理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用課件

1、理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用第12章酶在食品科學(xué)工程中的應(yīng)用理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用食品加工過程中，如何保持食品的色、香、味是非常重要的問題。理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用酶制劑用于食品加工中的優(yōu)點：n酶制劑本身具有安全性,不會有任何有害的殘留物質(zhì)。酶來自于自然，來自于生命體，如微生物、植物、動物，它是一種蛋白質(zhì)。n酶的催化反應(yīng)具有高度專一性和高效性。n酶的反應(yīng)條件溫和，對營養(yǎng)物質(zhì)損傷低，因此可以保證食品的營養(yǎng)。 n提高食品質(zhì)量，許多酶制劑可作為食品原料的品質(zhì)改良劑n改善食品風(fēng)味、顏色等，而且不會引起食品結(jié)構(gòu)、物理狀態(tài)和風(fēng)味等的變化。理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)

2、用第1節(jié)酶在淀粉類食品生產(chǎn)中的應(yīng)用n淀粉類食品是指含大量淀粉或以淀粉為主要原料加工而成的食品，是世界上產(chǎn)量最大的一類食品。n主要應(yīng)用酶：-淀粉酶、-淀粉酶、糖化酶、支鏈淀粉酶、葡萄糖異構(gòu)酶等。n淀粉可以通過酶水解作用生成糊精、低聚糖、麥芽糊精和葡萄糖等產(chǎn)物，這些產(chǎn)物又可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為其他產(chǎn)物。理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用n一、酶在制糖工業(yè)中的應(yīng)用n二、酶在焙烤食品中的應(yīng)用n三、酶在面條加工中的應(yīng)用理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用一、酶在制糖工業(yè)中的應(yīng)用液化：液化：用用- -淀粉酶淀粉酶將淀粉轉(zhuǎn)化為糊精和低聚糖。將淀粉轉(zhuǎn)化為糊精和低聚糖。糖化：用糖化：用糖化酶糖化酶（又稱（又稱葡萄糖淀

3、粉酶葡萄糖淀粉酶）將糊精和低聚糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖。）將糊精和低聚糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖。 淀粉的液化和糖化均在酶作用下進(jìn)行，又稱雙酶法淀粉的液化和糖化均在酶作用下進(jìn)行，又稱雙酶法(double enzyme (double enzyme hydrolysis method)hydrolysis method)。1、雙酶法生產(chǎn)葡萄糖(1)工藝流程理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用17532蒸汽淀粉堿液氯化鈣-淀粉酶糖化酶雙酶法制糖工藝流程圖雙酶法制糖工藝流程圖水回91213141516181-調(diào)漿配料槽 2，8-過濾器 3，9，14，17-泵 4，10-噴射加熱器 5-緩沖器 6

4、-液化層流罐7-液化液貯罐 11-滅酶罐 12-板式換熱器 13-糖化罐 15-壓濾機(jī) 16-糖化暫貯槽 18-貯糖槽理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用酶作用條件水解位置水解次序 水解產(chǎn)物液化淀粉酶pH6.0-7.085-901，4糖苷鍵無先后次序葡萄糖、麥芽糖、麥芽三糖、異麥芽糖、低聚糖糖化糖化酶pH 4.0-5.050-601，4和1，6糖苷鍵從非還原性末端開始葡萄糖理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用問題n是否液化時間越長越好？n液化之后為何要做滅酶處理？理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用2、酶法生產(chǎn)超高麥芽糖漿n以淀粉為原料經(jīng)-淀粉酶和-淀粉酶作用形成麥芽糖，麥芽糖含量的不同而有不

5、同的名稱，如飴糖、麥芽糖漿、高麥芽糖漿及超高麥芽糖漿等。n糖化時添加脫支酶水解支鏈淀粉的-1,6糖苷鍵，使之產(chǎn)生更多的麥芽糖。理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用酶法生產(chǎn)超高麥芽糖漿工藝流程問題：-淀粉酶液化程度的控制？-淀粉酶和脫支酶加入時間？理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用3、酶法生產(chǎn)高果糖漿果葡糖漿是用葡萄糖異構(gòu)酶催化葡萄糖異構(gòu)化生成果糖，而得到含有葡萄糖和果糖的混合糖漿。葡萄糖異構(gòu)酶生產(chǎn)果糖的技術(shù)可用于大規(guī)模生產(chǎn)果糖而取代蔗糖作為甜味劑。目前世界上淀粉糖的產(chǎn)量已達(dá)1000多萬t，其中有一半是果葡糖漿。理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用果葡糖漿的

