酶在食品中的應(yīng)用PPT講稿

酶在食品中的應(yīng)用匯報(bào)人：張玉冬

通過(guò)合理開(kāi)發(fā)和應(yīng)用酶制劑及相關(guān)酶工程技術(shù)可有效提高食品原料的深加工程度、改進(jìn)食品的加工工藝以及改善食品的風(fēng)味和品質(zhì)，從而達(dá)到提高產(chǎn)品得率和質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。

目前，酶技術(shù)已廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，如食品保鮮、制糖工業(yè)、釀造工業(yè)、、焙烤工業(yè)、乳制品工業(yè)、水果蔬菜加工、肉類(lèi)及魚(yú)蝦類(lèi)加工、蛋品加工、天然食品添加劑的生產(chǎn)以及改善食品的品質(zhì)和風(fēng)味等諸多方面。一、在食品保鮮方面的應(yīng)用

食品在加工、運(yùn)輸和保鮮過(guò)程中，常易受到氧氣、微生物、溫度、濕度、光線(xiàn)等各種外界因素的影響，因使食品的色、香、味及營(yíng)養(yǎng)會(huì)發(fā)生變化，甚至導(dǎo)致食品敗壞，降低食品的食用價(jià)值。因此，食品保鮮已是食品加工、運(yùn)輸、保藏中的重要問(wèn)題，已引起食品行業(yè)的廣泛關(guān)注。

酶法保鮮技術(shù)就是利用酶的高效專(zhuān)一的催化作用，防止、降低或消除各種外界因素對(duì)食品產(chǎn)生的不良影響，進(jìn)而達(dá)到保持食品的優(yōu)良品質(zhì)和風(fēng)味特色，以及延長(zhǎng)食品保藏期的技術(shù)。

目前，葡萄糖氧化酶、溶菌酶等已應(yīng)用于罐裝果汁、果酒、水果罐頭、脫水蔬菜、肉類(lèi)及蝦米類(lèi)食品、低酒度、香腸、糕點(diǎn)、飲料、干酪、水產(chǎn)品、啤酒、清酒、鮮奶、奶粉、奶油、生面條等各種食品的防腐保鮮，并取得了較大進(jìn)展。二、在食品加工與生產(chǎn)方面的應(yīng)用

大多數(shù)用途是在原料的加工與食品的生產(chǎn)。應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：淀粉類(lèi)食品、蛋白質(zhì)類(lèi)食品、果蔬類(lèi)食品、乳制品、飲料、天然食品添加劑等。1、在淀粉食品的加工與生產(chǎn)方面的應(yīng)用2、在蛋白質(zhì)制品的加工與生產(chǎn)方面中的應(yīng)用3、在果蔬食品的加工與生產(chǎn)方面的應(yīng)用4、在釀酒工業(yè)中的應(yīng)用5、在焙烤食品制造中的應(yīng)用6、在乳制品工業(yè)中的應(yīng)用1、在淀粉食品的加工與生產(chǎn)方面的應(yīng)用淀粉類(lèi)食品是含有大量淀粉或以淀粉為主要原料加工的食品。淀粉在淀粉酶的催化下可以產(chǎn)生葡萄糖、麥芽糖、麥芽糖漿、麥芽糖醇、糊精、麥芽糊精、低聚糖、果糖等。或可以生成果葡糖漿、環(huán)狀糊精（通過(guò)葡萄糖異構(gòu)酶、環(huán)狀糊精葡萄糖苷轉(zhuǎn)移酶等的作用）現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于糖果、冰淇淋、飲料、面包等的加工。2、在蛋白質(zhì)制品的加工與生產(chǎn)方面中的應(yīng)用蛋白質(zhì)食品是一種以蛋白質(zhì)為主要原料加工而成的食品。以天然的大分子蛋白存在的蛋白質(zhì)往往不具有生物活性或加工性能較差，而經(jīng)過(guò)某些蛋白酶的水解后往往能夠提高其生物活性或加工性能。目前較常用的是蛋白酶和乳糖酶。3、在果蔬食品的加工與生產(chǎn)方面的應(yīng)用

