酶與食品衛(wèi)生和安全的關(guān)系.ppt

1、第一章 緒言 第二章 酶活測定 第三章 酶的分離和純化 第四章 固定化酶 第五章 糖酶 第六章 蛋白酶 第七章 酯酶 第八章 過氧化物酶 第九章 多酚氧化酶 第十章 脂肪氧合酶 第十一章 葡萄糖氧化酶及其它酶 第十二章 酶在食品分析中的應用 第十三章 酶與食品衛(wèi)生和安全的關(guān)系,2011秋教學內(nèi)容,食品工業(yè)主要酶類及其應用特點,第十三章 酶與食品衛(wèi)生和安全的關(guān)系,主要內(nèi)容： 1、酶與食品質(zhì)量安全 2、酶制劑的安全評價,酶具有改善食品品質(zhì)和加工性能的作用，酶在食品工業(yè)中的應用日益深入和廣泛，極大地促進了酶制劑工業(yè)的發(fā)展。 酶的來源及其性質(zhì)也關(guān)乎食品質(zhì)量安全，特別是隨著生物技術(shù)的發(fā)展，通過基因工程手

2、段改造部分微生物的基因，從而改變酶蛋白的基本結(jié)構(gòu)，達到強化酶在某方面功能特性目的的做法已成為商業(yè)上成功的典范，同時，這種做法給食品酶的應用帶來安全隱患。 對食品工業(yè)用酶制劑生產(chǎn)及應用進行安全衛(wèi)生管理，從而建立一套科學使用規(guī)范及酶制劑安全性評價體系,1 、酶與食品質(zhì)量安全,其一，酶存在于所有的新鮮食品和發(fā)酵食品中。例如，堅果、乳、奶油、干酪、新鮮水果和蔬菜、未燒煮的肉、魚和蛋中都富含各種酶類。當人們食用這些食品時，相當數(shù)量的酶就攝入人體中。包括：動物、植物和微生物來源的酶。在發(fā)酵和腌制食品中，干酪、酸奶、啤酒和腌黃瓜，就含有微生物來源的酶。 其二，作為微生物來源的外源食品酶制劑，通常除了包括酶蛋

3、白本身以外，還含有微生物的代謝產(chǎn)物，以及添加的保存劑和穩(wěn)定劑。酶作為食品添加劑，應該考慮到其衛(wèi)生和安全方面的問題,1.1 酶制劑作為食品添加劑進入食品的潛在危害,酶與其他混入酶制劑的蛋白質(zhì)，作為外源蛋白質(zhì)在隨同食品進入人體后，有可能引起過敏反應。雖然目前還極少見這樣的例子，但在新的酶制劑出現(xiàn)時必須以予考慮。 另外，來源于微生物的酶制劑也可能帶有毒素，必須選擇那些不產(chǎn)生毒素的菌種來生產(chǎn)酶制劑，或檢查每一批酶制劑以確定其不含毒素。酶制劑作為食品添加劑使用時應符合國家標準GB 2760食品添加劑使用衛(wèi)生標準的規(guī)定,迄今為止，還沒有充分的證據(jù)表明，用于食品工業(yè)中的酶是有害于人體健康的。此外，在大多數(shù)情

4、況下，酶在加工中已失活，且在加工中失活的酶經(jīng)進一步的單元操作是否尚存在于食品中，在很多情況下也是不確定的。目前尚未明確標簽上是否需要注明所添加的酶,1.2 酶催化有毒物質(zhì)的產(chǎn)生,在生物材料中，酶和底物處在細胞的不同部位，僅當生物材料破碎時，酶和底物的相互作用才有可能發(fā)生，其次，濕度、pH、溫度、輔酶和金屬離子等條件也是重要的。有時底物本身是無毒的，在經(jīng)酶催化降解后可能產(chǎn)生有害物質(zhì),例如， 木薯含有生氰糖苷，雖然它本身并無毒，但是在內(nèi)源糖苷酶的作用下，產(chǎn)生氫氰酸。如果將木薯根切成小塊后徹底清洗，那么留在組織中的微量HCN在隨后的燒煮中就很容易揮發(fā)除去。 十字花科植物的種子以及皮和根含有葡萄糖芥苷

5、，葡萄糖芥苷屬于硫糖苷，在芥苷酶作用下會產(chǎn)生對人和動物體有害的甲狀腺腫素，可用加熱的方法使芥苷酶失活。 因此，食品加工的條件必須按照終產(chǎn)物的物理化學性質(zhì)而變化,1.3 酶作用導致食品中營養(yǎng)組分的損失,雖然在食品加工中營養(yǎng)組分的損失主要由于非酶作用所引起，但是食品材料中一些酶的作用也可能發(fā)生。例如：維生素的降解,維生素的降解,1）脂肪氧合酶催化胡蘿卜素降解使面粉漂白，在其他食品如一些蔬菜的加工過程中脂肪氧合酶也參與了胡蘿卜素的破壞過程。 （2）在一些用發(fā)酵方法加工的魚制品中，由于魚和細菌中的硫胺素酶的作用，使這些食品缺少維生素B1。 （3）抗壞血酸是最不穩(wěn)定的維生素，雖然抗壞血酸氧化酶能催化抗壞

