酶在食品工業(yè)的應(yīng)用

1、酶在食品工業(yè)的應(yīng)用食品科學(xué)與工程071240313周敏摘 要： 本文介紹了酶在食品工業(yè)中的重要作用，展望了酶在食品工業(yè)的應(yīng)用前景關(guān)鍵詞：酶；食品工業(yè)；應(yīng)用；前景The application of enzyme in food industryFood science and engineering 071240313 ZhouminAbstract： this article introduced the enzyme in the food industry, discussed the important role of the food industry development pro

2、spects.Keywords: enzyme,the food industry, application, prospect刖言酶是一類具有專一性生物催化能力的蛋白質(zhì)。而從生物體中提取的具有酶活力的制品， 稱為酶制劑。酶制劑是食品添加劑中發(fā)展迅速的行業(yè)，這是由于酶用作催化劑具有以下獨特 的優(yōu)點E:（1）可在常溫常壓和溫和的酸、堿度下，高效地進行催化反應(yīng)，有利于簡化設(shè) 備，改善勞動條件和降低成本。（2）酶催化所需的活化能極低，催化效率遠比無機催化劑 為高，（3）酶對作用底物有嚴格的專一性，因此可以從復(fù)雜的原料中加工某一成分，以制 取所需的產(chǎn)品，或者從某種物質(zhì)中去除某一成分，（4）酶本身是蛋白

3、質(zhì)，無毒，對酸堿度 較為敏感，可以簡單地用調(diào)節(jié)酸堿度、改變反應(yīng)溫度或添加抑制劑等辦法來控制酶反應(yīng)的進 行。我國列入食品添加劑使用衛(wèi)生標準GB2760-2007的酶制劑品種已有30多種，而日本食 品衛(wèi)生法（新法）中，作為食品添加劑的酶已達76種，酶制劑在食品工業(yè)的許多領(lǐng)域得到 了廣泛的應(yīng)用。另外，酶制劑在日化、紡織、環(huán)境保護和飼料等行業(yè)也有著較廣泛的應(yīng)用W。 國際生物化學(xué)聯(lián)合會把酶分成六大類氧化還原酶類、轉(zhuǎn)移酶類、水解酶類、裂合酶類、異構(gòu)酶類、合成酶類。與此同時，酶工程產(chǎn)業(yè)也在快速發(fā)展。1998年全世界工業(yè)酶制劑銷售額 高達16億美元，預(yù)計到2008年，銷售額將達到30億美元。自古以來，酶和食品

4、就有著 天然的聯(lián)系，人們在生產(chǎn)各種食品時，有意無意就利用酶。近年來隨著酶技術(shù)的發(fā)展，酶技 術(shù)在食品工業(yè)中得到了廣泛地應(yīng)用。酶與食品的關(guān)系在食品加工中，較好地保持食物的色、香、味和結(jié)構(gòu)是很重要的。因此，在加工過 程中要避免引起劇烈的化學(xué)反應(yīng)。酶的作用條件非常溫和，因此，它是最適合用于食品加 工的催化劑。對食品科技工作者來說，如何合理地利用酶和控制酶，是值得認真研究和掌 握的重要課題。酶在食品保藏和加工中起著非常重要的作用。許多酶所催化的反應(yīng)從作物 最初生長時就開始了。當(dāng)它被采集作為食品時，生物體內(nèi)酶的催化作用仍然繼續(xù)進行著。 動物體死后，其合成代謝停止。而分解代謝加快，因此就會導(dǎo)致組織腐壞。但是

5、，這也并 不一定完全是件壞事，因為它可能會改善某些食品原料的風(fēng)味。在大多數(shù)成熟的水果中，由 于某些酶的增加，會使得呼吸速度加快，淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)樘?，葉綠素發(fā)生降解，細胞體積快速增 加。這些變化，對于水果風(fēng)味的改善是有益的；而對蔬菜來講，葉綠素的降解則是有害的 6。酶在食品工業(yè)中的重要作用近年來，采用酶工程還成功地將淀粉加工成飴糖、麥芽糖、高麥芽糖漿、麥芽糊精、 偶聯(lián)糖（一種甜味環(huán)糊精）等各類淀粉糖產(chǎn)品，它們在食品工業(yè)中均起重要作用。例如：脂 肪酶在乳制品的增香、魚片脫脂、食用油加工、洗滌劑添加酶、皮革毛皮絹紡脫脂、制藥、 化工合成、污水處理、工具酶等口多種用途。而麥芽糖在缺少胰島素的情況下也可被肝臟

