酶在貯藏保鮮中的應(yīng)用完整版PPT課件

1、酶在貯藏保鮮中的應(yīng)用食品在加工、運輸和貯藏過程中，常常由于受到微生物、氧氣、溫度、濕度、光線等各種因素的影響，而使食品的色、香、味及營養(yǎng)發(fā)生變化，甚至導(dǎo)致食品腐敗變質(zhì)，不能食用。因此，在食品領(lǐng)域內(nèi)各類食品的防腐保鮮始終是一個需要解決的重要問題。據(jù)估計，全世界每年約有10%-20%的食品由于腐敗而廢棄，而在中國，食品的腐敗變質(zhì)狀況更為嚴(yán)重，造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。在現(xiàn)有的食品生產(chǎn)和加工中，為了達(dá)到食品防腐保鮮、延長保質(zhì)期的目的，一般大都采用添加防腐劑、保鮮劑或熱殺菌等方法，而向食品中添加防腐劑是一種既簡便、又行之有效的方法。目前，綠色健康消費已成為新的消費時尚，食品中一些添加劑、防腐劑也在向著安全

2、、營養(yǎng)、無公害的方向發(fā)展。尤其是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及檢測手段的不斷完善，人們逐漸發(fā)現(xiàn)過去認(rèn)為安全的一些化學(xué)防腐劑實際上也具有致癌或潛在致癌的可能性。尋找并開發(fā)一些天然高效、安全無毒、性能穩(wěn)定、廣譜殺菌的食品防腐劑正逐漸成為食品科學(xué)研究領(lǐng)域中的一大熱點。而酶法保鮮作為一種新型的、無公害的保鮮技術(shù)引起了人們的極大關(guān)注，具有非常廣闊的前景。酶法保鮮技術(shù)是利用生物酶的高效催化作用，防止或消除外界因素對食品的不良影響，從而保持食品原有的優(yōu)良品質(zhì)和特性的技術(shù)。此法與其他方法相比具有以下優(yōu)點。（1）酶制劑本身無毒、無味、無嗅，安全性高（2）酶作用條件溫和，一般不會損害食品的質(zhì)量。酶制劑在常溫下反應(yīng)，反應(yīng)的

3、酸堿條件要求不苛刻，一般可在pH3-9進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度在25-90之間。（3）酶對底物有嚴(yán)格的專一性，添加到成分復(fù)雜的原料中不會引起不必要的化學(xué)變化。（4）酶的用量少。由于酶催化具有高效性，用低濃度的酶也能達(dá)到防腐保鮮的目的。（5）反應(yīng)終點易于控制，必要時簡單的加熱方法就能使酶失活，終止其反應(yīng)。正是由于酶法保鮮具有上述優(yōu)點，因此可廣泛應(yīng)用于各種食品的保鮮，有效地防止外界因素，特別是氧和微生物對食品造成的不良影響。目前應(yīng)用較多的是葡萄糖氧化酶和溶菌酶的保鮮技術(shù)。一、葡萄糖氧化酶在食品保鮮方面的應(yīng)用Glucose Oxidase，簡稱GOD，（-D-葡萄糖：氧 氧化還原酶；）是一種需氧脫氫酶，能

4、專一地氧化-D-葡萄糖成為葡萄糖酸。1928年由Muller首先從黑曲霉（Aspergillus niger）的無細(xì)胞提取液中發(fā)現(xiàn)葡萄糖氧化酶。一般由青霉（）和黑曲霉產(chǎn)生。葡萄糖氧化酶對-D-葡萄糖具有高度專一性，可催化葡萄糖與氧反應(yīng)，生成葡萄糖酸和過氧化氫，其催化過程不僅能使葡萄糖氧化變性，而且在反應(yīng)中消耗掉一個氧分子，因此，可作為除葡萄糖劑和脫氧劑廣泛應(yīng)用于食品保鮮。葡萄糖氧化酶是食品工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛的一種酶制劑，作為一種天然食品添加劑，對人體無毒、無副作用。1、脫糖保鮮用葡萄糖氧化酶去除食品中殘留的葡萄糖，目前應(yīng)用最多的是脫水制品如蛋白粉、蛋白片的生產(chǎn)。由于蛋白中含有0.5%0.6%的

