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..酶工程在食品工程中的開發(fā)應(yīng)用系部:安全工程系學(xué)生姓名:張開科專業(yè)__2014級(jí)食品營養(yǎng)與檢測學(xué)號(hào):1401050204指導(dǎo)劉振平..酶工程在食品工業(yè)中的開發(fā)應(yīng)用食品營養(yǎng)與檢測學(xué)生:張開科導(dǎo)師:劉振平摘要:酶工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用,介紹酶工程在水解纖維素、生產(chǎn)功能性糖類、生產(chǎn)環(huán)狀糊精、干奶酪制品、釀酒工業(yè)中以及其他食品加工中中的應(yīng)用,從而對(duì)酶工程在新世紀(jì)發(fā)的展做出了展望酶工程技術(shù)就是利用了酶所具有的催化功能生產(chǎn)人類生活所需產(chǎn)品的技術(shù),其中包括了酶的生產(chǎn)與研制,酶和其細(xì)胞或細(xì)胞器的固定化技術(shù),酶分子的改造和修飾,以及生物傳感器。酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有高度專一性、高度受控性和高效催化功能的特殊蛋白質(zhì)。酶的催化作用可在在常溫、常壓下進(jìn)行,又有可調(diào)控性,酶工程技術(shù)在食品工業(yè)中是使用最廣泛的也是眾多行業(yè)中使用最早的生物技術(shù)在食品工業(yè)中應(yīng)用的典型代表可以說是酶在食品工業(yè)中的各種應(yīng)用。酶制劑在食品工藝中的應(yīng)用為新時(shí)代的食品工業(yè)注入了新的活力,開辟了新的發(fā)展方向,極大地推動(dòng)了新世紀(jì)食品生產(chǎn)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展。80年代末,就已經(jīng)研發(fā)出多種蛋白酶、脂肪酶,到目前為止,國際上食品工業(yè)酶的應(yīng)用超過了50多種。主要有、蛋白酶、淀粉酶、果膠酶、糖化酶、纖維素酶等。主要應(yīng)用于食品保鮮,瓜果蔬菜的加工、蛋白質(zhì)制品加工、淀粉生產(chǎn)以及改善食品品質(zhì)等。酶工程技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用不僅降低了生產(chǎn)成本,更提高了食品的質(zhì)量,還為食品工業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。關(guān)鍵詞:酶工程食品工業(yè)目錄TOC\o"1-6"\h\u29471第一章酶工程的概述3191.1酶工程的概念3209951.2酶工程的發(fā)展史3240591.3酶的主要用途412332第二章酶基本概念、命名及其分類594732.1酶的生產(chǎn)方法5233522.2酶的分類6137322.3酶的命名6157732.4酶的分離純化629864第三章微生物發(fā)酵產(chǎn)酶7257433.1產(chǎn)酶細(xì)胞的要求740803.2酶發(fā)酵生產(chǎn)常用的微生物7117753.3提高酶產(chǎn)量的措施732500第四章酶工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用8101414.1酶工程技術(shù)在乳品加工中的應(yīng)用8174654.2酶工程技術(shù)在果蔬加工中的應(yīng)用8120484.3魚肉制品的加工924372參考文獻(xiàn):9酶工程的概述1.1酶工程的概念酶工程是生物技術(shù)的重要組成部分,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷研究和發(fā)展,沒學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,使酶學(xué)基本原理與化學(xué)工程相結(jié)合,便形成了酶工程,酶工程又稱酶工程技術(shù),它是指酶的大批量生產(chǎn)和應(yīng)用的過程。