6、吸 收，而不致引起血糖水平的升值，故可供糖尿病患者食用；由麥芽糖還原成的麥芽糖醇為發(fā) 熱量最低的甜味劑，可供糖尿病、高血壓、肥胖病人食用。麥芽糊精無臭、無味、無色、吸 濕性低、粘度高、溶解時分散性好，國外食品工業(yè)中都用它來改善食品風(fēng)味；糖果工業(yè)中用 它調(diào)節(jié)糖度，并阻止蔗糖析晶和吸濕；飲料工業(yè)中用它作為增稠劑、泡沫穩(wěn)定劑，還用于粉 末飲料制造，以加速干燥；制造固體醬油、湯粉時用它增稠并延長保質(zhì)期，因它不易吸濕結(jié) 塊。偶聯(lián)糖用于食品中不易引起蛀牙，作為食品添加劑用以乳化、穩(wěn)定、發(fā)泡、保香脫苦等酶在食品加工中的應(yīng)用3.1酶在淀粉類原料加工中的應(yīng)用在淀粉類原料的加工中，應(yīng)用較多的酶是淀粉酶，糖化酶和葡

7、萄糖異構(gòu)酶等。這些酶 主要來源于細菌，霉菌和種子的發(fā)芽，在食品工業(yè)中用于制造葡萄糖、果糖、麥芽糖、糊 精和糖漿等。在啤酒、白酒、黃酒、酒精及其谷氨酸等有機酸的生產(chǎn)中，酶主要用來處理發(fā)酵原料，使淀粉降解。表1酶在淀粉加工中的應(yīng)用13產(chǎn)品名稱酶促反應(yīng)及酶制劑用途糖果糖果粉果、冰淇淋、速溶飲料改善制品風(fēng)味廣泛用于多種食品加工（歐美流行）食品、醫(yī)藥食品甜度為蔗糖的40%用于食品不會引起蛀牙冷飲低糖食品飴糖麥芽糊精麥芽糖漿（三糖、四糖）高麥芽糖漿（麥芽糖達60%）葡萄糖麥芽精與麥芽糖醇偶聯(lián)糖（有果糖末端的甜糊精）果葡糖漿的果糖包括a 一淀粉酶，8 一淀粉酶細菌淀粉酶等生產(chǎn)工藝細菌a 一淀粉酶糖化型a -

8、淀粉酶a 一淀粉酶液化后，用8 一淀粉酶糖化。a 一淀粉酶（pH6.0，90C）糖化酶（pH5.0，55C）8 一淀粉酶，異淀粉酶配合使 用環(huán)糊精葡萄精基轉(zhuǎn)移酶（CGTase）（在蔗精與淀粉共存時，可生成偶聯(lián)糖） 葡萄糖異構(gòu)酶（微生物酶）（可固定化使用）3.2酶在蛋品工業(yè)中的應(yīng)用用葡萄糖氧化酶祛除禽蛋中含有的微量葡萄糖，是酶在蛋品加工中的一項重要用途。 隨著顧客們質(zhì)量意識愈來愈提高，蛋黃醬比起人造的乳化劑更受到食品加工企業(yè)青睞。能水 解蛋黃素的磷脂酶可提高蛋黃醬的乳化性能。Novo公司開發(fā)出從微生物中提取得到的新 一代磷脂酶，用以取代目前使用豬磷脂酶，可應(yīng)用于禁食豬肉的穆斯林國家，其前景十分廣

9、 闊5。通常蛋黃在高于60C的溫度下會喪失乳化性質(zhì)，而經(jīng)酶改性處理后的蛋黃粉制成的 “耐熱蛋黃”?？梢猿惺?080C乃至更高的溫度，大大提高了滅菌溫度，從而提供了更 大的微生物安全范圍。耐熱的蛋黃醬也更能較好地適用于熱帶國家或用于熱的食品如漢堡 包。3.3酶在乳品工業(yè)中的應(yīng)用乳制品中的a -酪蛋白，p -酪蛋白，k -酪蛋白以及a -乳清蛋白，p -乳球 蛋白等都是TGase的良好底物，因而，TGase在乳制品工業(yè)中也有很高的應(yīng)用價值14 。該 酶能夠在較寬的pH范圍內(nèi)(pH615810)對乳品蛋白質(zhì)進行交聯(lián)。3.3.1干酪生產(chǎn)全世界干酪生產(chǎn)所耗牛奶達1億多噸，占牛奶總產(chǎn)量的1/4。干酪生產(chǎn)的

