第十一章 酶与食品质量安全

1、第十一章 酶与食品质量安全（2学时） 主要内容：主要内容：酶与食品质量安全酶与食品质量安全 1食品用微生物酶制剂的安全问题食品用微生物酶制剂的安全问题2酶制剂的安全评价酶制剂的安全评价3 酶具有改善食品品质和加工性能，酶在食品工业中的应用日益深入和广泛，极大地促进了酶制剂工业的发展。然而酶的来源及其性质也关乎食品质量安全，特别是随着生物技术的发展，通过基因工程手段改造部分微生物的基因，从而改变酶蛋白的基本结构，达到强化酶在某方面功能特性目的的做法已成为商业上成功的典范，同时，这种做法给食品酶的应用带来安全隐患。对食品工业用酶制剂生产及应用进行安全卫生管理，从而建立一套科学使用规范及酶制剂安全性

2、评价体系。1 酶与食品质量安全 酶存在于所有的新鲜食品当中，例如坚果、乳、奶油、干酪、新鲜水果和蔬菜、未烧煮的肉、鱼和蛋中都富含各种酶类。当人们食用这些食品时，相当数量的酶就摄入人体中。在摄入的酶中，不仅有动物和植物来源的，而且还有微生物来源的。在发酵和腌制食品中，例如干酪、酸奶、啤酒和腌黄瓜，就含有微生物来源的酶。 作为微生物来源的食品酶制剂，通常除了包括酶蛋白本身以外，还含有微生物的代谢产物，以及添加的保存剂和稳定剂。如果将加入食品中的酶看作为食品添加剂，那么就应该考虑到卫生和安全方面的问题。1.1 酶制剂作为食品添加剂进入食品的潜在危害 酶不仅来源于动植物，也有来源于微生物的，酶酶不仅来

3、源于动植物，也有来源于微生物的，酶与其他混与其他混入酶制剂的蛋白质入酶制剂的蛋白质，作为外源蛋白质在随同食品进入人体，作为外源蛋白质在随同食品进入人体后，有可能引起后，有可能引起过敏反应过敏反应，虽然目前还极少见这样的例子，虽然目前还极少见这样的例子，但在新的酶制剂出现时必须以予考虑。但在新的酶制剂出现时必须以予考虑。 另外，来源于微生物的酶制剂也可能带有毒素，必须选择另外，来源于微生物的酶制剂也可能带有毒素，必须选择那些那些不产生毒素的菌种来生产酶制剂不产生毒素的菌种来生产酶制剂，或检查每一批酶制，或检查每一批酶制剂以剂以确定其不含毒素确定其不含毒素。酶制剂作为食品添加剂使用时应符。酶制剂作

4、为食品添加剂使用时应符合国家标准合国家标准GB 2760食品添加剂使用卫生标准食品添加剂使用卫生标准的规定。的规定。 迄今为止，还没有充分的证据表明，用于食品工业中的酶是有害于人体健康的。此外，在大多数情况下，酶在加工中已失活，且在加工中失活的酶经进一步的单元操作是否尚存在于食品中，在很多情况下也是不确定的。因此在标签上注明添加的酶反而会引起误解。 1.2 酶催化有毒物质的产生 有时底物本身是无毒的，在经酶催化降解后变成有害物质。例如： 木薯含有生氰糖苷，虽然它本身并无毒，但是在内源糖苷酶的作用下，产生剧毒的氢氰酸。但提取淀粉时被分离出去。 十字花科植物的种子以及皮和根含有葡萄糖芥苷，葡萄糖芥