1.2酶工程的發(fā)展史酶在工業(yè)中的應(yīng)用和生產(chǎn)的技術(shù)過程被稱為酶工程,主要是通過了預(yù)先設(shè)計(jì),有人工操作而獲得的大量所需的酶,并且創(chuàng)造出各種使酶催化功能最有效發(fā)揮的條件,隨著人類對(duì)酶的深入研究、酶提取技術(shù)的不斷涌現(xiàn),酶已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用,利用酶制劑改進(jìn)食品工業(yè)生產(chǎn)工業(yè),不僅提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率,還間的了生產(chǎn)成本。在20世紀(jì)七十年代以后,隨著固定化酶及其相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)生,酶工程才算正式登上了歷史的舞臺(tái)。目前固定化酶正日益成為國際工業(yè)生產(chǎn)的主力軍,在醫(yī)藥化工、食品輕工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護(hù)、能源開發(fā)、生命科學(xué)等領(lǐng)域發(fā)揮著重大的作用。不僅如此,特別是最近20來,由于計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、基因工程,蛋白質(zhì)工程等各種高新技術(shù)的高度發(fā)展,促使酶工程技術(shù)得到了快速的應(yīng)用和發(fā)展,各種研究新成果、新發(fā)明、新技術(shù)不斷出現(xiàn)使酶工程技術(shù)成為食品工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中的主角。眾所周知,酶在各種生物體內(nèi)的含量是極少的的,不管是哪個(gè)種類的酶,在細(xì)胞或組織中的含量都是極低的,這也是出于生物機(jī)體生命活動(dòng)平衡調(diào)節(jié)的需要??墒沁@樣一來,就極大的限制了直接利用天然酶更有效地解決很多化學(xué)反應(yīng)的可能性?;蚬こ?、蛋白質(zhì)工程、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)等高新科技的快速發(fā)展人么可以利用基因工程的方法可以解決這一難題。1.3酶的主要用途酶作為一種生物催化劑,已廣泛地應(yīng)用于輕工業(yè)的各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域。隨著酶工程不斷的技術(shù)性突破,在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、能源開發(fā)及環(huán)境工程等方面的應(yīng)用越來越廣泛。食品加工中的應(yīng)用酶酶工程技術(shù)在食品工業(yè)中最大的用途是乳制品加工,其次是淀粉加工、烘烤食品加工、果蔬食品及酒類發(fā)酵等。與之相關(guān)的各種酶如葡萄糖異構(gòu)酶、凝乳酶、淀粉酶、乳糖酶、蛋白酶等占據(jù)了一半以上的酶制劑市場。酶工程技術(shù)在食品市場發(fā)展的主要方向是幫助和促進(jìn)食物消化的食品,包括了促進(jìn)纖維素消化的酶〔纖維素酶,進(jìn)蛋白質(zhì)消化的酶〔胃蛋白酶、胰蛋白酶、菠蘿蛋白酶等,促進(jìn)油脂、脂肪消化的酶〔脂肪酶、酯酶等和促進(jìn)乳糖消化的酶〔乳糖酶等。