5、葡萄糖，因此在蛋類制品加工和貯藏過程中，極易發(fā)生葡萄糖分子中的羰基與蛋白質(zhì)分子的氨基結(jié)合生成黑蛋白的美拉德反應(yīng)。美拉德反應(yīng)不但導(dǎo)致食品中葡萄糖和游離氨基消失，還會使食品褐變、營養(yǎng)損失，風(fēng)味也會發(fā)生變化，甚至產(chǎn)生有毒物質(zhì)。因此，在蛋制品加工過程中往往要先進(jìn)行蛋白的脫糖處理，以防止食品因氧化而引起的品質(zhì)下降和變質(zhì)。早期在蛋制品工藝中多是采用干或濕酵母發(fā)酵的方法除去葡萄糖，該方法的缺點是周期長，衛(wèi)生條件差，產(chǎn)品質(zhì)量也不理想。近幾年來，在干制蛋品加工中已普遍采用葡萄糖氧化酶進(jìn)行脫糖處理。用葡萄糖氧化酶過氧化氫酶體系將還原糖分子上的醛基轉(zhuǎn)變成羧基，這樣就消除了美拉德反應(yīng)中的底物之一-還原糖。反應(yīng)中需要不

6、斷地供給氧氣，因此使用葡萄糖氧化酶脫糖時應(yīng)分次加入適量的H2O2溶液，這樣同葡萄糖氧化酶一起使用的過氧化氫酶就能分解H2O2，以補(bǔ)充反應(yīng)所需要的氧。2、脫氧保鮮食品在運輸貯藏保存過程中，由于氧的作用，容易發(fā)生一系列不利于產(chǎn)品質(zhì)量的化學(xué)反應(yīng)，引起色、香、味的改變。例如，氧的存在容易引起花生、奶粉、餅干、油炸食品等富含油脂的食品發(fā)生氧化作用，引起油脂酸敗，產(chǎn)生不良風(fēng)味而造成食品營養(yǎng)損失、變質(zhì)。氧化也會引起去皮果蔬、果醬以及肉類發(fā)生褐變。另外氧的存在也為許多微生物生長創(chuàng)造了條件，導(dǎo)致食品風(fēng)味品質(zhì)下降。解決氧化問題的根本辦法是脫氧。葡萄糖氧化酶是一種理想的除氧保鮮劑，可有效防止食品因氧化而引起的質(zhì)量下

7、降和變質(zhì)。罐藏食品可以使用含葡萄糖氧化酶的吸氧保鮮袋防止氧化，罐裝果汁、酒和水果罐頭等可以直接加入葡萄糖氧化酶以保持品質(zhì)，另外葡萄糖氧化酶也可以有效地防止罐裝容器的氧化作用。3、防止微生物繁殖葡萄糖氧化酶本身并不具有抗微生物的作用，但由于葡萄糖氧化酶能去除氧，所以能防止好氣菌的生長繁殖；形成的葡萄糖酸引起pH下降，也有抑制作用；同時由于產(chǎn)生過氧化氫具有細(xì)胞毒性，也可起到殺菌的作用。因此葡萄糖氧化酶可用于在特殊情況下防止微生物的繁殖。二、溶菌酶在食品保鮮方面的應(yīng)用溶菌酶（N-乙酰胞壁質(zhì)聚糖水解酶，）又稱為胞壁質(zhì)酶，細(xì)胞壁溶解酶。是一種專門作用于微生物細(xì)胞壁的水解酶。溶菌酶是由129個氨基酸構(gòu)成的