5、苷属于硫糖苷，在芥苷酶作用下会产生对人和动物体有害的甲状腺肿素，可用加热的方法使芥苷酶失活。1.3 酶作用导致食品中营养组分的损失 虽然在食品加工中营养组分的损失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忽视的。 例如：维生素的降解维生素的降解维生素的降解 （1）脂肪氧合酶催化胡萝卜素降解使面粉漂白，在其他食品如一些蔬菜的加工过程中脂肪氧合酶也参与了胡萝卜素的破坏过程。 （2）在一些用发酵方法加工的鱼制品中，由于鱼和细菌中的硫胺素酶的作用，使这些食品缺少维生素B。 （3）抗坏血酸是最不稳定的维生素，虽然抗坏血酸氧化酶能催化抗坏血酸氧化生成脱氢抗坏血酸，当脱氢抗坏血酸内酯进一步水

6、解生成2,3-二酮古罗糖酸后，Vc的活性才完全丧失。1.4 酶作用的解毒反应1.4.1去除食品中的抗营养因子 植酸以钙、镁、和钾盐的形式存在于豆类和谷类中，易于同膳食中的铁、锌和其他金属离子形成难溶的络合物，因而使人体吸收这些元素变得困难。 植酸酶能催化植酸水解成磷酸和肌醇，显著降低植酸和寡糖的含量。 近年植酸酶还用于酿造和饲料工业，以改善原料中磷的利用，以及用于去钾大豆蛋白食物的生产，成为肾脏病人蛋白质的来源。 1.4.2 水解牛乳中的乳糖水解牛乳中的乳糖 牛奶中所含的乳糖是一种双糖，因为分子太大，要在小肠中消化成较小的葡萄糖及半乳糖才能穿过肠壁进入血管中被吸收。但当小肠中的乳糖酶未能发挥作

7、用时，乳糖就在大肠内发酵，大约半小时至2小时内出现胀气、腹痛、呕吐或拉肚子等症状。乳糖不耐症是一种相当普遍的现象，特别是亚洲人的乳糖酶缺乏发生率高达90%以上。1.4.3 降低淀粉类食品高温产生丙烯酰胺含量 自从2002年4月瑞典斯德哥尔摩大学Margareta Tornqvist教授首次发现，在油炸或焙烤的马铃薯和谷物类食品中存在具有神经毒性的潜在致癌物丙烯酰胺。 欧美和日本等国对食物加工前的保存条件、加工温度对食品中丙烯酰胺含量的影响进行了研究，并提出减少丙烯酰胺的方法，如降低加工温度、体系pH值，减少原料中天门冬酰胺的含量等。瑞士科学家Vass等研究发现天天门冬酰胺酶门冬酰胺酶应用可降低

8、薄脆饼干70丙烯酰胺含量，但作用机理还有待于进一步深入分析和研究。 1.4.4 其他其他 另有研究发现，-葡萄糖基转移酶用于甜叶菊加工，可以脱苦涩味，黄曲霉毒素B1经黄曲霉毒素脱毒酶处理后毒性、致畸性极大降低。所有这些都证明酶法解毒是一种安全、高效的解毒方法，对食品无污染、有高度的选择性，且不影响食品的营养物质。1.5 酶作为现代食品质量与安全快速、灵敏分析的重要手段 如酶联免疫测定、PCR、生物传感器、酶抑制率法酶反应型：时间酶反应型：时间-温度指示器温度指示器 酶反应型指示器是根据食品不同的腐败类型将不同类型的酶加入ITIs的反应溶液中，通过酶对温度的敏感性和高效催化作用使溶液发生化学反应

9、并引起溶液pH的改变。其中，使用较多的一类为脂肪酶型脂肪酶型，其反应方程式如下脂肪酶pH指示剂、脂肪通过对比包装上的比色卡，消费者能了解此食品的新鲜程度。淀粉酶温度指示卡淀粉酶温度指示卡 水溶性淀粉与0.1molL的碘溶液按2：1的比例混合，充分变色后在54的温度下烘干并粉碎得到变色淀粉，淀粉酶按变色淀粉与淀粉酶混合物总质量的1535加入，加水量对指示卡的颜色变化没有显著影响。2 食品用微生物酶制剂的安全问题 1、培养基的残留物如霉变粮食的毒素，无机盐中的重金属 2、发酵过程中致病菌的污染沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌 3、发酵过程中非预期成分（毒素）的产生黄曲霉素、黄天精应对措施应对措施

