酶在食品工业的应用

1、酶在食品工业的应用食品科学与工程071240313周敏摘 要： 本文介绍了酶在食品工业中的重要作用，展望了酶在食品工业的应用前景关键词：酶；食品工业；应用；前景The application of enzyme in food industryFood science and engineering 071240313 ZhouminAbstract： this article introduced the enzyme in the food industry, discussed the important role of the food industry development pro

2、spects.Keywords: enzyme,the food industry, application, prospect刖言酶是一类具有专一性生物催化能力的蛋白质。而从生物体中提取的具有酶活力的制品， 称为酶制剂。酶制剂是食品添加剂中发展迅速的行业，这是由于酶用作催化剂具有以下独特 的优点E:（1）可在常温常压和温和的酸、碱度下，高效地进行催化反应，有利于简化设 备，改善劳动条件和降低成本。（2）酶催化所需的活化能极低，催化效率远比无机催化剂 为高，（3）酶对作用底物有严格的专一性，因此可以从复杂的原料中加工某一成分，以制 取所需的产品，或者从某种物质中去除某一成分，（4）酶本身是蛋白

3、质，无毒，对酸碱度 较为敏感，可以简单地用调节酸碱度、改变反应温度或添加抑制剂等办法来控制酶反应的进 行。我国列入食品添加剂使用卫生标准GB2760-2007的酶制剂品种已有30多种，而日本食 品卫生法（新法）中，作为食品添加剂的酶已达76种，酶制剂在食品工业的许多领域得到 了广泛的应用。另外，酶制剂在日化、纺织、环境保护和饲料等行业也有着较广泛的应用W。 国际生物化学联合会把酶分成六大类氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类、合成酶类。与此同时，酶工程产业也在快速发展。1998年全世界工业酶制剂销售额 高达16亿美元，预计到2008年，销售额将达到30亿美元。自古以来，酶和食品

4、就有着 天然的联系，人们在生产各种食品时，有意无意就利用酶。近年来随着酶技术的发展，酶技 术在食品工业中得到了广泛地应用。酶与食品的关系在食品加工中，较好地保持食物的色、香、味和结构是很重要的。因此，在加工过 程中要避免引起剧烈的化学反应。酶的作用条件非常温和，因此，它是最适合用于食品加 工的催化剂。对食品科技工作者来说，如何合理地利用酶和控制酶，是值得认真研究和掌 握的重要课题。酶在食品保藏和加工中起着非常重要的作用。许多酶所催化的反应从作物 最初生长时就开始了。当它被采集作为食品时，生物体内酶的催化作用仍然继续进行着。 动物体死后，其合成代谢停止。而分解代谢加快，因此就会导致组织腐坏。但是

5、，这也并 不一定完全是件坏事，因为它可能会改善某些食品原料的风味。在大多数成熟的水果中，由 于某些酶的增加，会使得呼吸速度加快，淀粉转变为糖，叶绿素发生降解，细胞体积快速增 加。这些变化，对于水果风味的改善是有益的；而对蔬菜来讲，叶绿素的降解则是有害的 6。酶在食品工业中的重要作用近年来，采用酶工程还成功地将淀粉加工成饴糖、麦芽糖、高麦芽糖浆、麦芽糊精、 偶联糖（一种甜味环糊精）等各类淀粉糖产品，它们在食品工业中均起重要作用。例如：脂 肪酶在乳制品的增香、鱼片脱脂、食用油加工、洗涤剂添加酶、皮革毛皮绢纺脱脂、制药、 化工合成、污水处理、工具酶等口多种用途。而麦芽糖在缺少胰岛素的情况下也可被肝脏

