中图版选修一 酶在食品加工中的应用 教案.docx

酶在食品加工中的应用 食品工业中重要的酶主要是水解酶及氧化还原酶。其来源包括动物、植物和微生物。 1、来源于动物的酶 主要是从动物的胃粘膜、胰脏和肝脏中提取得到。比如胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等。 2、来源于植物的酶 提供食品工业用酶的植物的品种较多，包括大麦芽、菠萝、木瓜、无花果和大豆粉等。如大麦芽中提取的-淀粉酶，木瓜中提取的木瓜蛋白酶等。 3、来源于微生物的酶 因为微生物存在物种多样性以及生产速度快的特点，因此由其所制得的酶制剂种类多、数量大、价格低、制备易且用途广。 比如用于酱油和面包制造中的曲霉蛋白酶，用于酿造和焙烤业中的中性蛋白酶等。一、水解酶-淀粉酶也称液化型淀粉酶，能使淀粉不规则地水解。它存在于动物的唾液、胰脏及植物的麦芽中。此外，霉菌和细菌也产生此酶。钙对其有活化作用，其最适ph为5-7，最适温度约40，一些细菌淀粉酶则达70。此酶在啤酒制造及面包品质改良上很重要，终产物为麦芽糖、葡萄糖和异麦芽糖。 -淀粉酶 能将淀粉从非还原端起，每次水解下一个麦芽糖单位。在各种植物组织中均可见，尤以大麦芽中为多，其热稳定性低于-淀粉酶。（加入脱支酶） 葡萄糖淀粉酶 从淀粉的非还原端起，每次水解下一个葡萄糖单位，终产物为葡萄糖和糊精，用于制糖等。最适ph=4-5，最适温度50-60。 淀粉酶对天然存在的完整淀粉粒作用较困难，应将淀粉粒糊化，破坏其结构后，对淀粉酶的作用才比较敏感。 现通过-淀粉酶、糖化酶和固定化葡萄糖异构酶，将玉米粉转化成含葡萄糖50、果糖42、其它糖8的反应物，称为高果糖浆或果葡糖浆。它的甜度与蔗糖相当，在饮料、食品生产中大量应用。一些发达国家高果糖浆的年产量已达几百万吨。果胶酯酶 能把果胶酯酸分解为果胶酸和甲醇，它存在于霉菌、细菌和植物中，以柑桔类水果和蕃茄中含量为多。果胶酶 能把多聚半乳糖醛酸（果胶酸）的-1，4-苷键水解。许多微生物及成熟水果中均有存在。此酶与水果、蔬菜的软化有关，它对果汁和果酒有澄清作用。脂肪酶 能把油脂（甘油三酸脂）水解为甘油和脂肪酸的酶。最适ph值为5.08.6。许多含脂食品如牛奶、奶油等的变质常常是由于其中所含脂肪酶的作用使游离脂肪酸增加所致。转化酶 能把蔗糖水解为-d-葡萄糖和-d-果糖，其产物称转化糖，最适ph为4.5-5.0。转化糖比蔗糖难结晶，常用于糖浆、人工蜂蜜等制造业。蛋白酶 能把蛋白质的肽链切断。木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶等植物蛋白酶可用于肉的软化和防止啤酒混浊等，霉菌蛋白酶用于面包工业以改良面筋性质。不同蛋白酶切断的肽键部分不相同，如胃蛋白酶切断芳香族氨基酸，胰蛋白酶切断碱性氨基酸。牛乳的酪蛋白若用胰蛋白酶分解则产生强烈苦味，这是因生成物为胰岛素和苯丙氨酸之故，若用羧肽酶分解，则无苦味。奶酪的品种多，味微苦，就与不同的酶解产物有关。 嫩肉粉中的蛋白酶制剂，含木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶或米曲霉蛋白酶。肌肉组织中含有胶原蛋白（纤维蛋白），该蛋白质分子中存在着交联键而使肌肉具有很强的机械强度。交联键分为两种：一种具有耐热的特性；另一种具有不耐热的特性。幼小畜禽肉中的胶原蛋白里不耐热的交联键较多，一经加热就会断裂，所以，幼小畜禽烹调后很易软化。年老畜禽肉中的胶原蛋白里耐热的交联键较多，经加热不易断裂，所以，年老畜禽烹调后不易软化。用嫩肉粉处理年老畜禽肉（通常是将嫩肉粉的浆液涂抹在肉块的表面或浸泡肉块），可以使这类肌肉中的胶原蛋白水解，使肌肉变软并且易于烹调。