6、血酸氧化生成脫氫抗壞血酸，當脫氫抗壞血酸內(nèi)酯進一步水解生成2,3-二酮古洛糖酸后，Vc的活性才完全喪失,1.4 酶作用的解毒反應,1.4.1 去除食品中的抗營養(yǎng)因子,植酸以鈣、鎂、和鉀鹽的形式存在于豆類和谷類中。易于同膳食中的鐵、鋅和其他金屬離子形成難溶的絡合物，因而使人體吸收這些元素變得困難。 植酸酶能催化植酸水解成磷酸和肌醇，顯著降低植酸的含量。 近年植酸酶還用于釀造和飼料工業(yè)，以改善原料中磷的利用，以及用于去鉀大豆蛋白食物的生產(chǎn)，成為腎臟病人蛋白質(zhì)的來源,1.4.2 水解牛乳中的乳糖 牛奶中所含的乳糖是一種雙糖，因為分子太大，要在小腸中消化成較小的葡萄糖及半乳糖才能穿過腸壁進入血管中被吸

7、收。但當小腸中的乳糖酶未能發(fā)揮作用時，乳糖就在大腸內(nèi)發(fā)酵，大約半小時至2小時內(nèi)出現(xiàn)脹氣、腹痛、嘔吐或拉肚子等癥狀。乳糖不耐癥是一種相當普遍的現(xiàn)象，特別是亞洲人的乳糖酶缺乏發(fā)生率高達90%以上,酶法低乳糖牛乳的生產(chǎn)工藝,水解14-16h，水解率達50%以上。 low-temperature / lactozymhydrolyzation technology低溫(乳糖酶）水解技術(shù)（LHT）。一般是在40度左右用乳糖酶將牛奶中的乳糖水解成葡萄糖和半乳糖，解決某些人群的乳糖不耐癥問題,1.4.3 降低淀粉類食品高溫產(chǎn)生丙烯酰胺含量,自從2002年4月瑞典斯德哥爾摩大學Margareta Tornqv

8、ist教授首次發(fā)現(xiàn)，在油炸或焙烤的馬鈴薯和谷物類食品中存在具有神經(jīng)毒性的潛在致癌物丙烯酰胺，有關(guān)丙烯酰胺的問題立即引起了全世界的廣泛關(guān)注。隨后英國、美國、加拿大等發(fā)達國家也開展了相關(guān)研究。許多國家和國際性機構(gòu)對丙烯酰胺在食品中形成機理、危害評估和消除方法等方面進行廣泛而深入研究,目前，淀粉類食品在加工中丙烯酰胺的生成機理的研究已有突破性進展；在食品貯藏和加工方法方面，歐美和日本等國對食物加工前的保存條件、加工溫度對食品中丙烯酰胺含量的影響進行了研究，并提出減少丙烯酰胺的方法，如降低加工溫度、體系pH值，減少原料中天門冬酰胺的含量等。瑞士科學家Vass等研究發(fā)現(xiàn)天門冬酰胺酶應用可降低薄脆餅干70

9、丙烯酰胺含量，但作用機理還有待于進一步深入分析和研究,1.4.4 其他 有研究發(fā)現(xiàn)，-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶用于甜葉菊加工，可以脫苦澀味；黃曲霉毒素B1經(jīng)黃曲霉毒素脫毒酶處理后毒性、致畸性極大降低。所有這些都證明酶法解毒是一種安全、高效的解毒方法，對食品無污染、有高度的選擇性，且不影響食品的營養(yǎng)物質(zhì),1.5 酶作為現(xiàn)代食品質(zhì)量與安全快速、靈敏分析的重要手段,如酶聯(lián)免疫測定、PCR、生物傳感器、酶抑制率法,2 、酶制劑的安全評價,對酶制劑產(chǎn)品的安全性要求，聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）和世界衛(wèi)生組織（WHO）食品添加劑專家委員會（JECFA）早在1978年WHO第2屆大會就提出了對酶制劑來源安全性的評估標準,

10、酶制劑來源安全性的評估標準,1）來自動植物可食部位，即傳統(tǒng)上作為食品成份，或傳統(tǒng)上用于食品的菌種所生產(chǎn)的酶，如符合適當?shù)幕瘜W與微生物學要求，即可視為食品，而不必進行毒性試驗。 （2）由非致病的一般食品污染微生物所產(chǎn)的酶要做短期毒性試驗。 （3）由非常見微生物所產(chǎn)生的酶要做廣泛的毒性試驗，包括實驗動物的長期喂養(yǎng)試驗,以上標準為各國酶的生產(chǎn)提供了安全性評估的依據(jù)，即生產(chǎn)菌種必須是非致病性的，不產(chǎn)生毒素、抗生素和激素等生理活性物質(zhì)，菌種需經(jīng)各種安全性試驗證明無害才準使用于生產(chǎn)。對于毒素的測定，除化學分析外，還要做生物分析,微生物來源的食品酶制劑的安全特性評價 對于通過常規(guī)方法改造菌種得到的食品酶制劑