8、單純堿性球蛋白，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定。在自然界中，溶菌酶普遍存在于鳥類、家禽的蛋清和哺乳動物的眼淚、唾液、血液、鼻涕、尿液、乳汁和組織細(xì)胞中(如肝、腎、淋巴組織、腸道等)，從木瓜、大麥、無花果和卷心菜、蘿卜等植物中也能分離出溶菌酶，其中以蛋清含量最高，約含0.3%。因而多數(shù)商品溶菌酶都是從蛋清中提取的。溶菌酶本身是一種無毒性的蛋白質(zhì)，作為一種存在于人體正常體液及組織中的非特異性免疫因素，溶菌酶對人體完全無毒副作用，并且具有抗菌消炎，抗病毒，抗腫瘤，增強(qiáng)機(jī)體免疫力的生理功能，還可激活血小板，改善組織局部血液循環(huán)障礙，分泌膿液，增強(qiáng)局部防衛(wèi)功能，具有止血、消腫等作用。因此，將溶菌酶作為食品貯藏過程中的

9、殺菌劑和防腐劑，代替化學(xué)合成的食品防腐劑具有一定的潛在應(yīng)用價值。1、 溶菌酶的種類人們對溶菌酶的研究始于20世紀(jì)初，1922年英國細(xì)菌學(xué)家弗萊明(Fleming)發(fā)現(xiàn)人的唾液、眼淚中存在這種能溶解細(xì)菌細(xì)胞壁的酶，因其具有溶菌作用，故命名為溶菌酶。根據(jù)來源不同，將溶菌酶分為三類：動物溶菌酶、植物溶菌酶和微生物溶菌酶。動物溶菌酶動物溶菌酶包括雞蛋清溶菌酶及人和哺乳動物溶菌酶。雞蛋清溶菌酶是目前研究和應(yīng)用最多的，分子量為14000，其等電點在左右，最適溫度在50，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，pH在之間改變時對酶結(jié)構(gòu)影響很小，pH在47范圍內(nèi)100處理1min仍有近100%的活力，在210條件下加熱仍具有活性。因此

10、，將溶菌酶作為食品貯藏過程中的殺菌劑和防腐劑，代替化學(xué)合成的食品防腐劑具有一定的潛在應(yīng)用價值。LP體系的殺菌機(jī)理是在乳過氧化物酶的催化作用下，過氧化氫氧化硫氰酸鹽生成次硫氰酸（HOSCN），次硫氰酸的解離生成次硫氰酸根離子OSCN-，這種活性物質(zhì)能將細(xì)菌蛋白質(zhì)的巰基氧化成相應(yīng)的硫（氧）基衍生物，并進(jìn)一步水解生成次磺酸。（5）反應(yīng)終點易于控制，必要時簡單的加熱方法就能使酶失活，終止其反應(yīng)。通過添加過氧化氫和硫氰酸鹽活化LP體系，在4下貯存的鮮乳其貯存期可延長5-6天，而嗜冷性細(xì)菌數(shù)目不會增加。溶菌酶不僅對乳酸菌生長很有利，而且還能抑制污染菌引起的酪酸發(fā)酵，這種特性為一般防腐劑不能達(dá)到的。05%)

11、的溶菌酶溶液噴灑在水產(chǎn)品或肉類上，就可起到防腐保鮮的作用。溶菌酶是由129個氨基酸構(gòu)成的單純堿性球蛋白，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定。（2）酶作用條件溫和，一般不會損害食品的質(zhì)量。由于酶催化具有高效性，用低濃度的酶也能達(dá)到防腐保鮮的目的。乳過氧化物酶（簡稱LP）是一種天然的捕殺微生物劑，自然的生牛乳、人體的唾液和眼淚中都含有此酶。人們對溶菌酶的研究始于20世紀(jì)初，1922年英國細(xì)菌學(xué)家弗萊明(Fleming)發(fā)現(xiàn)人的唾液、眼淚中存在這種能溶解細(xì)菌細(xì)胞壁的酶，因其具有溶菌作用，故命名為溶菌酶。6%的葡萄糖，因此在蛋類制品加工和貯藏過程中，極易發(fā)生葡萄糖分子中的羰基與蛋白質(zhì)分子的氨基結(jié)合生成黑蛋白的美拉德反應(yīng)