6、吸 收，而不致引起血糖水平的升值，故可供糖尿病患者食用；由麦芽糖还原成的麦芽糖醇为发 热量最低的甜味剂，可供糖尿病、高血压、肥胖病人食用。麦芽糊精无臭、无味、无色、吸 湿性低、粘度高、溶解时分散性好，国外食品工业中都用它来改善食品风味；糖果工业中用 它调节糖度，并阻止蔗糖析晶和吸湿；饮料工业中用它作为增稠剂、泡沫稳定剂，还用于粉 末饮料制造，以加速干燥；制造固体酱油、汤粉时用它增稠并延长保质期，因它不易吸湿结 块。偶联糖用于食品中不易引起蛀牙，作为食品添加剂用以乳化、稳定、发泡、保香脱苦等酶在食品加工中的应用3.1酶在淀粉类原料加工中的应用在淀粉类原料的加工中，应用较多的酶是淀粉酶，糖化酶和葡

7、萄糖异构酶等。这些酶 主要来源于细菌，霉菌和种子的发芽，在食品工业中用于制造葡萄糖、果糖、麦芽糖、糊 精和糖浆等。在啤酒、白酒、黄酒、酒精及其谷氨酸等有机酸的生产中，酶主要用来处理发酵原料，使淀粉降解。表1酶在淀粉加工中的应用13产品名称酶促反应及酶制剂用途糖果糖果粉果、冰淇淋、速溶饮料改善制品风味广泛用于多种食品加工（欧美流行）食品、医药食品甜度为蔗糖的40%用于食品不会引起蛀牙冷饮低糖食品饴糖麦芽糊精麦芽糖浆（三糖、四糖）高麦芽糖浆（麦芽糖达60%）葡萄糖麦芽精与麦芽糖醇偶联糖（有果糖末端的甜糊精）果葡糖浆的果糖包括a 一淀粉酶，8 一淀粉酶细菌淀粉酶等生产工艺细菌a 一淀粉酶糖化型a -

8、淀粉酶a 一淀粉酶液化后，用8 一淀粉酶糖化。a 一淀粉酶（pH6.0，90C）糖化酶（pH5.0，55C）8 一淀粉酶，异淀粉酶配合使 用环糊精葡萄精基转移酶（CGTase）（在蔗精与淀粉共存时，可生成偶联糖） 葡萄糖异构酶（微生物酶）（可固定化使用）3.2酶在蛋品工业中的应用用葡萄糖氧化酶祛除禽蛋中含有的微量葡萄糖，是酶在蛋品加工中的一项重要用途。 随着顾客们质量意识愈来愈提高，蛋黄酱比起人造的乳化剂更受到食品加工企业青睐。能水 解蛋黄素的磷脂酶可提高蛋黄酱的乳化性能。Novo公司开发出从微生物中提取得到的新 一代磷脂酶，用以取代目前使用猪磷脂酶，可应用于禁食猪肉的穆斯林国家，其前景十分广

9、 阔5。通常蛋黄在高于60C的温度下会丧失乳化性质，而经酶改性处理后的蛋黄粉制成的 “耐热蛋黄”。可以承受7080C乃至更高的温度，大大提高了灭菌温度，从而提供了更 大的微生物安全范围。耐热的蛋黄酱也更能较好地适用于热带国家或用于热的食品如汉堡 包。3.3酶在乳品工业中的应用乳制品中的a -酪蛋白，p -酪蛋白，k -酪蛋白以及a -乳清蛋白，p -乳球 蛋白等都是TGase的良好底物，因而，TGase在乳制品工业中也有很高的应用价值14 。该 酶能够在较宽的pH范围内(pH615810)对乳品蛋白质进行交联。3.3.1干酪生产全世界干酪生产所耗牛奶达1亿多吨，占牛奶总产量的1/4。干酪生产的