在果蔬類(lèi)食品的生產(chǎn)過(guò)程中，為了提高產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量，常常使用各種酶。水果蔬菜加工用酶中最常用的有果膠酶、纖維素酶、半纖維素酶、淀粉酶、阿拉伯糖酶等。將酶制劑應(yīng)用于果蔬加工，主要有以下幾方面的作用。果蔬本身所含有的果膠、纖維素、淀粉和蛋白質(zhì)等是引起果蔬汁渾濁、褐變等不良因素的主要原因，以傳統(tǒng)的壓榨和過(guò)濾等生產(chǎn)工藝難以使果蔬汁達(dá)到較高品質(zhì)，并且營(yíng)養(yǎng)成分大量損失。而酶技術(shù)的應(yīng)用，不僅克服了傳統(tǒng)加工工藝的缺點(diǎn)，且大幅度增加了果蔬汁的品質(zhì)。在提高果蔬出汁率方面應(yīng)用最廣泛的酶是果膠酶，其次是纖維素酶。此外在增香、除異味、提取果膠、真空或加壓滲酶法處理完整果蔬和提取蔬菜汁中酶的應(yīng)用也非常廣泛。4、在釀酒工業(yè)中的應(yīng)用

1、啤酒工業(yè)中的應(yīng)用

啤酒以其特有的“麥芽的香味、細(xì)膩的泡沫、酒花的苦澀、透明的酒質(zhì)”為人們所喜愛(ài)。由于啤酒含有豐富的氨基酸和維生素,因此被稱(chēng)為“液體面包”。制麥芽大麥含有全麥啤酒釀造用到的所有的酶,現(xiàn)在企業(yè)用到大量的谷物作為替代品,所以需要外源酶。而利用現(xiàn)代酶工程技術(shù)與傳統(tǒng)啤酒釀造技術(shù)相結(jié)合,將提高啤酒質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本,增加企業(yè)效益。酶在啤酒生產(chǎn)中的作用主要有輔料液化、提高發(fā)酵度降低雙乙酰、改善麥汁過(guò)濾、增加α-氨基酸、提高啤酒穩(wěn)定性、改善膜過(guò)濾速度、消除雜菌污染、啤酒除氧等。2、白酒和黃酒工業(yè)中的應(yīng)用

白酒和黃酒產(chǎn)業(yè)是我國(guó)的一大傳統(tǒng)民族工業(yè),多年來(lái)為我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了較大貢獻(xiàn)?，F(xiàn)代的白酒和黃酒的生產(chǎn),既要保持原酒的風(fēng)味特色,又要提高出酒率、簡(jiǎn)化操作,這就要求傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝和現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合。目前,酶在這兩種酒的生產(chǎn)應(yīng)用中已經(jīng)很廣泛。釀酒工業(yè)中廣泛應(yīng)用的酶主要是糖化酶、液化酶、纖維素酶、蛋白酶、酯化酶等,具有酶活力強(qiáng)、用量少、使用方便等優(yōu)點(diǎn),適量添加可提高出酒率和品質(zhì)。糖化酶、液化酶是白酒黃酒釀造中主要用酶,目前流行的生料釀酒和液化法黃酒釀造也主要是利用這兩種酶直接將淀粉液化糊化糖化來(lái)代替蒸煮作用的原理,而通過(guò)酶的固定化技術(shù)將它們固定在載體上,效果更好,也是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。5、在焙烤食品制造中的應(yīng)用

在一些國(guó)家對(duì)用化學(xué)劑改良法將作出立法限制，這就意味著更需要用酶法工藝來(lái)生產(chǎn)受歡迎的產(chǎn)品。用作焙烤食品面粉來(lái)源的小麥和其他谷物含有一些天然存在的酶,這些酶對(duì)于谷物的發(fā)芽和生長(zhǎng)是必需的。這些酶在焙烤工藝中亦十分重要,沒(méi)有它們,焙烤加工便不可能。這些酶包括：淀粉酶、蛋白酶、脂肪氧合酶、乳糖分解酶等。6、在乳制品工業(yè)中的應(yīng)用

近年,

酶在乳品中的應(yīng)用已擴(kuò)展到更廣的領(lǐng)域?？偟膩?lái)說(shuō),當(dāng)前在乳制品生產(chǎn)中最常用、最重要的幾種酶為蛋白酶主要為凝乳酶、乳糖酶、乳過(guò)氧化物酶和脂肪酶等。酶在乳制品中最主要的應(yīng)用是蛋白酶的應(yīng)用,

特別是用凝乳酶加工干酪,

以及用乳糖酶將乳糖分解,

以提高有乳糖不耐癥的人對(duì)乳制品的消化力。乳過(guò)氧化物酶保鮮鮮奶和乳制品也已在國(guó)內(nèi)、國(guó)際得到了較廣泛的應(yīng)用。三、在食品添加劑方面的應(yīng)用