輕化工業(yè)中的應(yīng)用酶工程技術(shù)在輕工業(yè)中的應(yīng)用主要包括了:毛皮工業(yè)、明膠制造、洗滌劑制造〔增強(qiáng)去垢能力、膠原纖維制造〔粘接劑、牙膏和化妝品的生產(chǎn)、造紙、廢水廢物處理和飼料、加感光材料生產(chǎn)等。醫(yī)藥上的應(yīng)用DNA重組技術(shù)的出現(xiàn)促進(jìn)了各種各樣有醫(yī)療價(jià)值的酶被大規(guī)模的生產(chǎn)。各種用于臨床治療的酶品種逐漸增加。酶除了作為醫(yī)學(xué)工程的某些組成部分而發(fā)揮醫(yī)療作用外,還可以用作常規(guī)治療。例如在體外循環(huán)裝置中,利用酶清除血液中的廢棄物,防止體內(nèi)酶控藥物釋放系統(tǒng)和血栓形成等。另外,酶作為醫(yī)療臨床體外檢測的試劑,可以準(zhǔn)確、快速、靈敏地測定體內(nèi)某些新陳代謝的產(chǎn)物,也將是酶在醫(yī)療上一個(gè)重要的應(yīng)用。能源開發(fā)在面對(duì)全世界新型能源的開發(fā)大趨勢下,利用酶工程技術(shù)或微生物從各類生物體中提取燃料也是人們目前正在進(jìn)行探尋的一條全新型路線。例如,利用農(nóng)作物、林業(yè)產(chǎn)物廢物、動(dòng)物中的半纖維素、木質(zhì)素、纖維素、淀粉等原料,制造氫、甲烷等氣體燃料以及乙醇和甲醇等液體燃料。第二章酶基本概念、命名及其分類酶是生物催化劑,它與非生物催化劑相比具有以下特性:〔1專一性,酶對(duì)反應(yīng)的底物都具有極高的專一性?!?活性可調(diào)節(jié)特性,酶的活性通過別構(gòu)調(diào)節(jié)、酶的合成與降解等來調(diào)節(jié)?!?酶的催化活性離不開輔基以及輔酶的作用。〔4催化效率高特性,比非酶催化反應(yīng)速度高幾個(gè)數(shù)量級(jí)?!?反應(yīng)所需要的條件溫和,在常溫常壓的條件下進(jìn)行催化反應(yīng)。2.1酶的生產(chǎn)方法〔1提取法直接從植物、動(dòng)物細(xì)胞或組織中將酶提取出來。提取法雖然簡單易行,但受原材料來源的限制比較大。注意事項(xiàng):溫度提取時(shí)溫度不宜太高,防止酶高溫失活。提取液的體積過量的提取液會(huì)使酶得濃度降低,不利于分離純化。PH在提取時(shí)PH值不能過高或過低,防止沒變性失活。④添加保護(hù)劑為了提高提取時(shí)的穩(wěn)定性,防止酶變失活?!?微生物發(fā)酵法微生物發(fā)酵法是20世紀(jì)50年代以來酶生產(chǎn)的主要方法。利用微生物細(xì)胞的生命活動(dòng)合成所需酶的方法稱為發(fā)酵法。微生物發(fā)酵法生產(chǎn)酶是現(xiàn)代酶生產(chǎn)的主要方法?!?化學(xué)融合法是20世紀(jì)60年代中期出現(xiàn)的新技術(shù)。成本比較高,而且只能合成那些已知化學(xué)結(jié)構(gòu)的酶?;瘜W(xué)融合法目前仍然停留在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)合成的階段。2.2酶的分類〔1氧化還原性酶:在體內(nèi)參與解毒、產(chǎn)能和某些生理活性物質(zhì)的合成,如:氧化酶、過氧化物酶、細(xì)胞色素氧化酶等。〔2水解酶:水解酶一般不需要輔酶,在體內(nèi)外起降解作用?!?轉(zhuǎn)移酶:參與核酸、糖、蛋白質(zhì)以及脂肪的代謝與合成的酶類?!?異構(gòu)酶:催化物質(zhì)分子異構(gòu)化的酶。2.3酶的命名酶的命名分為系統(tǒng)命名法與習(xí)慣性命名法。系統(tǒng)命名法:要寫出酶作用的基團(tuán)及其催化反應(yīng)的類型、酶作用的所有底物等詳細(xì)情況。習(xí)慣性命名法:由反應(yīng)的底物的名稱加上后綴"——ase"來命名。