10、第一步是将 牛奶用乳酸菌发酵制成酸奶，然后加凝乳酶k 一酪蛋白，在酸性条件下，Ca2+使酪蛋白凝 固，再经切块加热压榨熟化而成。凝乳酶取自小牛，全世界每年宰杀小牛多达4000万头。 自日本10多年前发现微生物凝乳酶后，现在85%的动物酶已由微生物酶所代替。微生物凝 乳酶本质为微酸性蛋白酶，只是凝乳作用强而蛋白分解作用弱而已，还会使少量酪蛋白分解， 形成苦味。现在采用基因工程将牛凝乳酶原生产基因植入大肠杆菌，已经表达成功，用发酵 法已可生产真正凝乳酶。在奶酪加工中添加一定量的溶菌酶可以防止中后期奶酪的后期起 泡、风味变差及不影响奶酪老化过程中奶酪基液的品质，同时，还能起到抑菌作用，不至引起 酪酸

11、发酵，这是其他防腐剂所无法比拟的15。在重制奶酪生产中，添加MTGase处理后，使乳 清蛋白和酪蛋白交联在一起，可以提高奶酪的质量，增加经济效益16 。3.3.2婴儿奶粉溶菌酶在婴儿体内可以直接或间接地促进婴儿肠道内双歧杆菌的增殖；可以促进婴 儿胃肠内乳酪蛋白形成微细凝乳,延长在肠道停留时间，有利于婴儿消化吸收;可以促进人工 喂养婴儿肠道细菌菌群的正常化;它还能够强化血清灭菌蛋白、Y 2球蛋白等体内防御因子, 以增强对感染的抵抗力，特别是对早产婴儿有预防体重减轻和消化器官疾病及增加体重的功 效，是婴儿食品及配方奶粉等的良好添加剂I。溶菌酶特别适合于巴氏杀菌奶的防腐，一般 在包装前加入30060

12、0 ppm 18 。人奶与牛奶区别之一在于溶菌酶含量的不同。奶粉中添 加卵清溶菌酶可防止婴儿肠道感染。3.3.3分解乳糖牛乳中含有5%的乳糖，乳糖是一种缺乏甜味且溶解度很低的双糖。有些人饮用牛 奶后常发生腹泻、腹痛等症状，这是由于体内缺乏乳糖酶所致。为了解决以上问题，采 用聚丙烯酰胺包埋法，将乳糖酶固定后再与牛乳作用，就可以制造不含乳糖的牛奶，这个 研究在美国极为盛行，在日本也很受重视，乳清是生产干酪的副产品，乳清中含有4%5% 的乳糖，先用固定化乳糖酶处理乳清，然后再经固定化葡萄糖异构酶作用，可使乳清的甜 度提高到蔗糖的甜度。3.4酶在肉类加工中的应用酶技术可以促使肉类嫩化。牛肉及其它质地较

13、差的肉（如老动物肉），其结缔组织和胶 原蛋白质及单性蛋白质含量高而且结构复杂。胶原蛋白是纤维蛋白，由副键连接成为具有很 强机械强度的组成，这种交联键可分为耐热和不耐热两种。幼动物的胶原蛋白中，不耐热交 联键多，一经加热即行破裂，肉就显得嫩；而老动物的肉因耐热键多，烹饪时软化较难，因 而显得肉质粗糙，难以烹调，口感亦差。采用蛋白酶可以将肌肉结缔组织中胶原蛋白分解， 从而成功地使肉质嫩化。在加入转谷氨酰胺酶的肌肉蛋白凝胶体系中，由于其催化横向结合 反应使得谷氨酰残基和赖氨酸残基结合形成 - （Y -谷氨酰）赖氨酸。形成的G L肽 键不仅构成凝胶网络上新的连接点，而且具有比二硫键更强的连接力，从而能