12、。同時由于產(chǎn)生過氧化氫具有細(xì)胞毒性，也可起到殺菌的作用。溶菌酶在嬰兒體內(nèi)可以直接或間接促進(jìn)嬰兒腸道細(xì)菌雙岐桿菌增殖，它可以促進(jìn)嬰兒胃腸內(nèi)乳酪蛋白形成微細(xì)凝乳，有利于嬰兒消化吸收；（2）酶作用條件溫和，一般不會損害食品的質(zhì)量。溶菌酶也可以促進(jìn)人工喂養(yǎng)嬰兒腸道細(xì)菌群的正?；唬?） 用于新鮮海產(chǎn)品和水產(chǎn)品的保鮮雞蛋清溶菌酶在堿性環(huán)境條件下穩(wěn)定性較差，分解G+細(xì)菌，但對G-細(xì)菌不起作用。研究表明其它鳥類蛋清溶菌酶也是由129個氨基酸殘基組成，但其排列順序和雞蛋清溶菌酶不同，并且活性部位也不相同。 人溶菌酶分子量為14600，對人的溶菌酶研究發(fā)現(xiàn)它是由130個氨基酸殘基組成，也有4個S-S鍵，其一級結(jié)

13、構(gòu)氨基酸順序及組成與雞蛋清溶菌酶相比有極大的差異，但三級結(jié)構(gòu)有相似性，其溶菌活性比雞蛋清溶菌酶高3倍。對于哺乳動物溶菌酶，目前僅從牛、馬、羊等動物的乳汁中分離出溶菌酶，其化學(xué)性質(zhì)與人溶菌酶相似，但結(jié)構(gòu)尚不清楚，其溶菌活性遠(yuǎn)低于人溶菌酶。植物溶菌酶目前發(fā)現(xiàn)含溶菌酶的植物有近170種，在木瓜、無花果、大麥等植物中均已分離出溶菌酶。植物溶菌酶分子量較大，約為2400029000，其對溶壁小球菌的溶菌活性不超過雞蛋清溶菌酶的1/3，但其對膠體狀甲殼質(zhì)的分解活性則是雞蛋清溶菌酶的10倍。微生物源溶菌酶上世紀(jì)60年代從微生物中分離出溶菌酶，根據(jù)其作用對象分為細(xì)菌細(xì)胞壁溶菌酶和真菌細(xì)胞壁溶菌酶。細(xì)菌細(xì)胞壁溶

14、菌酶可分為三大類：N-乙酰氨基己糖苷酶，它破壞細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖中-(1，4)糖苷鍵；酰胺酶，它催化裂解細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖中N-乙酰胞壁酸與肽“尾”之間的N-乙酰胞壁酸-L-丙氨酸鍵；內(nèi)肽酶，它催化裂解肽聚糖肽橋中的肽鍵。現(xiàn)在研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌細(xì)胞壁溶菌酶的抗菌活性不僅表現(xiàn)在其分解細(xì)菌細(xì)胞壁方面，當(dāng)酶受到不可逆抑制后，它仍然顯示出抗菌效應(yīng)；不同來源的細(xì)菌細(xì)胞壁溶菌酶有不同的抗菌范圍，并對不同類型的肽聚糖有特異性。 真菌細(xì)胞壁溶菌酶包括幾丁質(zhì)酶和-葡聚糖酶。 抗真菌的幾丁質(zhì)酶主要是內(nèi)幾丁質(zhì)酶，首先是在植物中發(fā)現(xiàn)，這類幾丁質(zhì)酶可以對抗侵入植物體的真菌病原體，后來人們在鏈霉菌屬、桿菌和大多數(shù)真菌中也發(fā)現(xiàn)該酶