6、生產(chǎn)工藝流程理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用4、啤酒發(fā)酵大麥糖漿的生產(chǎn)理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用二、酶在焙烤食品中的應(yīng)用n基本原料：面粉、酵母、水和食鹽，輔料是：砂糖、油脂、乳粉、改良劑以及其他乳品、蛋、果仁等。1、面包配方原料理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用n面粉的主要成分有淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、水、礦物質(zhì)以及少量的維生素和酶類。n面粉中絕大部分成分是淀粉，約占75，是由直鏈淀粉和支鏈淀粉組成的。淀粉在酸和酶的作用下，水解成糊精、高糖、麥芽糖和葡萄糖，參與美拉德反應(yīng)和焦糖化反應(yīng)，賦予面包良好的色澤和風(fēng)味，同時也為酵母提供食物。n小麥中的蛋白

7、質(zhì)（含量816）是構(gòu)成面團(tuán)中面筋的主要成分，在面包生產(chǎn)中起著重要作用。它由四種蛋白質(zhì)構(gòu)成：即麥谷蛋白、麥膠蛋白、麥球蛋白以及麥清蛋白，其中麥膠和麥谷蛋白是形成面筋的主要成分，兩種合計占蛋白質(zhì)總量的80左右。麥膠蛋白富于延伸性，而麥谷蛋白富于彈性。面筋的含量可以反應(yīng)面粉品質(zhì)的好壞，而面筋質(zhì)量則決定了面包的好壞。面筋的性能主要包括延伸性、彈性和可塑性幾個方面。好面筋的標(biāo)準(zhǔn)是彈性好，延伸性大，易于成型。2、面粉主要成分理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用3、面粉中的酶類n小麥中的酶對面粉的貯存和面包的生產(chǎn)起著一定的作用。這些酶主要有淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和氧化酶，以淀粉酶和蛋白酶的作用最大。n淀粉酶

8、主要包括淀粉酶和淀粉酶，通常面粉中淀粉酶足夠，而淀粉酶含量不足，需要額外人工加入（添加劑）。淀粉酶可以把淀粉水解成供酵母利用的糖，促進(jìn)發(fā)酵。n蛋白酶將蛋白質(zhì)分解成多肽和氨基酸，提高面包的色、香、味。n國外都把面粉中的淀粉酶活力為面粉質(zhì)量指標(biāo)之一。 理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用4、面包制作過程中相關(guān)的酶類n淀粉酶n淀粉酶n蛋白酶n乳糖酶n脂氧化酶(漂白天然色素)n纖維素酶、半纖維素酶、溶菌酶(保質(zhì)期相關(guān))理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用5、面包酵母中酶的改良 n第一個采用基因工程改造的食品微生物為面包酵母。由于第一個采用基因工程改造的食品微生物為面包酵母。由于把具有優(yōu)良特性的酶基因轉(zhuǎn)

9、移至該菌中，因此使該菌含有把具有優(yōu)良特性的酶基因轉(zhuǎn)移至該菌中，因此使該菌含有的麥芽糖透性酶的麥芽糖透性酶(maltose permease)(maltose permease)及麥芽糖酶及麥芽糖酶(maltase)(maltase)的含量比普通面包酵母高，在面包加工中所產(chǎn)的含量比普通面包酵母高，在面包加工中所產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w量也較高，從而制造出膨發(fā)性能良好、生的二氧化碳?xì)怏w量也較高，從而制造出膨發(fā)性能良好、松軟可口的面包產(chǎn)品。松軟可口的面包產(chǎn)品。理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用三、酶在面條加工中的應(yīng)用n傳統(tǒng)面條生產(chǎn)中的添加劑(改善面條品質(zhì)，提高商業(yè)價值)化學(xué)改良劑：增白劑、氧化劑、面筋增