二、氧化还原酶 1. 葡萄糖氧化酶 使葡萄糖和o2作用生成葡萄糖酸，由霉菌产生，用于除去蛋白中的微量葡萄糖和果汁等中的溶解o2。2. 儿茶酚氧化酶 使酚类与o2作用，是水果，蔬菜等褐变的主要原因。广泛分布于植物界。3. 抗坏血酸氧化酶 能把抗坏血酸分解为脱氧抗坏血酸。广泛存在于植物中。 4. 脂氧化酶 能使亚油酸等不饱和脂肪酸和o2作用生成不饱和脂肪酸的过氧化物，最适ph约为6.3，与油脂的氧化酸败和胡萝卜素的破坏有关。固定化酶：将酶固定在不溶性载体上，可提高酶活及其稳定性，易于回收、可重复使用，使酶在工业化连续生产中的使用成为可能。固定化酶的制备法： 吸附法： 利用各种固体吸附，将酶或含有酶的菌体吸附在其表面上。 包埋法： 将酶或含有酶的菌体包埋在多孔载体中。 结合法：选择适宜的载体，使之通过共价键或离子键与酶结合在一起。 热处理法：将含酶细胞加热，使酶固定在载体内。第六节 酶制剂在食品工业中的应用 酶制剂用于食品加工中的优点： 酶制剂本身具有安全性,不会有任何有害的残留物质。酶来自于自然，来自于生命体，如微生物、植物、动物，它是一种蛋白质。 酶的催化反应具有高度专一性和高效性。 酶的反应条件温和，对营养物质损伤低，因此可以保证食品的营养。 提高食品质量，许多酶制剂可作为食品原料的品质改良剂 改善食品风味、颜色等，而且不会引起食品结构、物理状态和风味等的变化。一、酶在淀粉类食品生产中的应用 淀粉类食品是指含大量淀粉或以淀粉为主要原料加工而成的食品，是世界上产量最大的一类食品。 主要应用酶：-淀粉酶、-淀粉酶、糖化酶、支链淀粉酶、葡萄糖异构酶等。 淀粉可以通过酶水解作用生成糊精、低聚糖、麦芽糊精和葡萄糖等产物，这些产物又可进一步转化为其他产物。 1 酶在制糖工业中的应用 1.1 双酶法生产葡萄糖 (1)工艺流程 液化：用-淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖。 糖化：用糖化酶（又称葡萄糖淀粉酶）将糊精和低聚糖转化为葡萄糖。 淀粉的液化和糖化均在酶作用下进行，又称双酶法(double enzyme hydrolysis method)。 思考： 是否液化时间越长越好？液化之后为何要做灭酶处理？ 1.2酶法生产超高麦芽糖浆 以淀粉为原料经-淀粉酶和-淀粉酶作用形成麦芽糖，麦芽糖含量的不同而有不同的名称，如饴糖、麦芽糖浆、高麦芽糖浆及超高麦芽糖浆等。 糖化时添加脱支酶水解支链淀粉的-1,6糖苷键，使之产生更多的麦芽糖。酶法生产超高麦芽糖浆工艺流程问题：-淀粉酶液化程度的控制？-淀粉酶和脱支酶加入时间？ 1.3 酶法生产高果糖浆 果葡糖浆是用葡萄糖异构酶催化葡萄糖异构化生成果糖，而得到含有葡萄糖和果糖的混合糖浆。 葡萄糖异构酶生产果糖的技术可用于大规模生产果糖而取代蔗糖作为甜味剂。 目前世界上淀粉糖的产量已达1000多万t，其中有一半是果葡糖浆。果葡糖浆的生产工艺流程 1.4 啤酒发酵大麦糖浆的生产二、酶在焙烤食品中的应用 1、面包配方原料 基本原料：面粉、酵母、水和食盐，辅料是：砂糖、油脂、乳粉、改良剂以及其他乳品、蛋、果仁等。 2、面粉的主要成分 面粉的主要成分有淀粉、蛋白质、脂肪、水、矿物质以及少量的维生素和酶类。 面粉中绝大部分成分是淀粉，约占75，是由直链淀粉和支链淀粉组成的。淀粉在酸和酶的作用下，水解成糊精、高糖、麦芽糖和葡萄糖，参与美拉德反应和焦糖化反应，赋予面包良好的色泽和风味，同时也为酵母提供食物。 小麦中的蛋白质（含量816）是构成面团中面筋的主要成分，在面包生产中起着重要作用。它由四种蛋白质构成：即麦谷蛋白、麦胶蛋白、麦球蛋白以及麦清蛋白，其中麦胶和麦谷蛋白是形成面筋的主要成分，两种合计占蛋白质总量的80左右。