食品酶制劑的應(yīng)用與展望

食品酶制劑的應(yīng)用與展望

酶是生物細(xì)胞原生質(zhì)合成的一項(xiàng)高度加速的蛋白質(zhì)。由于它來(lái)自生物體，通常被稱為“生物催化劑”。由于酶具有催化的高效性、專一性和作用條件溫和等特點(diǎn),因而其應(yīng)用范圍已遍及工業(yè)、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、化學(xué)分析、環(huán)境保護(hù)、能源開(kāi)發(fā)和生命科學(xué)理論研究等方面。從生物(包括動(dòng)物、植物、微生物)中提取的具有生物催化能力的物質(zhì),輔以其他成分,用于食品加工過(guò)程和提高食品產(chǎn)品質(zhì)量的制品,稱為酶制劑。把專用于食品工業(yè)方面的酶制劑稱為食品酶制劑。目前,在食品行業(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。以酶品種分: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%;其次是乳制品工業(yè)占14%。酶制劑提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、節(jié)約原料和能源、保護(hù)環(huán)境等方面產(chǎn)生了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。1表面活性劑的選擇食品酶制劑之所以得到廣泛應(yīng)用,主要優(yōu)點(diǎn):(1)酶本身是一種蛋白質(zhì),無(wú)毒無(wú)味無(wú)臭。在加工過(guò)程中,不會(huì)影響食品的色香味,也不會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染,可采用加熱或其他方法來(lái)終止反應(yīng),十分方便。(2)酶作為催化劑,具有高度的底物專一性。只要選擇適當(dāng)?shù)拿?就可以有選擇的從食品中除去某種組分,或轉(zhuǎn)變成有用的產(chǎn)物。(3)酶催化反應(yīng)條件多在常溫常壓和非極端的pH值下進(jìn)行,使得產(chǎn)品的風(fēng)味和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值得到較好的保持。(4)食品酶制劑可以改進(jìn)食品加工技術(shù)、提高食品質(zhì)量、降低食品加工成本,增加產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。2食品酶法的類型和用途根據(jù)酶的作用范圍,可以將酶制劑大致分為糖質(zhì)分解酶、蛋白酶、脂肪分解酶、核酸分解酶、氧化還原酶等類型,詳見(jiàn)附表。3食品中酶的使用3.1酶制劑的應(yīng)用利用凝乳酶生產(chǎn)奶酪,淀粉酶可液化、糖化淀粉,促進(jìn)酵母菌的生長(zhǎng),進(jìn)而生產(chǎn)啤酒、酒精,如果利用棕櫚油與硬脂酸進(jìn)行酶交酯化,就可制得類似可可脂的產(chǎn)品———類可可脂或代可可脂。通過(guò)不同的淀粉酶分解淀粉,可以生產(chǎn)出麥芽糊精、麥芽糖漿、麥芽糖和果糖等甜味劑,分別用于糖果、冰淇淋、飲料等各類食品的加工。用橙皮苷酶和橙皮苷反應(yīng)可以生產(chǎn)橙皮素———F-葡萄糖苷二氫查耳酮,其是對(duì)人體安全的甜味劑,甜度為蔗糖的70～100倍。酶制劑還可以用于異麥芽低聚糖、海藻糖、帕拉金糖、低聚果糖、低聚木糖、大豆低聚糖等功能性低聚糖的制造。酶制劑在起酥油和人造奶油的生產(chǎn)方面也有很好的應(yīng)用。以大豆油為原料氫化生產(chǎn)出來(lái)的人造奶油會(huì)產(chǎn)生反式酸,已證明其對(duì)人體有害。利用酶制劑進(jìn)行酯交換生產(chǎn)則可以避免產(chǎn)生反式脂肪酸,目前已有企業(yè)開(kāi)始利用此技術(shù)進(jìn)行不含反式脂肪酸的人造奶油的生產(chǎn)。3.2做飲料的原料,提高產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)。面制品的變化,保酶制劑可以改善食品的色澤、風(fēng)味、品質(zhì)、產(chǎn)量。采用木瓜蛋白酶與外源性Ca2+激化劑嫩化并經(jīng)熟制等處理牛肉,就可得到色澤棕紅、口感脆嫩風(fēng)味良好的牛肉制品。大豆制品中含有不被胃腸道內(nèi)分解的水蘇糖和棉子糖,食用后感覺(jué)脹氣,在生產(chǎn)過(guò)程中加入水蘇四糖酶可分解上述低聚糖,避免食后會(huì)脹氣。利用禾本科植物種子芽中的醛脫氫酶可以消除豆腥味,使豆乳香甜可口。果汁、啤酒和茶飲料易產(chǎn)生渾濁沉淀,加入果膠酶可分解飲料中的果膠沉淀,提高產(chǎn)品的澄清度,同時(shí)增加產(chǎn)品色澤風(fēng)味的穩(wěn)定性、減少苦澀味。酶制劑還賦予了谷物食品新效能,它可以促進(jìn)酵母發(fā)酵、改善面筋網(wǎng)絡(luò)、提高面團(tuán)持氣性和耐醒發(fā)性、增大體積等。如脂肪酶用于面粉具有增筋和增白的雙重作用,提高面團(tuán)穩(wěn)定性和面制品表面光亮度,改善組織結(jié)構(gòu)。