酶與食品安全和衛(wèi)生

第八章

酶與食品平安衛(wèi)生生物與食品工程學(xué)院食品酶學(xué)第九章酶與食品平安衛(wèi)生酶具有改善食品品質(zhì)和加工性能，酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用日益深入和廣泛，極大地促進(jìn)了酶制劑工業(yè)的開展。然而酶的來源及其性質(zhì)也關(guān)乎食品質(zhì)量平安，特別是隨著生物技術(shù)的開展，通過基因工程手段改造局部微生物的基因，從而改變酶蛋白的根本結(jié)構(gòu)，到達(dá)強(qiáng)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(shí)，這種做法給食品酶的應(yīng)用帶來平安隱患。對(duì)食品工業(yè)用酶制劑生產(chǎn)及應(yīng)用進(jìn)行平安衛(wèi)生管理，從而建立一套科學(xué)使用標(biāo)準(zhǔn)及酶制劑平安性評(píng)價(jià)體系是有必要的。酶與食品質(zhì)量平安的關(guān)系酶制劑的平安性評(píng)價(jià)酶制劑的平安衛(wèi)生管理第九章酶與食品平安衛(wèi)生9.1酶與食品質(zhì)量平安關(guān)系酶存在于所有的新鮮食品當(dāng)中，當(dāng)人們食用這些食品時(shí)，相當(dāng)數(shù)量的酶就攝入人體中。在攝入的酶中，不僅有動(dòng)物和植物來源的，而且還有微生物來源的。在發(fā)酵和腌制食品中，例如干酪、酸奶、啤酒和腌黃瓜，就含有微生物來源的酶。微生物來源的食品酶制劑，除了包括酶蛋白本身以外，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。如果將參加食品中的酶看作為食品添加劑，那么就應(yīng)該考慮到衛(wèi)生和平安方面的問題。一、酶作為食品添加劑進(jìn)入食品的潛在危害可能引起過敏反響：酶與其他混入酶制劑的蛋白質(zhì)，對(duì)人體而言屬外源蛋白，雖然目前還極少見這樣的例子，但在新的酶制劑出現(xiàn)時(shí)必須以予考慮?？赡軒в卸舅兀簩?duì)于來源于微生物的酶制劑，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(shí)應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2760?食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)?的規(guī)定。GB2760-2007局部?jī)?nèi)容迄今為止，還沒有充分的證據(jù)說明，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)情況下，酶在加工中已失活，且在加工中失活的酶經(jīng)進(jìn)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。因此在標(biāo)簽上注明添加的酶反而會(huì)引起誤解。一、酶作為食品添加劑進(jìn)入食品的潛在危害二、酶催化有毒物質(zhì)的產(chǎn)生在原始生物材料中，酶和底物處在細(xì)胞的不同部位當(dāng)生物材料破碎時(shí)，酶和底物的相互作用就有可能發(fā)生，其次，濕度、pH、溫度、輔酶和金屬離子等條件也是重要的。本身是無毒的底物，在經(jīng)酶催化降解后變成有害物質(zhì)。二、酶催化有毒物質(zhì)的產(chǎn)生木薯中的生氰糖苷在內(nèi)源糖苷酶的作用下，產(chǎn)生氫氰酸。消除：將木薯根切成小塊后徹底清洗，使組織中的微量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中的葡萄糖芥苷〔一種硫糖苷〕，在芥苷酶作用下會(huì)產(chǎn)生甲狀腺腫素。消除：可用加熱的方法使芥苷酶失活。例：生氰糖苷糖苷酶的作用下產(chǎn)生HCN例如，菜籽中的原甲狀腺腫素在芥苷酶作用下按下式水解：式中的甲狀腺腫素是由酶水解產(chǎn)物異硫氰酸酯環(huán)化而成的。甲狀腺腫素能使人和動(dòng)物體的甲狀腺代謝性增大例：菜籽中甲狀腺腫素的產(chǎn)生例：油菜籽餅粕的去毒可采用兩類方法在芥苷酶作用下，至少有三類終產(chǎn)物：①揮發(fā)性的異硫氰酸酯：②非揮發(fā)性的環(huán)化異硫氰酸酯，即甲狀腺腫素③水溶性的硫氰酸酯。因此，加工的條件必須按照終產(chǎn)物的物理化學(xué)性質(zhì)而變化。