10、从接种到培养过程中严防有害微生物的混入；严格选用培养基，并充分灭菌；提取提纯过程中符合食品生产操作规范；3酶制剂的安全评价 对酶制剂产品的安全性要求，联合国粮农组织（FAO）和世界卫生组织（WHO）食品添加剂专家委员会（JECFA）早在1978年WHO第2届大会就提出了对酶制剂来源安全性的评估标准。3.13.1酶制剂来源安全性的评估标准酶制剂来源安全性的评估标准 （1）来自动植物可食部位即传统上作为食品成份，或传统上用于食品的菌种所生产的酶，如符合适当的化学与微生物学要求，即可视为食品，而不必进行毒性试验。 （2）由非致病的一般食品污染微生物所产的酶要做短期毒性试验。 （3）由非常见微生物所产

11、生的酶要做广泛的毒性试验，包括实验动物的长期喂养试验。 这一标准为各国酶的生产提供了安全性评估的依据，即： （1）生产菌种必须是非致病性的， （2）不产生毒素、抗生素和激素等生理活性物质，菌种需经各种安全性试验证明无害才准使用于生产。 对于毒素的测定，除化学分析外，还要做生物分析。3.2 通过常规方法改造菌种得到的食品酶制剂，通常要考虑的安全因素包括通过常规方法改造菌种得到的食品酶制剂，通常要考虑的安全因素包括: 菌种产毒素的可能性和潜在的致病性 致过敏性和刺激性 致癌性和诱导突变性 影响生育和导致胎儿畸形 酶反应的产物 酶与其他食品成分之间的反应和酶对消费者的直接作用等。3.2.1潜在的产毒

12、素性 作为菌种必须具备基本的安全性，一般来说，菌是否具有潜在的产毒素的特性，尤其是那些通过口服起作用的毒素作为重点考虑的因素。 通常经口起作用的微生物毒素由特定的细菌和特定的放射菌产生，酵母一般不产生此类毒素。 放射菌产生的毒素一般是小分子量的有机分子，一般称作毒枝菌素，大多数毒枝菌素的毒性很强，而且它们中的多数毒素可以诱发慢性疾病(如癌症)。 细菌产生的经口起作用的生物毒素还可以引起食物中毒，此类毒素以蛋白质类物质的形式存在，能够引起快速的反应。 因此，在使用微生物酶制剂时，必须选择从不产生真菌毒素的菌种生产的酶，或者检查每一批酶制剂以确定是否含有真菌毒素。3.2.2潜在的致病性 一般来说，

13、明显的人类致病菌人类致病菌不能在食品酶制剂工厂的生产中应用，同时微生物也不可能在成品的酶制剂中存活。即便如此，作为常规的工业化操作规范，还是要通过动物模型来确定未知微生物未知微生物的潜在的致病危害。3.2.3安全菌株 国际食品与饮料咨询委员会（IFBC）认为，已确定无致病性、不产毒素的菌种，尤其是那些在安全用于食品酶制造方面具有悠久历史的微生物，即便它们经过传统的或导人DNA的改造，仍然是产生安全菌种系属的最优的选择。 建立一个安全的菌种还需彻底搞清楚寄主机体的特征，确保所有导入寄主机体的DNA的安全，保证整个改造寄主机体的过程适合食品生产的应用。3.2.4 工程化酶的安全性 蛋白质工程是通过改变蛋白质肽链内在的氨基酸的排列顺序从而影响蛋白质功能，可以通过化学诱变、紫外线辐射、菌种突变等诱导和随机诱变技术实现。另外，也可采用定点突变技术，该法是针对确定蛋白质功能的基因片断直接突变，从而获得所需的蛋白质功能。蛋白质分子修饰是否会对酶的安全性造成蛋白质分子修饰是否会对酶的安全性造成影响？影响？ 目前并无直接证据表明，酶的这种变化致使酶产毒素。事实上通过口