15、，真菌幾丁質(zhì)酶與植物幾丁質(zhì)酶相似。幾丁質(zhì)酶主要用于真菌細(xì)胞壁的降解和重組，但在大多數(shù)產(chǎn)幾丁質(zhì)酶的真菌中，此酶主要用于真菌細(xì)胞壁的成型過程，由于肽聚糖和甲殼質(zhì)的糖骨架具有相似的結(jié)構(gòu)，一些幾丁質(zhì)酶也具有溶菌酶活性。 -葡聚糖酶(-glucanases)是另一類真菌細(xì)胞壁溶菌酶，包括-(1，3)葡聚糖酶，-(1，6)葡聚糖酶和甘露聚糖酶等，主要用于分解酵母細(xì)胞的細(xì)胞壁。如-(1，3)葡聚糖酶主要作用是它能水解-(1，3)糖苷鍵，還可以對幾丁質(zhì)降解真菌細(xì)胞壁起到顯著的協(xié)同作用。 2、溶菌酶的抗菌機(jī)理細(xì)菌的細(xì)胞壁由胞壁質(zhì)組成，胞壁質(zhì)是由N-乙酰氨基葡萄糖(N-acetylglucosamine，NAG)

16、及N-乙酰胞壁酸(N-acetylmuramic acid, NAM)交替組成的多聚物，胞壁酸殘基上可以連接多肽，稱為肽聚糖(Peptidoycan)。肽聚糖是細(xì)菌細(xì)胞壁的主要成分，它是由NAM、NAG和肽“尾”(一般是4個氨基酸)組成，NAM與NAG通過-l，4糖苷鍵相連，肽“尾”則是通過D-乳酰羧基連在NAM的第3位碳原子上，肽尾之間通過肽“橋”(肽鍵或少數(shù)幾個氨基酸)連接，NAM、NAG、肽“尾”與肽“橋”共同組成了肽聚糖的多層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，作為細(xì)胞壁的骨架，上述結(jié)構(gòu)中的任何化學(xué)鍵斷裂，皆能導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞壁的損傷。溶菌酶能有效地水解細(xì)菌細(xì)胞壁的肽聚糖，其水解位點是N-乙酰胞壁酸(NAM)的l位

17、碳原子和N-乙酰葡萄糖胺(NAG)的4位碳原子間的-l，4糖苷鍵，結(jié)果使細(xì)菌細(xì)胞壁變得松弛，失去對細(xì)胞的保護(hù)作用，最后細(xì)胞溶解死亡。對于G+細(xì)菌與G-細(xì)菌，其細(xì)胞壁中肽聚糖含量不同，G+細(xì)菌細(xì)胞壁幾乎全部由肽聚糖組成，而G-細(xì)菌只有內(nèi)壁層為肽聚糖，因此，溶菌酶只能破壞G+細(xì)菌的細(xì)胞壁，而對G-細(xì)菌作用不大。G菌：細(xì)胞壁厚，肽聚糖網(wǎng)狀分子形成一種透性障，當(dāng)乙醇脫色時，肽聚糖脫水而孔障縮小，故保留結(jié)晶紫-碘復(fù)合物在細(xì)胞膜上。呈紫色。G菌：肽聚糖層薄，交聯(lián)松散，乙醇脫色不能使其結(jié)構(gòu)收縮，其脂含量高,乙醇將脂溶解，縫隙加大，結(jié)晶紫-碘復(fù)合物溶出細(xì)胞壁，沙黃復(fù)染后呈紅色。革蘭氏-染色原理：第一步：結(jié)晶紫

18、使菌體著上紫色第二步：碘和結(jié)晶紫形成脂溶性大分子復(fù)合物，分子大，能被細(xì)胞壁阻留在細(xì)胞內(nèi)。第三步：酒精脫色，細(xì)胞壁成分和構(gòu)造不同，出現(xiàn)不同的反應(yīng)。第四步：沙黃復(fù)染，增加脫色菌與背景的反差并區(qū)別于未脫色菌。3、溶菌酶在食品保鮮中的應(yīng)用（1）用于水產(chǎn)類熟制品、肉類制品的防腐和保鮮溶菌酶可作為魚丸等水產(chǎn)類熟制品和香腸、紅腸等肉類熟制品的防腐劑。只要將一定濃度(通常為0.05%)的溶菌酶溶液噴灑在水產(chǎn)品或肉類上，就可起到防腐保鮮的作用。（2） 用于新鮮海產(chǎn)品和水產(chǎn)品的保鮮一些新鮮海產(chǎn)品和水產(chǎn)品(如：魚、蝦、蛤蜊肉等)在含甘氨酸、0.05%-0.1%的溶酶菌和2%-4%的食鹽溶液中浸漬5min后，瀝去水分

