蛋白酶及其在食品工業(yè)中應(yīng)用論文

1、蛋白酶及其在食品工業(yè)中應(yīng)用09化本3班 2009364308 梁容摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，食品加工的精度越來(lái)越高，食品加工的方法越來(lái)愈多，人們對(duì)食品的要求也越來(lái)越高。蛋白酶作為具有高效性、轉(zhuǎn)移性而且有非常安全的生物催化劑，在食品加工和生產(chǎn)中備受關(guān)注。本文介紹了蛋白酶的種類(lèi)及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用，以其在制糖工業(yè)、蛋白制品加工、果蔬加工、焙烤食品、釀酒工業(yè)中以及生產(chǎn)油脂中的應(yīng)用為代表。關(guān)鍵詞：蛋白酶、制糖、魚(yú)、啤酒 一、蛋白酶1. 蛋白酶是一類(lèi)由活細(xì)胞產(chǎn)生的具有生物催化功能的分子量適中的蛋白質(zhì),具有極高的催化效率、高度的特異性及控制的靈敏性。大多數(shù)酶是水溶性的。由于酶催化反應(yīng)具有底物專(zhuān)一性、催化

2、高效性、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點(diǎn),符合綠色化學(xué)的要求，從而被大家高度重視，已在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用1。蛋白酶廣泛的存在于動(dòng)物、植物以及微生物體 內(nèi)。蛋白酶主要來(lái)源于高等植物的種子和果實(shí), 動(dòng)物的內(nèi)臟和腺體, 以及某些微生 物如酵母、霉菌和桿菌等。目前已商品化的酶制劑中, 植物來(lái)源的蛋白酶有木瓜蛋 白酶、菠蘿蛋白酶和生姜蛋白酶等。動(dòng)物來(lái)源的蛋白酶有從家畜胰臟和胃中提取的 胰蛋白酶和胃蛋白酶等。微生物來(lái)源的蛋白酶是商品化酶的主體。2.種類(lèi)木瓜蛋白酶，是一種蛋白水解酶，可將抗體分子水解為3個(gè)片段。是番木瓜中含有的一種低特異性蛋白水解酶，活性中心含半胱氨酸，屬巰基蛋白酶，是一種在酸性、中性、堿性環(huán)境下均能

3、分解蛋白質(zhì)的蛋白酶。它的外觀為白色至淺黃色的粉末，微有吸濕性。胃蛋白酶（英文名稱(chēng)：Pepsin），是一種消化性蛋白酶，由胃部中的胃粘膜主細(xì)胞所分泌，功能是將食物中的蛋白質(zhì)分解為小的肽片段。胃蛋白酶原由胃底主細(xì)胞分泌，在pH1.55.0條件下，被活化成胃蛋白酶，將蛋白質(zhì)分解為胨，而且一部分被分解為酪氨酸、苯丙氨酸等氨基酸?？煞纸獾鞍踪|(zhì)中苯丙氨酸或酪氨酸與其他氨基酸形成的肽鍵，產(chǎn)物為蛋白胨及少量的多肽和氨基酸，該酶的最適pH為2左右。中性蛋白酶，是由枯草芽孢桿菌經(jīng)發(fā)酵提取而得的，屬于一種內(nèi)切酶，可用于各種蛋白質(zhì)水解處理。在一定溫度、PH值下，本品能將大分子蛋白質(zhì)水解為氨基酸等產(chǎn)物。胰凝乳蛋白酶（英

4、文名稱(chēng)：chymotrypsin ）又叫糜蛋白酶，是一種典型的絲氨酸蛋白酶 ，脊椎動(dòng)物的消化酶。屬于肽鏈內(nèi)切酶，主要切斷多肽鏈中的芳香族氨基酸殘基的羧基一側(cè)。催化彈性蛋白，其肽鍵或由中性氨基酸形成的其他肽鍵水解的一種酶。其外觀呈淡黃色至深黃色粉末，也可是淺褐至深褐色液體?？扇苡谒?，不溶于乙醇，有吸濕性?？墒菇Y(jié)締組織蛋白質(zhì)中的彈性蛋白消化分解，包括肽鍵結(jié)合的、酰胺結(jié)合的和酯結(jié)合的進(jìn)行加水分解。作用的最適pH值7.8，最適作用溫度25。除了以上這些蛋白酶，蛋白酶的種類(lèi)還有很多：胰蛋白酶、胰蛋白酶等等。這些在不同的食品加工方面都有各自的應(yīng)用。2、 蛋白酶的在食品工業(yè)中的應(yīng)用1. 蛋白酶在制糖工業(yè)中的