11、，通常要考慮的安全因素包括,菌種產(chǎn)毒素的可能性和潛在的致病性 致過敏性和刺激性 致癌性和誘導突變性 影響生育和導致胎兒畸形 酶反應的產(chǎn)物 酶與其他食品成分之間的反應和酶對消費者的直接作用等,2.1 潛在的產(chǎn)毒素性,作為菌種必須具備基本的安全性。 一般來說，菌是否具有潛在的產(chǎn)毒素的特性，尤其是那些通過口服起作用的毒素作為重點考慮的因素。由于在商品酶制劑中不會含有活微生物，因此潛在的致病性不是重點考慮的因素，但是對酶制劑生產(chǎn)工廠的工人來說，這一點要尤為注意,2.2 潛在的致病性,一般來說，明顯的人類致病菌不能在食品酶制劑工廠的生產(chǎn)中應用，同時微生物也不可能在成品的酶制劑中存活。即便如此，作為常規(guī)的

12、工業(yè)化操作規(guī)范，還是要通過動物模型來確定未知微生物的潛在的致病危害。 區(qū)分致病性和偶然的感染非常重要，許多微生物可以通過寄主的免疫系統(tǒng)到達一定位置就可以產(chǎn)生感染。已有研究證實，無論寄主的健康與否，真正的致病性細菌可以侵入免疫系統(tǒng)，從而產(chǎn)生疾病和感染,另外，分清微生物自身作用和寄主對微生物的反應過程是非常重要的。研究表明，給動物注射已死的細菌會導致代謝紊亂，最終死于敗血病，因為注射的是已死的細菌不會產(chǎn)生病變，所以動物的死亡不是微生物的致病性引起的,2.3安全菌株,國際食品與飲料咨詢委員會（IFBC）認為，已確定無致病性、不產(chǎn)毒素的菌種，尤其是那些在安全用于食品酶制造方面具有悠久歷史的微生物，即便

13、它們經(jīng)過傳統(tǒng)的或?qū)隓NA的改造，仍然是產(chǎn)生安全菌種系屬的最優(yōu)的選擇。建立一個安全的菌種還需徹底搞清楚寄主機體的特征，確保所有導入寄主機體的DNA的安全，保證整個改造寄主機體的過程適合食品生產(chǎn)的應用,被篩選出的菌種通過誘變(如化學誘變、紫外線照射誘變)從而獲得產(chǎn)酶量高的菌種。 利用傳統(tǒng)的方法和基因技術(shù)可以減少和消除一些不想要的內(nèi)源酶和其他的物質(zhì)。 例如，許多微生物會分泌蛋白酶，雖然這一特征在特殊場合下是有用的，但它會造成目的酶水解，還有可能會對食品有不好的影響。因此，一些特殊的菌種被開發(fā)出來，它們的產(chǎn)蛋白酶的基因被去除或鈍化,2.4 工程化酶,蛋白質(zhì)工程是通過改變蛋白質(zhì)肽鏈內(nèi)在的氨基酸的排列順

14、序從而影響蛋白質(zhì)功能，可以通過化學誘變、紫外線輻射、菌種突變等誘導和隨機誘變技術(shù)實現(xiàn)。另外，也可采用定點突變技術(shù)，針對確定蛋白質(zhì)功能的基因片斷直接突變，從而獲得所需的蛋白質(zhì)功能,蛋白質(zhì)分子修飾是否會對酶的安全性造成影響,基因核苷酸的排列順序決定酶蛋白的氨基酸排列順序，從而決定酶的功能特性，同時還決定了酶蛋白的三維空間結(jié)構(gòu)。這有利于搞清楚酶在改進后相互之間的關(guān)系，也更進一步的為搞清楚結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系提供了幫助,同一類或同一大類的微生物來源的酶維持原有的三級結(jié)構(gòu)和酶的特征，但在穩(wěn)定性、專一性等方面的特定功能有所不同。 目前并無直接證據(jù)表明，酶的這種變化致使酶產(chǎn)毒素。 事實上通過口服起作用的生物毒素相對數(shù)以千計的食物蛋白來說非常少，而且生物毒素的結(jié)構(gòu)和作為商品的食品酶在結(jié)構(gòu)上差異很大,有進一步的研究表明，同一類和同一大類的酶通過上述所有的技術(shù)改造，它們?nèi)匀槐３衷械奶卣魅S結(jié)構(gòu)和催化功能。因此，工程酶表現(xiàn)出的不同與自然界中觀察到的情況非常相似,酶的結(jié)構(gòu)和功能實驗表明，通過改造酶而獲得某種功能不致使酶具有產(chǎn)毒性。正是如此，對于僅在理淪上推測有危險的工程酶進行毒理學的測試要非常慎重，對于那些通過同一系統(tǒng)向同一寄主導入基因的方法獲得系列產(chǎn)品，對一些附加產(chǎn)品作進一