10、強(qiáng)劑等如：溴酸鉀 (禁止使用)吊白塊（ NaHSO2CH22H2O ），可使面條韌性好、彈性強(qiáng)、不易斷裂和煮爛、色澤白、表面感觀好。易受熱分解為甲醛和二氧化硫，這兩種物質(zhì)對人體都有毒性。(禁止使用)n天然安全的添加劑-酶制劑理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用1、酶制劑的選用n面條的原料主要為糧谷原料，化學(xué)組成主要為淀粉和蛋白質(zhì)，以及少量的非淀粉碳水化合物和脂質(zhì)等。n工業(yè)化面條的加工和成型方法主要為壓延法和擠壓法。n酶制劑的選用主要考慮面條的原料組成和加工工藝。理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用2、氧化酶n主要包括：葡萄糖氧化酶、半乳糖氧化酶、脂肪氧合酶和一些過氧化物酶等n對面筋結(jié)構(gòu)和面團(tuán)流

11、變學(xué)性質(zhì)有一定影響，可望替代傳統(tǒng)的化學(xué)氧化劑，如溴酸鹽等。n葡萄糖氧化酶在面條加工中的作用機(jī)理為將葡萄糖氧化生成H2O2，從而將面筋蛋白中的-SH氧化為-S-S-，有助于面筋蛋白之間形成較好的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用n脂肪氧合酶是一種氧化還原酶，在氧氣的參與下，將順、順-1,4-戊二烯單元的不飽和脂肪酸（如亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸）及酯氧化，反應(yīng)產(chǎn)生具有氧化能力的H2O2。n在面條制作中添加脂肪氧合酶，能將面筋蛋白中的-SH氧化為-S-S-，增強(qiáng)面團(tuán)的筋力，同時消除面粉中蛋白酶的激活因子-SH，防止面筋蛋白水解。理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用3、脂肪酶n面粉

12、中含有1%2%的脂類，且大部分是甘油三酸酯，能被脂肪酶降解生成游離脂肪酸、甘油單酸酯和甘油二酸酯。n使面粉中的天然脂質(zhì)得到改性，形成脂質(zhì)、直鏈淀粉復(fù)合物，從而防止直鏈淀粉在膨脹和煮熟過程中的滲出現(xiàn)象。理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用3、谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶n通過催化轉(zhuǎn)酰基反應(yīng)，使蛋白質(zhì)或多肽之間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。n能夠促進(jìn)其它蛋白質(zhì)與面筋蛋白之間的交聯(lián)作用，通過強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來增強(qiáng)其粘彈性，賦予面條良好的韌性，并且可以使其韌性保持較長的時間，抑制面條煮沱或糊爛。蛋白質(zhì)分子經(jīng)TG作用模型 理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶以肽鏈中谷氨酰胺殘基的-羧酰胺基作為?；w，而?；荏w可以是：n

13、(1)多肽鏈中賴氨酸殘基的-氨基：形成蛋白質(zhì)分子內(nèi)和分子間的-(-谷氨酰)賴氨酸異肽鍵(圖a)，使蛋白質(zhì)分子發(fā)生交聯(lián)，從而改變食物的質(zhì)構(gòu)，改善蛋白質(zhì)的溶解性、起泡性、乳化性等許多物理性質(zhì)；(2)伯胺基：形成蛋白質(zhì)分子和小分子伯胺之間的連接(圖b)，利用該反應(yīng)可以將一些限制性氨基酸引入蛋白質(zhì)以提高其營養(yǎng)價值；(3)水：當(dāng)不存在伯胺時，水會成為?；荏w，其結(jié)果是谷氨酰胺殘基脫去氨基生成谷氨酸殘基(圖c)，該反應(yīng)可用于改變蛋白質(zhì)的等電點及溶解度。理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用n目前，商用面條酶制劑主要基于對蛋白質(zhì)或脂肪作用的酶。n實際上，淀粉也是決定面條品質(zhì)的主要因素，尋找合適的能夠作用于淀粉

14、或修飾淀粉的酶制劑應(yīng)該能取得很好的效果。n面條種類繁多，因原料品種及要求、制作過程、食用方法和產(chǎn)品形態(tài)存在差異，單獨(dú)使用某一種酶劑多存在一些不足。理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用課堂練習(xí)n簡述淀粉生產(chǎn)葡萄糖的酶解過程和其中酶的催化性能。 理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用第2節(jié) 酶在食品儲藏保鮮中的應(yīng)用n我國目前每年生產(chǎn)的果蔬從田間到餐桌損失率高達(dá)25%30%，年損失近800億元人民幣 。n發(fā)達(dá)國家果蔬損失率則普遍控制在5%以下，美國果蔬在保鮮物流環(huán)節(jié)的損耗率僅有1%2%。 n如何盡可能地保留食品原有的品質(zhì)特性始終是食品加工 、運(yùn)輸和貯存過程中的一個重要問題理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程