食品添加劑是指用于改善食品品質(zhì)和風(fēng)味，以及為防腐和加工工藝的需要而加入食品中的少量化學(xué)合成或天然物質(zhì)，現(xiàn)已成為現(xiàn)代食品行業(yè)中不可缺少的部分。

按照食品添加劑的功能不同，可以分為酸味劑、抗結(jié)劑、抗氧化劑、漂白劑、膨松劑、著色劑、護(hù)色劑、酶制劑、增味劑、營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑、防腐劑、甜味劑、增稠劑、香味劑等二十余類(lèi)。

隨著酶工程技術(shù)的迅速發(fā)展，作為高效、安全的生物催化劑，酶已在食品添加劑的生產(chǎn)中得到較為廣泛的應(yīng)用。四、D-塔格糖3-差向異構(gòu)酶

D-塔格糖3-差向異構(gòu)酶家族酶可催化醛酮糖C-3位的差向異構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)D-果糖向D-阿洛酮糖的轉(zhuǎn)化。D-塔格糖3-差向異構(gòu)酶家族酶因其底物專(zhuān)一性的不同,被分為D-塔格糖3-差向異構(gòu)酶(DTEase酶)和D-阿洛酮糖3-差向異構(gòu)酶(DPEase酶)兩類(lèi)。1、DTEase家族酶的微生物來(lái)源自1993年,日本學(xué)者第一次于PseudomonascichoriiST-24中發(fā)現(xiàn)一種可以催化己酮糖C-3位差向異構(gòu)化的酶,命名為D-己酮糖3-差向異構(gòu)酶。因其最適底物為D-塔格糖,后重新命名為DTEase酶。隨后,又發(fā)現(xiàn)另一種潛在的DTEase酶,該酶的最適底物為D-阿洛酮糖,可高效催化D-果糖與D-阿洛酮糖之間的轉(zhuǎn)化,因此被命名為DPEase酶。與DTEase酶相比,DPEase酶對(duì)果糖的差向異構(gòu)活性更高,具有更高的應(yīng)用價(jià)值,所以近年來(lái)研究主要集中在DPEase酶上。2、DTEase家族酶的酶學(xué)性質(zhì)微生物來(lái)源不同的DTEase家族酶具有不同的酶學(xué)性質(zhì)。雖然DTEase家族酶的氨基酸序列同源性不高(20%~62%),但DTEase家族酶都可以催化D-果糖和D-阿洛酮糖的相互轉(zhuǎn)化,其活性中心,金屬離子結(jié)合部位和底物結(jié)合位點(diǎn)的關(guān)鍵氨基酸殘基高度保守。

3、DTEase家族酶的蛋白質(zhì)工程來(lái)源于A.tumefaciens和C.cellulolyticum的DPEase酶及來(lái)源于P.cichorii的DTEase酶的晶體結(jié)構(gòu)被揭示。DTEase家族酶具有一個(gè)典型的TIM桶狀結(jié)構(gòu),由8個(gè)重復(fù)的β-折疊和α-螺旋單元構(gòu)成(β/α)8結(jié)構(gòu)。其中包含的金屬離子結(jié)合位點(diǎn)表明金屬離子在催化時(shí)對(duì)于底物結(jié)合有重要的作用可穩(wěn)定差向異構(gòu)化過(guò)程中生成的烯二醇中間產(chǎn)物。ClostridiumbolteaeD-阿洛酮糖3-差向異構(gòu)酶的蛋白質(zhì)工程與食品級(jí)表達(dá)江南大學(xué)食品生物技術(shù)2014.6五、