2.4酶的分離純化理想的提取和分離純化方法是在提高酶活度的同時(shí),要求酶的提取步驟少、成本低、回收率高,生產(chǎn)工藝簡單。酶在分離純化的過程中應(yīng)考慮到的是:純度級(jí)別、產(chǎn)品質(zhì)量要求、提取方法的經(jīng)濟(jì)性、提取時(shí)防止酶的損失:劑型的選擇等。酶的分離純化應(yīng)遵循的原則:<1>注意防止酶的失活和變性?!?原料的選擇要成本低、來源廣、穩(wěn)定性好、酶含量高、活力強(qiáng)等?!?建立適應(yīng)的檢測手段?!?細(xì)胞破碎。酶在提取時(shí)應(yīng)根據(jù)酶的溶解性質(zhì)和結(jié)構(gòu),懸著合適的溶劑,溶劑選擇的原則有以下幾點(diǎn):〔1采用經(jīng)預(yù)冷處理的溶劑,防止蛋白酶的失活變性?!?應(yīng)盡可能的保持PH穩(wěn)定,采用緩沖液?!?盡量多溶解所要溶解的蛋白酶。微生物發(fā)酵產(chǎn)酶3.1產(chǎn)酶細(xì)胞的要求隨著酶工程技術(shù)的發(fā)展和酶學(xué)研究的不斷深入,利用動(dòng)物、植物、微生物等細(xì)胞的生命活動(dòng)產(chǎn)酶的過程稱為酶得發(fā)酵生產(chǎn)。良種產(chǎn)酶細(xì)胞需要具備以下條件。產(chǎn)酶穩(wěn)定性好在通常條件下可以穩(wěn)定的進(jìn)行生產(chǎn)不容易退化,發(fā)生退化是可以通過復(fù)壯處理來恢復(fù)產(chǎn)酶的能力。沒得產(chǎn)量高可以通過含酶的富集培養(yǎng)、收集、條件優(yōu)化、分離純化等操作獲得。容易管理和培養(yǎng)產(chǎn)酶細(xì)胞適應(yīng)性強(qiáng)、易于控制、便于管理。安全可靠不會(huì)影響生產(chǎn)人員和環(huán)境,對(duì)生產(chǎn)應(yīng)用無毒無害。有利于分離純化要求其本身及其雜質(zhì)利于分離純化。3.2酶發(fā)酵生產(chǎn)常用的微生物大腸桿菌大腸桿菌可生產(chǎn)多種胞內(nèi)酶。米曲霉可用于生產(chǎn)蛋白酶和糖化酶等。黑曲酶黑曲霉可用于生產(chǎn)多種包內(nèi)酶和胞外酶。啤酒酵母用于轉(zhuǎn)化酶。3.3提高酶產(chǎn)量的措施〔1控制阻遏物的濃度有兩種分別是分解阻遏物和產(chǎn)物阻遏物?!?添加誘導(dǎo)物不同的酶具有不同的誘導(dǎo)物?!?添加產(chǎn)酶促進(jìn)劑指促進(jìn)產(chǎn)酶量但作用未闡明的物質(zhì)。酶工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用4.1酶工程技術(shù)在乳品加工中的應(yīng)用乳糖酶也稱為半乳糖苷酶,廣泛的存在于杏、桃蘋果等植物及乳酸桿菌、大腸桿菌、酵母進(jìn)和霉菌等微生物中,其作用是將乳糖分解為半乳糖和葡萄糖?!?防止乳糖結(jié)晶乳糖的溶解度比較低,在高濃度時(shí)會(huì)析出結(jié)晶體,在運(yùn)輸儲(chǔ)存中一些濃度較高的乳清會(huì)出現(xiàn)乳糖結(jié)晶,還有一些濃縮的乳制大的甜煉乳,由于析出乳糖結(jié)晶影響了產(chǎn)品的保藏和外觀。如果在乳清中加入乳糖酶或者在乳煉中加入少量的乳糖水解乳,可以增加產(chǎn)品的甜度減少蔗糖的用量還可以防止結(jié)晶現(xiàn)象的出現(xiàn)。乳凝固時(shí)間的縮短用乳糖酶制造酸乳核奶酪等可以加快酸化工程,有助于奶酪風(fēng)味核結(jié)構(gòu)的形成,并且可以縮短乳凝固的時(shí)間,奶酪的凝固以更堅(jiān)實(shí)?!?如糖水解乳的加工人在出生后腸道里面具有一種叫乳糖酶的酶類,但斷奶之后用其他的食物代替了母乳,乳糖酶的活性逐漸的減少了甚至到?jīng)]有乳糖酶的產(chǎn)生,因此會(huì)引起乳糖不耐癥。