用加熱的方法使芥苷酶失活，然后將完整的原甲狀腺腫素從組織中瀝出。三、酶導(dǎo)致食品中營(yíng)養(yǎng)組分的損失食品加工中營(yíng)養(yǎng)組分的損失一般是由于非酶作用所引起的，但是食品材料中一些酶的作用也是不能無視的。例如：維生素的降解維生素A的酶促降解損失脂肪氧合酶催化胡蘿卜素降解而使面粉漂白，顯然，此酶在其他食品中也存在。一些蔬菜的加工過程中也包括了胡蘿卜素的破壞過程。為了防止：在蔬菜凍結(jié)前的熱燙破壞其中的脂肪氧合酶。隔絕氧氣操作：果蔬在真空條件下枯燥時(shí)，胡蘿卜素和維生素A的損失比在有氧光照下枯燥時(shí)低得多。維生素B的酶促降解損失在一些用發(fā)酵方法加工的魚制品中，由于魚和細(xì)菌中的硫胺素酶的降解作用，使之缺少維生索B1。維生素B的酶促降解損失防止方法：新鮮制備的大蒜提取液中含有的蒜氨酸酶能將蒜苷轉(zhuǎn)變成蒜素：將大蒜提取液和硫胺素混合在一起，那么蒜素同硫胺素結(jié)合，形成具有VB1活力而不能作為硫胺素酶Ⅰ的底物的蒜硫胺素，使硫胺素得到保護(hù)。大蒜素的形成大蒜素對(duì)硫胺素的保護(hù)維生素C的酶促降解損失抗壞血酸是最不穩(wěn)定的維生素，在食品加工和保藏中，常由于酶或非酶的因素而被氧化?？箟难嵫趸改艽呋箟难嵫趸擅摎淇箟难?，但是后者易于通過溫和的復(fù)原作用重新轉(zhuǎn)變成抗壞血酸。當(dāng)脫氫抗壞血酸內(nèi)酯在中性或pH高于7.0條件下進(jìn)一步水解生成2，3—二酮古羅糖酸后，Vc的活性才完全喪失：酸性條件下，不會(huì)進(jìn)一步水解，因此Vc仍有活性VC的酶促失活果蔬中其他氧化酶也能通過間接作用破壞抗壞血酸例如：桔汁和香蕉泥的混合物中的多酚氧化酶，也可使抗壞血酸生成脫氫抗壞血酸，又由于香蕉泥的緩沖能力使桔汁的pH升高，最終導(dǎo)致脫氫抗壞血酸轉(zhuǎn)變成二酮古羅糖酸。維生素C的酶促降解損失四、酶的解毒作用1、植酸等抗?fàn)I養(yǎng)因子的去除植酸的去除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。大豆脹氣因子的去除α-D-半乳糖苷酶分解大豆低聚糖四、酶的解毒作用1、植酸等抗?fàn)I養(yǎng)因子的去除大豆中抗?fàn)I養(yǎng)因子處理方法在加熱處理豆類食物之前，先將它粉碎，并調(diào)成糊狀，然后在55℃和pH5.2條件下利用豆中內(nèi)源的植酸酶和α—D—半乳糖苷酶的活力，使豆中的植酸和α—D—半乳糖苷分解，這樣處理可以顯著地降低它們的含量。由于在豆類和谷類中植酸酶的活力通常是較低的，因此，可以外加植酸酶，例如富含植酸酶的小麥芽，以促進(jìn)植酸的分解。2、水解牛乳或其他乳制品中的乳糖由乳糖引起的乳糖不耐癥是一種相當(dāng)普遍的現(xiàn)象，特別是非洲人的乳糖酶缺乏發(fā)生率高達(dá)90%以上。工業(yè)上可以用乳糖酶或微生物預(yù)先對(duì)乳糖進(jìn)行分解低乳糖牛乳的生產(chǎn)：水解14-16h，水解率達(dá)50%以上四、酶的解毒作用3、單細(xì)胞蛋白質(zhì)資源中核酸的消除在快速生長(zhǎng)的細(xì)胞中，除了蛋白質(zhì)含量很高外，RNA和DNA的含量也很高，核酸的量相當(dāng)于蛋白質(zhì)的量的8-25％。如果直接攝入核酸，那么它在體內(nèi)降解為嘌呤堿、腺嘌呤和鳥嘌呤，然后再氧化成尿酸：尿酸在水中的溶解度很低，在人體內(nèi)不能進(jìn)一步降解，并且它僅局部地被排出體外。尿酸在體內(nèi)積累會(huì)引起關(guān)節(jié)炎病以及腎和膀胱結(jié)石。四、酶的解毒作用3、單細(xì)胞蛋白質(zhì)資源中核酸的消除酶促消除方法：熱處理方法：例如，將酵母細(xì)胞在68℃下熱處理幾秒鐘，然后在45℃下保溫2小時(shí)，最后在55℃保持1小時(shí)。這個(gè)過程可以激活內(nèi)源的核糖核酸酶，它能降解局部RNA生成的水溶性產(chǎn)物。外源酶處理方法：例如，牛核糖核酸酶能降解單細(xì)胞中的核酸。為了幫助外源酶滲透到細(xì)胞中去，需要將試樣在80℃下熱處理30秒鐘，這個(gè)方法一般能除去單細(xì)胞中3/4的核酸。四、酶的解毒作用3、單細(xì)胞蛋白質(zhì)資源中核酸的消除化學(xué)消除方法：雖然還可以用其他的化學(xué)方法除去單細(xì)胞蛋白質(zhì)中的核酸，但是以內(nèi)源酶和外源酶作用為根底的方法比較平安。