14、够使凝胶具有 更强的稳定性，赋予制品更加优良的品质四。3.4.1提高原料利用率肉制品是人们获得蛋白质的重要来源，而肉制品加工是食品加工业中的一个重要部分。 由于肉制品的高价格和人们对蛋白质充分利用的需要，人们总是希望能利用动物体的一切可 利用部分制成肉制品，其中面临的一个问题是如何将一些低价值的碎肉进行重组，改善其外 观、结构、风味，以提高营养价值和市场价值。Sakamoto和Soeda应用谷氨酰胺转胺酶处 理碎肉，将碎肉、淀粉、调味料和谷氨酰胺转胺酶混合，成型，从而做成肉丸、烧麦等，可 以大大地提高肉的利用率，且外观、质地、风味、口感也得到了极大的改善20。3.4.2提高产品出率肉制品的保水

15、性是一项重要的质量指标，它不仅影响制品的色香味、营养成分、多汁 性、嫩度等食用品质，而且具有重要的经济价值。利用肌肉系水力这一潜能，在加工过程中 可以添加水分，提高出品率。J.F.Kerry以禽胸脯肉为原料，加入大豆蛋白和转谷氨酰胺酶， 制成肉饼，测定其蒸煮损失，利用响应曲面法分析试验结果发现随着转谷氨酰胺酶添加量的 增加，蒸煮损失呈逐渐下降的趋势21。分析其原因，主要是 - （Y -谷氨酰）赖氨酸 的G L肽键提高了制品中凝胶网络的稳定性使凝胶抗热能力增强，从而产品能够在热处理 中降低蒸煮损失，提高产品出率。此外利用转谷氨酰胺酶处理香肠制品，可以避免香肠脱水 收缩现象的发生。3.4.3 改善

16、肉制品的质构良好的质构不仅是评定产品质量的重要指标，而且是影响消费者选择的关键因素，因此 生产者常采用腌制、滚揉、斩拌以及添加淀粉等填料来改善肉制品的品质，以期获得良好的 弹性、切片性。为了证实转谷氨酰胺酶用于肉制品中所呈现的良好的功能特性，在原有工艺 不变的情况下，将不同剂量的转谷氨酰胺酶制剂应用于火腿中，测定其抗断强度和凹度，与 对照组比较发现，添加0. 2 %0 . 5 %的转谷氨酰胺酶制剂，即可达到明显改善产品品质的效果。在改善切片性上， 将转谷氨酰胺酶用于脱骨火腿中，即使降低添加蛋白用量，产品的原始风味和切片性仍然能 够很好地保持23 J4结束语食品酶产业是当今最具有发展潜力的新兴产

17、业之一，酶工程在食品工业中已经得到了 广泛应用。随着基因工程等新技术的发展，酶工程应用潜力有望进一步发挥。展望末来，这 种源于自然界自身的清洁技术在寻找创新、有经济效益和利于环保的方法，为遍及全球的工 业问题提供解决方案方面有着广阔的应用前景。参考文献王荣辉，韦 航，韦朝英等.酶制剂在食品工业的应用J.大众 科技，2009(9)： 107-108.张海燕，等.微生物果胶酶研究进展J.酿酒科技，2006,(9) : 82 - 85.贾月，等.果胶酶分离纯化及分析方法的研究进展J.工业微生物，2005, 35 (1) : 55 - 58.S W PEARCE, P M N ielsen, M W

18、C hristensen, et al. Lipases for food ingredientsA.Annual Meeting and Food expoC. 2002. HYPERLINK /chubanwu/wenku/infoadm/info_detail.php?id=86 /chubanwu/wenku/infoadm/info_detail.php?id=86.刘慧清，李宏高.酶在食品工业中的应用.J.加工技术，2005(7):42-43.刘海洲，吴小飞，牛佰慧等.脂肪酶在食品工业中的应用与研究进展J.粮食加工， 2008 (33) :55-57.Kobashigawa Y, Kumeta H, Ogura K, Inagaki F (2009)Attachment of an NMR-invisible solubility enhancement tag using a sortase-mediated protein ligation method.JBiomol NMR 43:145 - 150GG伯厅.酶与食品加工3.北京：中国轻工业出版社，1991. 93-139.吕加平，肖锐.酶在食品工业中的开发利用J.食品研究与