收率。都不充分，影響啤酒的風味和收率。 酶在啤酒生產中的作用 補充以多種酶制劑，可彌補酶活性不足的缺點。補充以多種酶制劑，可彌補酶活性不足的缺點。在用大麥作輔料或用發(fā)芽欠佳的麥芽時，因大麥中在用大麥作輔料或用發(fā)芽欠佳的麥芽時，因大麥中含有含有葡聚糖，使得麥芽汁的過濾困難；尤

42、其是葡聚糖，使得麥芽汁的過濾困難；尤其是葡聚糖在啤酒中會生成沉淀，也影響啤酒的過葡聚糖在啤酒中會生成沉淀，也影響啤酒的過濾。用濾。用葡聚糖酶處理可改善麥芽汁和啤酒的過葡聚糖酶處理可改善麥芽汁和啤酒的過濾性能。添加蛋白酶可增加蛋白質的水解程度，增濾性能。添加蛋白酶可增加蛋白質的水解程度，增加麥芽汁中的氨基酸含量，從而促進酵母發(fā)酵，也加麥芽汁中的氨基酸含量，從而促進酵母發(fā)酵，也能防止啤酒中因蛋白質含量高而造成渾濁。能防止啤酒中因蛋白質含量高而造成渾濁。 五、肉類和魚類加工 肉中的膠原蛋白是纖維蛋白，蛋白分子之間肉中的膠原蛋白是纖維蛋白，蛋白分子之間有許多交聯(lián)鍵，這些交聯(lián)鍵可分為耐熱和不耐熱有許多交

43、聯(lián)鍵，這些交聯(lián)鍵可分為耐熱和不耐熱的兩種，幼小動物肉的膠原蛋白中不耐熱交聯(lián)鍵的兩種，幼小動物肉的膠原蛋白中不耐熱交聯(lián)鍵多，加熱后大量交聯(lián)鍵斷裂，肉容易軟化；而老多，加熱后大量交聯(lián)鍵斷裂，肉容易軟化；而老動物肉的膠原蛋白中耐熱交聯(lián)鍵多，烹煮時肉不動物肉的膠原蛋白中耐熱交聯(lián)鍵多，烹煮時肉不易軟化。用膠原蛋白酶處理肉類，水解膠原蛋白，易軟化。用膠原蛋白酶處理肉類，水解膠原蛋白，可使肉類容易軟化。工業(yè)上軟化肉的方法有兩種，可使肉類容易軟化。工業(yè)上軟化肉的方法有兩種，一種是將酶涂抹在肉的表面或用酶液浸肉，另一一種是將酶涂抹在肉的表面或用酶液浸肉，另一種方法是在宰殺動物前用酶肌注。種方法是在宰殺動物前用酶

44、肌注。 肉類和魚類加工 用蛋白酶水解雜魚、動物血、碎肉等中的蛋白用蛋白酶水解雜魚、動物血、碎肉等中的蛋白質，抽提釋放出的蛋白質、肽、氨基酸等，可供食質，抽提釋放出的蛋白質、肽、氨基酸等，可供食用或作飼料，是增加蛋白質資源的有效措施。海洋用或作飼料，是增加蛋白質資源的有效措施。海洋中許多魚類因其外觀、色澤或味道不佳而不成為經中許多魚類因其外觀、色澤或味道不佳而不成為經濟魚類，這類水產卻占海洋水產的濟魚類，這類水產卻占海洋水產的80左右，用蛋左右，用蛋白酶在中性或微堿性白酶在中性或微堿性4060處理經粉碎的雜魚，處理經粉碎的雜魚，使其中部分蛋白質溶解，經濃縮干燥制成蛋白質、使其中部分蛋白質溶解，經

45、濃縮干燥制成蛋白質、氨基酸含量高，富含各種水溶性維生素的產品，其氨基酸含量高，富含各種水溶性維生素的產品，其營養(yǎng)價值不低于奶粉，可摻入面包等食品中，或作營養(yǎng)價值不低于奶粉，可摻入面包等食品中，或作為飼料。為飼料。 六、食品保藏 包裝食品在貯藏中變質的主要原因是氧化和包裝食品在貯藏中變質的主要原因是氧化和褐變，許多食品的變質都與氧有關。在有氧存在褐變，許多食品的變質都與氧有關。在有氧存在下，食品中糖分的醛基與蛋白質的氨基發(fā)生反應，下，食品中糖分的醛基與蛋白質的氨基發(fā)生反應，導致食品褐變；果蔬中含有酚氧化酶，也可使許導致食品褐變；果蔬中含有酚氧化酶，也可使許多食品發(fā)生褐變；油脂會緩慢發(fā)生酸敗作用。所多食品發(fā)生褐變；油脂會緩慢發(fā)生酸敗作用。所以去氧是保藏食品的一項重要措施。以去氧是保藏食品的一項重要措施。食品保藏 去氧還可以減少因微生物繁殖造成的腐敗。去氧還可以減少因微生物繁殖造成的腐敗。用葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶、葡萄糖及中和劑用葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶、葡萄糖及中和劑瓊脂等制成凝膠，封入聚乙烯膜小袋，放入食品瓊脂等制成凝膠，封入聚乙烯膜小袋，放入食品包裝中可吸除容器中的殘氧。將酶加入到瓶裝飲包裝中可吸除容