四、酶的解毒作用4、蠶豆病因子的去除因食用蠶豆而引起的血球溶解貧血病稱為蠶豆病。這種病癥僅出現(xiàn)在血漿葡萄糖-6-磷酸脫氫酶〔G6PD〕水平很低的人群中。雖然對(duì)引起血球溶解貧血病確實(shí)切原因還不清楚，但是一般認(rèn)為，蠶豆中的毒素蠶豆病因子能使體內(nèi)G6PD缺乏更為嚴(yán)重。四、酶的解毒作用4、蠶豆病因子的去除蠶豆病因子屬于葡萄糖苷，即蠶豆嘧啶葡萄糖昔和蠶豆嘧啶核苷。它們能同蛋白質(zhì)牢固地結(jié)合，用加熱方法不易將它破壞，也不易用提取的方法將它從蠶豆中別離出來，甚至在蠶豆的別離蛋白質(zhì)中也能檢測(cè)出它們。蠶豆病因子在酸或β一葡萄糖苷酶作用下產(chǎn)生相應(yīng)的嘧啶堿，即香豌豆嘧啶和異烏拉米爾四、酶的解毒作用這些酚類堿是非常不穩(wěn)定的，在加熱的條件下快速地氧化降解。因此，可以采用先自溶，隨后熱處理的方法到達(dá)使蠶豆去毒的目的。實(shí)驗(yàn)證明，在室溫和pH6條件下將蠶豆粉浸泡在水中也能使它局部地去毒。5、其他α-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。以上實(shí)例證明酶法解毒是一種平安、高效的解毒方法，對(duì)食品無污染、有高度的選擇性，且不影響食品的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。四、酶的解毒作用酶作用除去食品中的毒素和抗?fàn)I養(yǎng)素五、酶用于食品平安檢測(cè)如酶聯(lián)免疫測(cè)定、PCR、生物傳感器、酶抑制率法9.2酶制劑的平安評(píng)價(jià)對(duì)酶制劑產(chǎn)品的平安性要求，聯(lián)合國(guó)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(huì)〔JECFA〕早在1978年WHO第2屆大會(huì)就提出了對(duì)酶制劑來源平安性的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。酶制劑來源平安性的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)來自動(dòng)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，如符適宜當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)與微生物學(xué)要求，即可視為食品，而不必進(jìn)行毒性試驗(yàn)。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(yàn)。由非常見微生物所產(chǎn)生的酶要做廣泛的毒性試驗(yàn)，包括實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的長(zhǎng)期喂養(yǎng)試驗(yàn)。這一標(biāo)準(zhǔn)為各國(guó)酶的生產(chǎn)提供了平安性評(píng)估的依據(jù)，對(duì)于微生物來源的酶，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)，經(jīng)各種平安性試驗(yàn)證明無害才準(zhǔn)使用于生產(chǎn)對(duì)于毒素的測(cè)定，除化學(xué)分析外，還要做生物分析。微生物來源的食品酶制劑的平安特性評(píng)價(jià)微生物來源的食品酶制劑的平安特性評(píng)價(jià)對(duì)于通過常規(guī)方法改造菌種得到的食品酶制劑，通常要考慮的平安因素包括: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(dǎo)突變性影響生育和導(dǎo)致胎兒畸形酶反響的產(chǎn)物酶與其他食品成分之間的反響和酶對(duì)消費(fèi)者的直接作用等。9.3、酶制劑的平安衛(wèi)生管理由于開展水平、飲食習(xí)慣等因素，各國(guó)對(duì)酶制劑的平安衛(wèi)生管理的方式與制度各有差異歐美等國(guó)開展較早，相對(duì)健全我國(guó)起步較晚，尚需完善有些國(guó)家尚未明確規(guī)定美國(guó)對(duì)酶制劑的管理制度有二種美國(guó)對(duì)酶制劑的管理制度有二種：一是符合GRAS〔Generalrecognizedassafe〕物質(zhì)；〔平安認(rèn)定食品添加物〕二是符合食品添加劑要求。