麦胶蛋白富于延伸性，而麦谷蛋白富于弹性。面筋的含量可以反应面粉品质的好坏，而面筋质量则决定了面包的好坏。面筋的性能主要包括延伸性、弹性和可塑性几个方面。好面筋的标准是弹性好，延伸性大，易于成型。 3、面粉中的酶类 小麦中的酶对面粉的贮存和面包的生产起着一定的作用。这些酶主要有淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶和氧化酶，以淀粉酶和蛋白酶的作用最大。 淀粉酶主要包括淀粉酶和淀粉酶，通常面粉中淀粉酶足够，而淀粉酶含量不足，需要额外人工加入（添加剂）。淀粉酶可以把淀粉水解成供酵母利用的糖，促进发酵。 蛋白酶将蛋白质分解成多肽和氨基酸，提高面包的色、香、味。国外都把面粉中的淀粉酶活力为面粉质量指标之一。 4、面包制作过程中的相关酶类 淀粉酶、淀粉酶、蛋白酶、乳糖酶、脂氧化酶(漂白天然色素)、纤维素酶、半纤维素酶、溶菌酶(保质期相关) 5、面包酵母中酶的改良 第一个采用基因工程改造的食品微生物为面包酵母。由于把具有优良特性的酶基因转移至该菌中，因此使该菌含有的麦芽糖透性酶(maltose permease)及麦芽糖酶(maltase)的含量比普通面包酵母高，在面包加工中所产生的二氧化碳气体量也较高，从而制造出膨发性能良好、松软可口的面包产品。三、酶在面条加工中的应用 传统面条生产中的添加剂(改善面条品质，提高商业价值)化学改良剂：增白剂、氧化剂、面筋增强剂等如：溴酸钾 (禁止使用)吊白块（ nahso2ch22h2o ），可使面条韧性好、弹性强、不易断裂和煮烂、色泽白、表面感观好。易受热分解为甲醛和二氧化硫，这两种物质对人体都有毒性。(禁止使用) 天然安全的添加剂-酶制剂 1、酶制剂的选用 面条的原料主要为粮谷原料，化学组成主要为淀粉和蛋白质，以及少量的非淀粉碳水化合物和脂质等。 工业化面条的加工和成型方法主要为压延法和挤压法。 酶制剂的选用主要考虑面条的原料组成和加工工艺。 2、氧化酶 主要包括：葡萄糖氧化酶、半乳糖氧化酶、脂肪氧合酶和一些过氧化物酶等 对面筋结构和面团流变学性质有一定影响，可望替代传统的化学氧化剂，如溴酸盐等。 葡萄糖氧化酶在面条加工中的作用机理为将葡萄糖氧化生成h2o2，从而将面筋蛋白中的-sh氧化为-s-s-，有助于面筋蛋白之间形成较好的蛋白质网络结构。 脂肪氧合酶是一种氧化还原酶，在氧气的参与下，将顺、顺-1,4-戊二烯单元的不饱和脂肪酸（如亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸）及酯氧化，反应产生具有氧化能力的h2o2。 在面条制作中添加脂肪氧合酶，能将面筋蛋白中的-sh氧化为-s-s-，增强面团的筋力，同时消除面粉中蛋白酶的激活因子-sh，防止面筋蛋白水解。 3、脂肪酶 面粉中含有1%2%的脂类，且大部分是甘油三酸酯，能被脂肪酶降解生成游离脂肪酸、甘油单酸酯和甘油二酸酯。 使面粉中的天然脂质得到改性，形成脂质、直链淀粉复合物，从而防止直链淀粉在膨胀和煮熟过程中的渗出现象。 4、谷氨酰胺转胺酶 通过催化转酰基反应，使蛋白质或多肽之间发生交联反应。 能够促进其它蛋白质与面筋蛋白之间的交联作用，通过强化网络结构来增强其粘弹性，赋予面条良好的韧性，并且可以使其韧性保持较长的时间，抑制面条煮沱或糊烂。蛋白质分子经tg作用模型 谷氨酰胺转胺酶以肽链中谷氨酰胺残基的-羧酰胺基作为酰基供体，而酰基受体可以是： (1)多肽链中赖氨酸残基的-氨基：形成蛋白质分子内和分子间的-(-谷氨酰)赖氨酸异肽键(图a)，使蛋白质分子发生交联，从而改变食物的质构，改善蛋白质的溶解性、起泡性、乳化性等许多物理性质； (2)伯胺基：形成蛋白质分子和小分子伯胺之间的连接(图