此外,酶制劑還可以延長(zhǎng)面制品的貨架期。面包、饅頭等制品放置一段時(shí)間后,會(huì)變干硬,失去原有的彈性口感,這就是面制品老化現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn),使用麥芽糖淀粉酶可以延緩老化,延長(zhǎng)面制品的貨架期。3.3葡萄糖氧化酶酶制劑保鮮的原理是利用酶的催化作用,防止或消除外界因素對(duì)食品的不良影響,從而保持食品原有的品質(zhì)。目前應(yīng)用較多的是葡萄糖氧化酶和溶菌酶的保鮮技術(shù)。葡萄糖氧化酶具有專一性抗氧化作用。它可以阻止或防止氧化作用的發(fā)生。如在啤酒加工過(guò)程中加入適量的葡萄糖氧化酶可以除去啤酒中的溶解氧和瓶頸氧,阻止啤酒的氧化變質(zhì),而且不會(huì)對(duì)啤酒中的其他物質(zhì)產(chǎn)生作用。因此葡萄糖氧化酶在防止啤酒老化、保持啤酒風(fēng)味、延長(zhǎng)保質(zhì)期有顯著的效果。溶菌酶可以水解細(xì)菌細(xì)胞壁肽聚糖的β-1,4糖苷鍵,導(dǎo)致細(xì)菌自溶死亡,并且溶菌酶在含食鹽、糖等的溶液中穩(wěn)定,耐酸性耐熱性強(qiáng),故常適合于各種食品的防腐。它對(duì)革蘭氏陰性菌、好氣性孢子形成菌、枯草桿菌、地衣型芽孢桿菌等都有抗菌作用。溶菌酶對(duì)人體完全無(wú)毒、無(wú)副作用,具有抗菌、抗病毒、抗腫瘤的功效,是一種安全的天然防腐劑?，F(xiàn)已用在新鮮果蔬、豆腐、嬰幼兒奶粉、酸奶、奶油、糕點(diǎn)、面條、飲料及乳制品防腐保鮮中廣泛應(yīng)用。3.4動(dòng)物蛋白和下腳料屠宰加工過(guò)程中產(chǎn)生的骨皮、脂肪及油渣等是低附加值的產(chǎn)物,常被當(dāng)作動(dòng)物飼料廉價(jià)出售,有些則無(wú)法加以利用,帶來(lái)儲(chǔ)放及環(huán)保等方面的問(wèn)題。利用酶制劑水解其中的動(dòng)物蛋白,將這些副產(chǎn)品加工成肉類抽提物,添加于火腿腸、香腸等肉制品中,可明顯改善肉制品的膠黏性、切割性和嫩度,有助于改善肉制品中蛋白質(zhì)分布的均一性,強(qiáng)化產(chǎn)品中蛋白質(zhì)含量,替代部分肉原料,可以節(jié)約成本。魚(yú)類加工產(chǎn)生的下腳料含有各種營(yíng)養(yǎng)成分,如蛋白質(zhì)、脂肪及含有大量鈣質(zhì),有很大的利用價(jià)值。利用酶制劑從魚(yú)下腳料中提取水解動(dòng)物蛋白(HAP),其水解度為82.6%。HAP是高檔的食品和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充劑,可作為蛋白質(zhì)和氨基酸強(qiáng)化劑應(yīng)用于營(yíng)養(yǎng)保健品,也適用于高檔調(diào)味品和湯料。3.5黃曲霉毒素的去除研究發(fā)現(xiàn)在Armillariellatabescens中存在著可以脫除黃曲霉毒素B1毒性的復(fù)合多酶體系,并從中分離出一種胞內(nèi)酶,并命名為黃曲霉毒素脫毒酶。研究表明,通過(guò)該酶的處理,黃曲霉毒素B1的毒性大大降低,艾母斯試驗(yàn)的結(jié)果也表明用該酶處理過(guò)的黃曲雷毒素B1致畸性極大降低。宋艷萍等對(duì)固定化真菌解毒酶對(duì)花生油中黃曲霉毒素B1的去除作用進(jìn)行研究,證明酶法解毒是一種安全、高效的解毒方法,對(duì)食品無(wú)污染、有高度的選擇性,且不影響食品的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。此外,酶制劑還可以用來(lái)測(cè)定某些用一般化學(xué)方法難于檢測(cè)的食品成分的含量或測(cè)定食品中某些特殊酶的活性及含量,具有準(zhǔn)確、快速、特異性和靈敏性等特點(diǎn)。4其他食品領(lǐng)域空白國(guó)際上食品酶制劑應(yīng)用最多的也是淀粉、乳制品行業(yè),而糕點(diǎn)、營(yíng)養(yǎng)功能食品和傳統(tǒng)日常食品的應(yīng)用則不到10%;我國(guó)食品酶制劑工業(yè)起步晚,雖然近年來(lái)有了較大的發(fā)展,但技術(shù)工藝、裝備、產(chǎn)品品種質(zhì)量水平依然較低,并且應(yīng)用規(guī)模很小,僅占整個(gè)酶制劑市場(chǎng)的10%,其應(yīng)用主要集中在淀粉、釀酒行業(yè),其他食品領(lǐng)域近乎空白。今后食品酶制劑的應(yīng)用可從以下幾方面進(jìn)行:一是降低酶制劑的成本?？梢圆扇￠_(kāi)發(fā)使用復(fù)合酶制劑、DNA重組技術(shù)提高酶產(chǎn)量、酶的固定化等手段。固定化酶可用于處理液態(tài)食品。價(jià)格昂貴的酶經(jīng)固定化后,可以重復(fù)使用降低成本。二是改進(jìn)當(dāng)今具有商業(yè)價(jià)值的酶。開(kāi)發(fā)耐熱、耐酸堿、對(duì)底物有特殊作用的酶以及將動(dòng)植物生產(chǎn)的酶改由微生物發(fā)酵方法來(lái)生產(chǎn),或者將還不能使用的微生物所產(chǎn)的酶改由安全菌種來(lái)生產(chǎn)。三是開(kāi)發(fā)新酶。如工業(yè)化生產(chǎn)海藻糖的海藻糖酶,它的主要作用是在惡劣環(huán)境條