15、中應(yīng)用n目前，控制果蔬采后病害的最有效手段是冷藏結(jié)合化學(xué)殺菌劑處理。n化學(xué)殺菌劑殘留危害人類健康及植物病原菌對化學(xué)殺菌劑產(chǎn)生抗藥性。n酶制劑保鮮作為一種新型的保鮮技術(shù)正引起人們的極大關(guān)注理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用1、酶制劑保鮮技術(shù)n酶制劑保鮮技術(shù)是利用酶的催化作用， 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品質(zhì)與特性的技術(shù)。理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用2、酶制劑保鮮的特點n(1)無毒性。酶制劑本身無毒、無味、無臭，不會影響食品的安全和食用價值 n(2)高度催化性。酶制劑有高度催化性，用低濃度的酶也能使反應(yīng)迅速地進(jìn)行。如 l g 一淀粉酶晶體可以在65條件下，只需

16、 15 min即可使 2 t淀粉轉(zhuǎn)化為糊精。 理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用n(3)作用條件溫和。酶制劑作用所要求的溫度、pH值等作用條件都很溫和，不會損害食品的質(zhì)量。 n(4)對底物專一性。酶制劑對底物有嚴(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。 n(5)加熱可終止反應(yīng)。必要時可用簡單的加熱方法就能使酶制劑失活，終止其反應(yīng)，反應(yīng)終點易于控制。 理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用3、利用葡萄糖氧化酶保鮮1) 防止食品氧化除氧是食品保藏中的必要手段。n啤酒在溶解氧和瓶頸氧作用下的氧化變質(zhì)n白葡萄酒在多酚氧化酶的作用下變色n果汁中的VC因氧化而破壞n多脂食品中脂類因氧化

17、而酸敗n罐裝容器內(nèi)壁的氧化腐蝕等理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用2)添加方式n將葡萄糖氧化酶和其作用底物葡萄糖混合在一起，包裝于不透水而可透氣的薄膜袋中，封閉后置于裝有需保鮮食品的密閉容器中，當(dāng)密閉容器中的氧氣透過薄膜進(jìn)入袋中，就在葡萄糖氧化酶的催化作用下與葡萄糖發(fā)生反應(yīng)，從而達(dá)到除氧保鮮的目的 。n也可直接加入到罐裝果汁、酒、水果罐頭及色拉調(diào)料中，起到防止食品氧化變質(zhì)的作用理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用3)脫糖保鮮n生產(chǎn)脫水制品( 如蛋白粉、蛋白片等)，防止葡萄糖的羰基與蛋白質(zhì)的氨基發(fā)生 Ma i l l a r d反應(yīng)n葡萄糖氧化酶也可應(yīng)用于脫水蔬菜、 肉類及蝦類食品保鮮中，防止

18、因葡萄糖引起的褐變反 應(yīng)理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用4、利用溶菌酶保鮮n溶菌酶又稱胞壁質(zhì)酶或 N一乙酰胞壁質(zhì)聚糖水解酶， 可以水解細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖的 -l ,4糖苷鍵 ，導(dǎo)致細(xì)菌自溶死亡。n溶菌酶是一種堿性蛋白，無毒、無害、安全性高，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，耐酸性、耐熱性強(qiáng)，在含食鹽、糖等的溶液中穩(wěn)定。n對人體完全無毒、無副作用，是一種安全的天然防腐劑。理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用n1)乳制品的保鮮與強(qiáng)化：新鮮牛乳 約含 1 3 mg/ l O O m l ，人乳中含有4 0 m g / m l 溶菌酶。添加溶菌酶，強(qiáng)化嬰兒乳品。n2)低溫肉制品保鮮：使用濃度為肉重的0.01 0 .0 5 。使用方法為在肉塊進(jìn)行滾揉或進(jìn)行斬拌時加入。理學(xué)食品酶學(xué)12酶在食科與工程中應(yīng)用n3)水產(chǎn)品的保鮮：一些新鮮水產(chǎn)品( 如： 蝦、 魚等