摘要糖尿病是一種世界性新興的疾病,嚴(yán)重威脅人類(lèi)的健康。研究表明,單一糖類(lèi)消耗成為糖尿病發(fā)病的主要因素之一。因此,利用低血糖應(yīng)答的甜味劑代替蔗糖成為預(yù)防糖尿病的有效方法。D-阿洛酮糖是D-果糖的C-3位差向異構(gòu)體,是一種己酮糖甜味劑,屬于稀有糖。D-阿洛酮糖的甜度為蔗糖的70%,但其能量?jī)H為蔗糖的0.3%,是食品中理想的代糖品。D-阿洛酮糖具有降低血糖、降低血脂、清除活性氧自由基和神經(jīng)保護(hù)等重要的生理功能。在食品加工過(guò)程中,可改善凝膠特性并可產(chǎn)生良好的風(fēng)味。D-阿洛酮糖在天然產(chǎn)品中存在較少,但生物催化新技術(shù)的開(kāi)發(fā)使D-阿洛酮糖的大規(guī)模生產(chǎn)成為可能。本研究前期利用鮑氏梭菌(Clostridiumbolteae)ATCCBAA-613進(jìn)行全細(xì)胞反應(yīng),確定該菌株具有催化D-果糖差向異構(gòu)生成D-阿洛酮糖的能力,無(wú)副產(chǎn)物產(chǎn)生。在此基礎(chǔ)上,對(duì)該鮑氏梭菌(C.bolteae)ATCCBAA-613全基因組中預(yù)測(cè)的DPEase酶基因進(jìn)行克隆、表達(dá);對(duì)DPEase酶進(jìn)行分離純化、酶學(xué)性質(zhì)、構(gòu)效關(guān)系及分子改造等方面進(jìn)行研究;實(shí)現(xiàn)DPEase酶在食品級(jí)宿主枯草芽孢桿菌Bacillussubtilis中表達(dá),并分別基于Cre/lox系統(tǒng)和反向篩選標(biāo)記mazF基因,成功構(gòu)建食品級(jí)表達(dá)系統(tǒng)。1、C.bolteaeD-阿洛酮糖3-差向異構(gòu)酶基因的克隆及其在大腸桿菌中的表達(dá)（1）、

C.bolteaeDTEase酶基因的擴(kuò)增（2）、PCR產(chǎn)物的克?。?）、C.bolteaeDTEase酶基因的測(cè)序及序列分析（4）、D-阿洛酮糖3-差向異構(gòu)酶表達(dá)質(zhì)粒的構(gòu)建（5）、誘導(dǎo)表達(dá)條件的優(yōu)化（6）、重組E.coli細(xì)胞催化D-果糖差向異構(gòu)化反應(yīng)（7）、D-阿洛酮糖的鑒定證明基因CLOBOL_00069所翻譯的假定蛋白,其關(guān)鍵序列與DTEase家族酶有很高的同源性,具有相同的保守序列,因此,EDP19602可能是一種DTEase家族酶。將質(zhì)粒pMD-CLOBOL_00069與載體pET-22b(+)分別用NdeI和XhoI酶切后,回收酶切產(chǎn)物的目的條帶純化后進(jìn)行連接,其構(gòu)建過(guò)程如圖2-8所示。載體pET-22b(+)帶有C末端His-Tag序列,利用pET-22b(+)表達(dá)的重組蛋白帶有6個(gè)His標(biāo)記,可利用Ni2+-ChelatingFaseFlow親和色譜柱進(jìn)行純化。2、C.bolteaeD-阿洛酮糖3-差向異構(gòu)酶的分離、純化及酶學(xué)性質(zhì)研究（1）、Ni2+-ChelatingSepharoseFastFlow親和層析（2）、Superdex200(10/300GL)凝膠層析純化結(jié)果（3）、Superdex200凝膠色譜確定C.bolteaeDPEase酶的分子量（4）、金屬離子對(duì)C.bolteaeDPEase酶酶活的影響（5）、C.bolteaeDPEase酶的最適pH及pH穩(wěn)定性（6）、C.bolteaeDPEase酶的最適溫度及熱穩(wěn)定性（7）、C.bolteaeDPEase酶的底物特異性及酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)研究（8）、C.bolteaeDPEase酶的平衡率C.bolteaeDTEase酶亞基分子量約為34kDa,比預(yù)測(cè)的分子量33kDa大約1kDa,可能是由于在其C端增加6個(gè)組氨酸標(biāo)簽。經(jīng)過(guò)Ni2+-ChelatingSepharoseFastFlow親和層析柱純化后,即可獲得較純的目的蛋白。計(jì)算得到目的蛋白分子量約為139kDa,說(shuō)明該DTEase酶可能是四聚體。此結(jié)果與來(lái)源于A.Tumefaciens和C.cellulolyticum等DTEase家族酶中的DPEase酶一致。該酶的最適反應(yīng)pH為7.0。中性環(huán)境下,酶活損失較低,在pH6.0~7.5的緩沖液中保持2h后,殘余酶活可在90%以上;而在偏酸或偏堿性環(huán)境下,其酶