10、第一步是將 牛奶用乳酸菌發(fā)酵制成酸奶，然后加凝乳酶k 一酪蛋白，在酸性條件下，Ca2+使酪蛋白凝 固，再經(jīng)切塊加熱壓榨熟化而成。凝乳酶取自小牛，全世界每年宰殺小牛多達4000萬頭。 自日本10多年前發(fā)現(xiàn)微生物凝乳酶后，現(xiàn)在85%的動物酶已由微生物酶所代替。微生物凝 乳酶本質(zhì)為微酸性蛋白酶，只是凝乳作用強而蛋白分解作用弱而已，還會使少量酪蛋白分解， 形成苦味?，F(xiàn)在采用基因工程將牛凝乳酶原生產(chǎn)基因植入大腸桿菌，已經(jīng)表達成功，用發(fā)酵 法已可生產(chǎn)真正凝乳酶。在奶酪加工中添加一定量的溶菌酶可以防止中后期奶酪的后期起 泡、風(fēng)味變差及不影響奶酪老化過程中奶酪基液的品質(zhì)，同時，還能起到抑菌作用，不至引起 酪酸

11、發(fā)酵，這是其他防腐劑所無法比擬的15。在重制奶酪生產(chǎn)中，添加MTGase處理后，使乳 清蛋白和酪蛋白交聯(lián)在一起，可以提高奶酪的質(zhì)量，增加經(jīng)濟效益16 。3.3.2嬰兒奶粉溶菌酶在嬰兒體內(nèi)可以直接或間接地促進嬰兒腸道內(nèi)雙歧桿菌的增殖；可以促進嬰 兒胃腸內(nèi)乳酪蛋白形成微細凝乳,延長在腸道停留時間，有利于嬰兒消化吸收;可以促進人工 喂養(yǎng)嬰兒腸道細菌菌群的正?；?它還能夠強化血清滅菌蛋白、Y 2球蛋白等體內(nèi)防御因子, 以增強對感染的抵抗力，特別是對早產(chǎn)嬰兒有預(yù)防體重減輕和消化器官疾病及增加體重的功 效，是嬰兒食品及配方奶粉等的良好添加劑I。溶菌酶特別適合于巴氏殺菌奶的防腐，一般 在包裝前加入30060

12、0 ppm 18 。人奶與牛奶區(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。3.3.3分解乳糖牛乳中含有5%的乳糖，乳糖是一種缺乏甜味且溶解度很低的雙糖。有些人飲用牛 奶后常發(fā)生腹瀉、腹痛等癥狀，這是由于體內(nèi)缺乏乳糖酶所致。為了解決以上問題，采 用聚丙烯酰胺包埋法，將乳糖酶固定后再與牛乳作用，就可以制造不含乳糖的牛奶，這個 研究在美國極為盛行，在日本也很受重視，乳清是生產(chǎn)干酪的副產(chǎn)品，乳清中含有4%5% 的乳糖，先用固定化乳糖酶處理乳清，然后再經(jīng)固定化葡萄糖異構(gòu)酶作用，可使乳清的甜 度提高到蔗糖的甜度。3.4酶在肉類加工中的應(yīng)用酶技術(shù)可以促使肉類嫩化。牛肉及其它質(zhì)地較

13、差的肉（如老動物肉），其結(jié)締組織和膠 原蛋白質(zhì)及單性蛋白質(zhì)含量高而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。膠原蛋白是纖維蛋白，由副鍵連接成為具有很 強機械強度的組成，這種交聯(lián)鍵可分為耐熱和不耐熱兩種。幼動物的膠原蛋白中，不耐熱交 聯(lián)鍵多，一經(jīng)加熱即行破裂，肉就顯得嫩；而老動物的肉因耐熱鍵多，烹飪時軟化較難，因 而顯得肉質(zhì)粗糙，難以烹調(diào)，口感亦差。采用蛋白酶可以將肌肉結(jié)締組織中膠原蛋白分解， 從而成功地使肉質(zhì)嫩化。在加入轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶的肌肉蛋白凝膠體系中，由于其催化橫向結(jié)合 反應(yīng)使得谷氨酰殘基和賴氨酸殘基結(jié)合形成 - （Y -谷氨酰）賴氨酸。形成的G L肽 鍵不僅構(gòu)成凝膠網(wǎng)絡(luò)上新的連接點，而且具有比二硫鍵更強的連接力，從而能