乳糖水解乳是利用了乳糖酶將乳糖水解加工而成的,是乳糖不耐癥的理想食品。4.2酶工程技術(shù)在果蔬加工中的應(yīng)用果膠酶、纖維素酶果膠酶存在于植物、真菌和某些細(xì)菌中,,水解聚半乳醛酸殘基α——1,4糖苷鍵形成了小分子的果膠,在果蔬工業(yè)加工中最常見,主要用于果酒和果汁的澄清加工中。纖維素酶具有很強(qiáng)的降解纖維素和果實(shí)細(xì)胞壁的功能。纖維素酶經(jīng)常與果膠酶協(xié)同作用進(jìn)行對(duì)果汁的澄清加工。〔1果汁澄清有些水果含有豐富的果膠如山楂、柑橘、草莓蘋果等,在壓榨果汁的工藝中,由于果膠產(chǎn)生了很高的黏性,所以會(huì)影響果汁的壓榨和澄清。通常在榨汁工業(yè)中壓榨過時(shí)是在果實(shí)破碎后添加少量的果膠酶和纖維素酶,能有效地加速果汁壓榨和澄清、提高出汁率,并且有效的縮短了壓榨的時(shí)間?!?板栗去皮、柑橘去囊衣利用酶法出去板栗的外皮能較好的保持果肉的形狀、營養(yǎng)成分、色澤及口感。傳統(tǒng)的柑橘罐頭去囊衣生產(chǎn)方法是利用酸或者是堿處理來去除囊衣,這種方法會(huì)對(duì)果肉造成破壞易形成殘留,耗水量也較大。利用果膠酶、半纖維素酶和纖維素酶的混合物,在適應(yīng)的條件下能有效的去處囊衣其處理的效果優(yōu)與酸堿法。除此之外,某些蔬菜、水果經(jīng)過纖維素酶的是當(dāng)處理可以提高其消化性并改進(jìn)口感。4.3魚肉制品的加工〔1>木瓜蛋白酶來源于番木瓜,其主要功能是催化肽類和蛋白質(zhì)的水解。目前食品工業(yè)中應(yīng)用比較廣的是通過它的蛋白質(zhì)分解活性,在肉制品加工中用于肉的嫩化。木瓜蛋白酶可使肌原纖維蛋白溶解加快,使肉滑嫩和松化,改善口感、促進(jìn)消化吸收,提高營養(yǎng)價(jià)值?!?轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶能催化蛋白質(zhì)之間產(chǎn)生交聯(lián)反應(yīng),可以應(yīng)用這一特性在肉制品加工過程中對(duì)一些價(jià)值低的碎肉進(jìn)行重組,提高肉制品的質(zhì)構(gòu)和外觀增加附產(chǎn)值。參考文獻(xiàn):[1]高振紅,岳田利,袁亞宏,等。果膠酶在果品加工中的應(yīng)用及其研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工,2007,94〔3:31-33[2]薛長湖,張永勤,李兆節(jié),等。果膠及果膠酶研究進(jìn)展[J]食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào),2005〔6:94-99[3]郭勇.酶的生產(chǎn)與應(yīng)用。北京:化學(xué)工業(yè)出版社,[4]尤華,陸兆新,馮紅霞,微生物原果膠酶的研究進(jìn)展[J]工業(yè)微生物,2002,32〔1:50-33[5]韓愛霞,任彥蓉果膠酶對(duì)枸杞中總黃酮的提取效果研究[J]食品科技,2009;34〔8:138-141[6]龐彩霞,金英姿.果膠酶在果蔬飲料中的應(yīng)用[J]XX農(nóng)業(yè)科技,2008〔1:81-82[7]百度百科[8]萬方數(shù)據(jù).XAMPP[DB/OL].://192.168.254.25:8080/C/Periodical.aspx[9]雷昌貴,孟宇竹,蔡花真,等,果膠酶對(duì)布朗李汁澄清效果的研究食品與藥品,2009,11〔5:37-38[10]任俊,曹飛,果膠酶澄清獼猴桃汁最佳工藝條件研究[J]中國食物與營養(yǎng),2008〔8:44-45[11]閆瑩,梁艷暉.果膠酶對(duì)香蕉汁澄清的

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