5、應(yīng)用 葡萄糖的生產(chǎn) 以前工業(yè)上生產(chǎn)葡萄糖，主要用淀粉或纖維素在酸的作用下加壓水解。到了20世紀(jì)50年代末，國(guó)內(nèi)外開(kāi)始用酶法生產(chǎn)葡萄糖，并迅速推廣普及。該方法是：將淀粉用水配成3035%的淀粉乳，加入-高溫液化淀粉酶，經(jīng)液化噴射器一次高壓噴射二次加酶連續(xù)液化反應(yīng)，水解成DE值（葡萄糖值）在14-25%之間的多聚糖、糊精等；再經(jīng)過(guò)冷卻降溫后加入復(fù)合糖化酶，在4860個(gè)小時(shí)內(nèi)使糖化液DE值達(dá)到98%以上；經(jīng)滅酶、脫色、壓濾、離子交換脫除有機(jī)雜質(zhì)和無(wú)機(jī)鹽離子，再經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、離心分離、干燥生產(chǎn)出結(jié)晶葡萄糖2。 生產(chǎn)高果糖漿高果糖漿的主要成分是一果糖和葡萄糖?，F(xiàn)在許多飲料公司利用果葡糖漿代替蔗糖

6、用作飲料和食品的甜味劑，每年消耗大量的果葡糖漿。生產(chǎn)高果糖漿的基本過(guò)程是，含淀粉的漿液經(jīng)過(guò)-淀粉酶的催化作用，可以形成糊精；糊精經(jīng)過(guò)糖化酶的催化作用形成葡萄糖；葡萄糖在葡萄糖異構(gòu)酶的催化作用下，分子的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，這叫做葡萄糖異構(gòu)化。葡萄糖經(jīng)過(guò)異構(gòu)化，就形成了果糖。淀粉糖的生產(chǎn)該方法包括酶法液化與糖化兩個(gè)部分,工業(yè)上應(yīng)用酶法生產(chǎn)淀粉糖需要48-72 h,其中液化只需幾十分鐘或者幾小時(shí),而糖化則需幾十小時(shí),因此,糖化過(guò)程是淀粉轉(zhuǎn)化生產(chǎn)淀粉糖的關(guān)鍵步驟。為了縮短反應(yīng)時(shí)間同時(shí)提高酶的利用率,Chi-Bata于1978年首次提出了固定化酶的概念,但由于酶在固定化后活性部位被掩蓋或是酶固定不牢等缺點(diǎn),固

7、定化酶并沒(méi)有在淀粉行業(yè)中得到很好的應(yīng)用。近年來(lái),由于酶工程技術(shù)的快速發(fā)展及膜分離技術(shù)的不斷進(jìn)步,一個(gè)新的概念酶膜反應(yīng)器,正在逐漸被人們熟知并且開(kāi)始逐漸應(yīng)用于淀粉行業(yè)3 。2. 蛋白酶在蛋、魚(yú)制品的應(yīng)用 蛋白水解酶是一大酶類(lèi),其中每一種都具有高度的專(zhuān)一性,有選擇地水解一種膚鍵,反應(yīng)溫度溫和(50 60)反應(yīng)時(shí)間與p H 因要求不同而異。典型的蛋白質(zhì)分子約由20 種氨基酸組成,有380個(gè)可被蛋白酶作用的膚鍵。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)末變性時(shí),膚鍵大多埋藏在三維結(jié)構(gòu)的內(nèi)部,它們不易被水解。在食品工業(yè)中因抽提和熱處理,三維結(jié)構(gòu)被破壞,從而使酶水解蛋白質(zhì)成為可能。例如未變性豆蛋白質(zhì)的溶解度低,所以口感粗糙。研究表明,只