14、夠使凝膠具有 更強的穩(wěn)定性，賦予制品更加優(yōu)良的品質(zhì)四。3.4.1提高原料利用率肉制品是人們獲得蛋白質(zhì)的重要來源，而肉制品加工是食品加工業(yè)中的一個重要部分。 由于肉制品的高價格和人們對蛋白質(zhì)充分利用的需要，人們總是希望能利用動物體的一切可 利用部分制成肉制品，其中面臨的一個問題是如何將一些低價值的碎肉進行重組，改善其外 觀、結(jié)構(gòu)、風(fēng)味，以提高營養(yǎng)價值和市場價值。Sakamoto和Soeda應(yīng)用谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶處 理碎肉，將碎肉、淀粉、調(diào)味料和谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶混合，成型，從而做成肉丸、燒麥等，可 以大大地提高肉的利用率，且外觀、質(zhì)地、風(fēng)味、口感也得到了極大的改善20。3.4.2提高產(chǎn)品出率肉制品的保水

15、性是一項重要的質(zhì)量指標，它不僅影響制品的色香味、營養(yǎng)成分、多汁 性、嫩度等食用品質(zhì)，而且具有重要的經(jīng)濟價值。利用肌肉系水力這一潛能，在加工過程中 可以添加水分，提高出品率。J.F.Kerry以禽胸脯肉為原料，加入大豆蛋白和轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶， 制成肉餅，測定其蒸煮損失，利用響應(yīng)曲面法分析試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶添加量的 增加，蒸煮損失呈逐漸下降的趨勢21。分析其原因，主要是 - （Y -谷氨酰）賴氨酸 的G L肽鍵提高了制品中凝膠網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性使凝膠抗熱能力增強，從而產(chǎn)品能夠在熱處理 中降低蒸煮損失，提高產(chǎn)品出率。此外利用轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶處理香腸制品，可以避免香腸脫水 收縮現(xiàn)象的發(fā)生。3.4.3 改善

16、肉制品的質(zhì)構(gòu)良好的質(zhì)構(gòu)不僅是評定產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標，而且是影響消費者選擇的關(guān)鍵因素，因此 生產(chǎn)者常采用腌制、滾揉、斬拌以及添加淀粉等填料來改善肉制品的品質(zhì)，以期獲得良好的 彈性、切片性。為了證實轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶用于肉制品中所呈現(xiàn)的良好的功能特性，在原有工藝 不變的情況下，將不同劑量的轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶制劑應(yīng)用于火腿中，測定其抗斷強度和凹度，與 對照組比較發(fā)現(xiàn)，添加0. 2 %0 . 5 %的轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶制劑，即可達到明顯改善產(chǎn)品品質(zhì)的效果。在改善切片性上， 將轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶用于脫骨火腿中，即使降低添加蛋白用量，產(chǎn)品的原始風(fēng)味和切片性仍然能 夠很好地保持23 J4結(jié)束語食品酶產(chǎn)業(yè)是當(dāng)今最具有發(fā)展?jié)摿Φ男屡d產(chǎn)

17、業(yè)之一，酶工程在食品工業(yè)中已經(jīng)得到了 廣泛應(yīng)用。隨著基因工程等新技術(shù)的發(fā)展，酶工程應(yīng)用潛力有望進一步發(fā)揮。展望末來，這 種源于自然界自身的清潔技術(shù)在尋找創(chuàng)新、有經(jīng)濟效益和利于環(huán)保的方法，為遍及全球的工 業(yè)問題提供解決方案方面有著廣闊的應(yīng)用前景。參考文獻王榮輝，韋 航，韋朝英等.酶制劑在食品工業(yè)的應(yīng)用J.大眾 科技，2009(9)： 107-108.張海燕，等.微生物果膠酶研究進展J.釀酒科技，2006,(9) : 82 - 85.賈月，等.果膠酶分離純化及分析方法的研究進展J.工業(yè)微生物，2005, 35 (1) : 55 - 58.S W PEARCE, P M N ielsen, M W

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