被認(rèn)為GRAS物質(zhì)的酶，在生產(chǎn)時(shí)只要符合GMP(GoodManufacturingPractice)就可以?！擦己米鳂I(yè)標(biāo)準(zhǔn)、良好生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)〕美國(guó)對(duì)酶制劑的管理制度有二種申請(qǐng)GRAS要通過二大評(píng)估，即技術(shù)平安性和產(chǎn)品平安性試驗(yàn)結(jié)果的接受性評(píng)估。GRAS的認(rèn)可除FDA有權(quán)進(jìn)行外，任何對(duì)食品成份平安性具有評(píng)估資格的專家也可獨(dú)立進(jìn)行評(píng)估。而認(rèn)為食品添加劑的酶，在上市前須經(jīng)批準(zhǔn)，并在聯(lián)邦管理法典〔CFR，TheCodeofFederalRegulation〕上登記。美國(guó)對(duì)酶制劑的管理制度有二種在美國(guó)，用以生產(chǎn)食品酶的動(dòng)物性原料必須符合肉類檢驗(yàn)的各項(xiàng)要求，并執(zhí)行GMP

生產(chǎn)，而植物原料或微生物培養(yǎng)基成份在正常使用條件下進(jìn)入食品的殘留量不得有礙健康。所用設(shè)備、稀釋劑、助劑等都應(yīng)是適用于食品的物質(zhì)。須嚴(yán)格控制生產(chǎn)方法及培養(yǎng)條件，使生產(chǎn)菌不至成為毒素與有礙健康之來源。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)微生物食品酶制劑生產(chǎn)協(xié)會(huì)(AMFEP)于1994年根據(jù)英國(guó)化學(xué)法典〔FCC，F(xiàn)oodChemicalCodex〕的意見制訂酶制劑的最低化學(xué)與微生物指標(biāo)為：As＜3×10-6；Pb＜10×10-6；重金屬＜40×10-6；真菌毒素：陰性；抗生素：陰性；大腸菌群＜30/g；大腸桿菌：陰性/25g；沙門氏菌：陰性/25g；總活菌數(shù)＜50000/g。中國(guó)食品監(jiān)督檢驗(yàn)所制訂的指標(biāo)根本上參照以上標(biāo)準(zhǔn)制定。KOSHER食品認(rèn)證制度近年來世界食品市場(chǎng)推行KOSHER食品認(rèn)證制度，即符合猶太教規(guī)要求的食品制度。在美國(guó)不僅是猶太人，連穆斯林、素食者、對(duì)某些食物過敏的人，大多數(shù)也購(gòu)置KOSHER食品。按規(guī)定KOSHER食品中不得含有豬、兔、馬、駝、蝦、貝類、有翼昆蟲和爬蟲類的成份。加工KOSHER食品的酶制劑同樣要符合KOSHER食品的要求。故國(guó)外許多食品酶制劑都有符合KOSHlER食品的標(biāo)記。食品是否符合KOSHER要求由專門權(quán)威機(jī)構(gòu)審批，其標(biāo)準(zhǔn)比FDA還嚴(yán)。Kosher，意思是符合猶太教規(guī)的、清潔的、可食的，泛指與猶太飲食相關(guān)的產(chǎn)品。猶太人主要分布在以色列、俄羅斯、美國(guó)和加拿大等數(shù)十個(gè)國(guó)家，他們信奉猶太教。猶太教的飲食文化集中表達(dá)在它的?膳食法令?中。依據(jù)這一法令，他們有“五不食〞“一遵從〞“一禁止〞的食規(guī)。“五不食〞：不食動(dòng)物的血液；不食自死的動(dòng)物；不食牛羊后部的某些筋??；不食豬、兔、馬、駝、龜、蛇、蝦、貝、帶翼昆蟲與爬蟲、跳鼠和兇禽猛獸；一餐飯中不可同時(shí)食用肉品及奶品。“一遵從〞是:烹調(diào)必須遵從“特里法〞，即不能斷定是否潔凈的原料不做，烹調(diào)方法不正確的菜點(diǎn)不吃；符合教規(guī)的食品應(yīng)有kosher認(rèn)證標(biāo)志?！耙唤龚暿前蚕⑷?星期五日落至星期六日落)不可舉火做飯，以便摒除一切雜事和雜念去“修身養(yǎng)性〞；安息日的食品要提前一天備妥。目前，世界上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)2000多種酶，在食品工業(yè)中廣泛應(yīng)用的工業(yè)化生產(chǎn)的酶制劑約20多種，其中80%以上為水解酶類。以品種分：蛋白酶為60%，淀粉酶為30%，脂肪酶為3%，特殊酶為7%。以用途分：淀粉加工酶所占比例仍是最大為15%；其次是乳制品