19、，進(jìn)行常溫或冷藏儲存，均可延長其儲存期，且無異味和色澤的變化。（3）在乳制品中的應(yīng)用溶菌酶在人乳中含量最高，是牛乳的3000倍，是山羊乳的1600倍，溶菌酶是嬰兒生長發(fā)育必需的抗菌蛋白，在人工喂養(yǎng)或食用母乳不足的嬰兒食品中添加溶菌酶是非常必要的。因為溶菌酶是人體的一種非特異性免疫因子，對殺死腸道腐敗球菌有特殊作用。溶菌酶在嬰兒體內(nèi)可以直接或間接促進(jìn)嬰兒腸道細(xì)菌雙岐桿菌增殖，它可以促進(jìn)嬰兒胃腸內(nèi)乳酪蛋白形成微細(xì)凝乳，有利于嬰兒消化吸收；溶菌酶也可以促進(jìn)人工喂養(yǎng)嬰兒腸道細(xì)菌群的正常化；它能夠加強(qiáng)對血清滅菌蛋白，r-球蛋白等體內(nèi)防御因子的作用，以增加對感染的抵抗力，特別是對早產(chǎn)嬰兒有預(yù)防體重減輕，預(yù)

20、防消化器官疾病，增加體重的功效。所以溶菌酶是嬰兒食品、嬰兒配方奶粉等的良好添加劑。在奶酪生產(chǎn)中使用溶菌酶，特別是中期、長期熟化奶酪中，可以防止奶酪的后期起泡，以及奶酪風(fēng)味變化，而且不影響在老化過程中的奶酪基液。溶菌酶不僅對乳酸菌生長很有利，而且還能抑制污染菌引起的酪酸發(fā)酵，這種特性為一般防腐劑不能達(dá)到的。溶菌酶還可用于乳制品防腐，尤其適用于巴氏殺菌奶，能有效地延長其保存期，由于溶菌酶具有一定的耐高溫性能，也適用于超高溫瞬時殺菌奶。（4）在糕點和飲料上的應(yīng)用在糕點中加入溶菌酶，可防止微生物的繁殖，特別是含奶油的糕點容易腐敗，在其中加人溶菌酶也可起到一定的防腐作用。在的飲料和果汁中加入一定量的溶菌

21、酶具有較好的防腐作用。在低度酒方面的應(yīng)用是 已成功地使用雞蛋蛋清溶菌酶代替水楊酸作為防腐劑用于清酒的防腐，其加入量為15mg/kg。此外溶菌酶還可作為料酒和葡萄酒的防腐劑和澄清劑，使用量為0.005%0.05%。（5）在食品包裝中的應(yīng)用將溶菌酶固定化在食品包裝材料上，生產(chǎn)出有抗菌功效的食品包裝材料，以達(dá)到抗菌保鮮功能。目前許多肉制品軟包裝都需要經(jīng)過高溫滅菌處理。經(jīng)過處理的肉制品脆性變差甚至產(chǎn)生蒸煮味。如果在產(chǎn)品真空包裝前添加一定量的溶菌酶(1%3%)，然后巴氏殺菌(80100，2530min)，可獲得很好的保鮮效果。三、其他酶在食品保鮮中的應(yīng)用1、過氧化氫酶用于食品保鮮過氧化氫酶本身并不具有防腐保鮮作用，在食品中的應(yīng)用主要是除去食品中殘存的過氧化氫。用于食品保鮮系統(tǒng)時，與葡萄糖氧化酶同時使用而達(dá)到除糖去氧和保鮮殺菌的目的，另外，也可與過氧化氫一起用于食品的殺菌，以除去殘留的過氧化氫。由于過氧化氫并未被批準(zhǔn)作為可加入食品的防腐劑，殺菌后必須將其除去。所以用過氧化氫進(jìn)行殺菌保鮮必須要注意過氧化氫的殘留問題，需要通過結(jié)合過氧化氫酶來分解除去過氧化氫。在