8、需有8%的膚鍵被水解,其溶解增,從而提高了它在食品工業(yè)中的有效利用。水解過(guò)的蛋白質(zhì)在食品中的第二個(gè)特性是能使油在水中的乳化液保持穩(wěn)定,在肉園、魚(yú)丸、香腸等產(chǎn)品里都可應(yīng)用。當(dāng)控制大豆蛋白質(zhì)水解度為4%時(shí),其溶液起泡性最好,國(guó)內(nèi)已研制出酶水解植物蛋白。經(jīng)酶水解,的蛋白質(zhì)粘度可以降低,適當(dāng)控制酶作用條件,還能有效地去除豆腥味。 利用葡萄糖氧化酶可以去除全蛋粉、蛋黃粉中存在的少量葡萄糖，防止產(chǎn)品褐變或產(chǎn)生異味，保持產(chǎn)品的色、香、味4。 海洋中許多魚(yú)類(lèi)因其色澤、外觀或味道欠佳等原因，都不能食用，而這類(lèi)水產(chǎn)卻高達(dá)海洋水產(chǎn)的80%左右。在肉類(lèi)食品生產(chǎn)中，添加少量的木瓜蛋白酶可以分解膠原蛋白，軟化肉品。在生產(chǎn)

9、魚(yú)蛋白粉可以利用蛋白酶5；三甲基胺氧化酶可以脫腥除味，使魚(yú)制品風(fēng)味更佳。3.酶用于啤酒生產(chǎn) 啤酒工業(yè)用糖化酶可增加發(fā)酵度、縮短糖化時(shí)間。啤酒是以麥芽為原料，淀粉酶可液化、糖化淀粉、促進(jìn)酵母的生產(chǎn),進(jìn)而生產(chǎn)啤酒、酒精等6。麥芽中含降解原料生產(chǎn)可發(fā)酵性物質(zhì)所必需的各種酶類(lèi)。由于麥芽制造時(shí)，原料（大麥）中淀粉呼吸損失，很不經(jīng)濟(jì),因此釀酒廠常用大麥、大米、玉米等作為輔助原料來(lái)替代一部分麥芽，以致引起酶活力不足，使糖化不能充分，蛋白質(zhì)降解不足，從而影響啤酒的收率與風(fēng)味。采用微生物淀粉酶、蛋白酶、-淀粉酶、-葡聚糖酶等酶制劑，可補(bǔ)充麥芽酶活力不足的缺陷。特別是在用大麥作輔料或用發(fā)芽欠佳的麥芽時(shí)，由于其中含

10、有粘性的-葡聚糖，使麥芽汁難過(guò)濾，況且由于-葡聚糖不溶于酒精，從而在啤酒中生成沉淀而不易濾清，采用-葡聚酶處理就可使其分解而改善過(guò)濾操作。原料糖化時(shí)添加糖化酶可增加發(fā)酵度，縮短糖化作用時(shí)間，可用于生產(chǎn)低熱量啤酒。采用中性蛋白酶可分解原料中蛋白質(zhì)以增加麥芽汁中氨基酸含量，從而促進(jìn)酵母發(fā)酵。采用木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶或霉菌酸性蛋白酶則可使啤酒澄清，防止混濁，延長(zhǎng)保存期。 蛋白酶已經(jīng)廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中。我們應(yīng)與基因工程、蛋白質(zhì)工程、發(fā)酵工程等相應(yīng)技術(shù)與酶工程結(jié)合運(yùn)用，讓蛋白酶發(fā)揮其更大的作用。相信將會(huì)成為未來(lái)健康食品加工的新主流7。參考文獻(xiàn)：1 彭志英. 食品酶學(xué)導(dǎo)論M. 北京: 中國(guó)輕工業(yè)出版社, 2002.1-2.2 唐芳瓊, 孟憲偉, 陳東等. 納米顆粒增強(qiáng)的葡萄糖生物傳感器J. 中國(guó)科學(xué)B輯, 2000,30 (2): 119-124.3 劉坤, 張桂, 趙國(guó)群酶膜反應(yīng)器在淀粉糖行業(yè)中的研究應(yīng)用J, 糧食與飼料工業(yè), 2010(9): 34-37.4 吳華昌, 鄧 靜, 吳曉莉, 韓莎. 蛋白質(zhì)工程在改造工業(yè)用酶中的應(yīng)用J. 四川輕化工學(xué)院學(xué)報(bào),