食品酶学第七章课件

1、第七章酶在动物性食品加工中的应用 主要内容第一节 酶在肉制品和水产食品加工 中的应用第二节 酶在乳制品工业中的应用第三节 酶在蛋品加工中的应用 1 酶在肉制品和水产食品加工中的应用 一、蛋白质酶水解物的生产应用二、明胶的生产应用三、肉类的嫩化四、酶在水产品生产中的应用一、蛋白质酶水解物的生产应用1. 研究背景 蛋白质水解的目的提高营养价值、改善食品的品质、增加溶解度、除去异味以及毒性物质等。 水解蛋白质常用的方法：酸法、碱法和酶法。 蛋白质酶水解前后功能特性有显著不同，水解产物主要含有aa和多肽，其中含量最多的是多肽，多肽具有蛋白质无法比拟的营养价值。 水解蛋白质所用的酶为蛋白酶。 蛋白酶植物

2、蛋白酶动物蛋白酶微生物蛋白酶胰蛋白酶、胃蛋白酶 木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶 碱性蛋白酶和中性蛋白酶 常用的蛋白质是酪蛋白、乳清蛋白和大豆蛋白，另外还有明胶、鱼、小麦等。 通常动物性蛋白质酶水解物简称HAP，植物性蛋白质酶水解物简称HVP。 蛋白酶水解物性质：1）溶解性 。酶水解提高了原蛋白质的溶解性。这种溶解性增加的性质对低过敏性婴儿食品和含水解物营养食品的加工是非常重要的，常用于水果饮料的蛋白质强化。2）乳化性 。当蛋白质被酶水解后，在一定pH、离子强度和温度的条件下，水解物的分子量是决定乳化能力的主要因素。当水解度较低时，肽的分子量较大，能增加乳化力；但当水解度较高时，乳化能力下降。通常认为具

3、有20个以上aa簇的肽类具有良好的乳化性。 3）免疫原性。免疫原性是影响蛋白水解物在低过敏食品中应用的最重要功能特性，深度水解蛋白产物免疫原性降低，主要用于过敏婴儿食品中。为了消除过敏原，分子量超过5000Da肽段在这类食品中不应存在。 4）起泡性。搅打蛋清蛋白质的水分散系，形成泡沫，卵黏蛋白对泡沫有稳定作用。当卵清蛋白被酶水解后，在水解度较低或中等情况下，蛋清蛋白水解物的起泡性将增加，但随着水解度的进一步升高，起泡性有所降低，且泡沫稳定性下降。 疏水性苦味肽特点： a、肽中有一个或多个疏水性aa如缬氨酸、色氨酸、 异亮氨酸、酪氨酸等存在； b、疏水性aa一般位于肽的末端。 通过选择蛋白质、蛋

4、白酶及水解度是控制蛋白质水解物苦味的有效方法。3. 蛋白质酶水解物的生产和应用 （1）生产控制 水解通过水解参数如温度、水解时间、pH和AN/TN的比率（AN：水解物中的氨基氮；TN：整个底物的总氮量）来控制。 水解时蛋白质回收率、氨基酸组成和分布、分子量分布范围是水解产品较重要的指标。 衡量蛋白水解物效率可采用氮回收率、水解度等指标，以此来确定最佳的水解参数。（2）应用 蛋白质在等电点时的溶解度降低，限制了它作为营养强化剂的应用，而蛋白质酶水解物在等电点时溶解度增加，常用于水果饮料的蛋白质强化。 蛋白质酶水解物与蛋白质相比，黏度降低，这种流变学性质的变化使加工变得容易，如输送、搅拌、喷雾干燥

5、工艺的实施。2）运动员食品 运动员在长期的锻炼中容易疲劳，到一定时间，耐力训练使身体处于一种快速消耗状态，身体开始以肌肉蛋白作为能源，这意味着身体处于负氮平衡。 三种来源氮的摄取比较：（1）食用含有完整蛋白的食物（2）食用含肽的食物（3）饮用含肽饮料。完整蛋白使氮平衡恢复最慢，喝含肽饮料是最有效的消除疲劳的方法。3）减肥食品 肥胖与心血管、高血脂、高血压、糖尿病等疾病相伴，已成为当今的医学难题。 节食是减肥的一个重要方法，食用低能量减肥食品使身体处于饥饿状态，这使代谢发生改变。 含肽的食品可向身体提供足够的蛋白和少量其他热源而保持身体氮平衡，从而在减肥时能保持身体健康。二、明胶的生产应用 食用

6、后既不会使人发胖，也不会导致体力下降。明胶是胶原蛋白通过水解而制成的，是一种无脂肪的高蛋白，且不含胆固醇，是一种天然营养型的食品增稠剂。1. 明胶的组成和性质 组成明胶的蛋白质中含有18种氨基酸，其中7种为人体所必需。明胶中蛋白质的含量占82以上，是一种理想的蛋白源。明胶不溶于冷水，但可缓慢吸水膨胀软化，明胶可吸收相当于其重量5-10倍的水。 明胶可溶于热水，形成热可逆性凝胶，它具有极其优良的物理性质，如胶冻力、亲和性、高度分散性、低粘度特性、持水性等，因此明胶是一种重要的食品添加剂。2. 明胶的制法 明胶的生产方法有四种：碱法、酸法、盐碱法和酶法等。 至今在我国多数工厂采用碱法制取。欧美各国

7、80年代初期起就采用酶法来制取明胶。采用酶法代替碱法，可以使调制时间从几周缩短到不足一天。 酶法生产明胶的一般过程：用蛋白酶将原料酶解，用石灰处理，经中和、熬胶、凝胶、烘干而成。 酶可采用胰酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶等。 3.明胶在糖果中的应用 据报道，全世界的明胶有60 %以上用于食品糖果工业。在糖果生产中，明胶用于生产奶糖，蛋白糖，棉花糖，晶花软糖，橡皮糖等软糖。 明胶在糖果中的一般加量为5 % -10 % 。在橡皮糖中明胶的添加量为6.17 % ，在牛轧糖中为0.16 -3 %或更多些，在糖果粘液的浓糖浆中加量为1.15%-9 % 。 4. 酶法提取明胶应注意的问题1）酶的选择 在选取酶

8、的时候一般要考虑酶对胶原作用的强弱及酶的价格。 开发的产品除非有特殊要求，一般可以考虑选择用已完全工业化的酶。 要得到较小分子量的水解产物，可以选用几种不同的酶组合使用。2）不同酶法提取明胶工艺的选择 酶法提取明胶具体实验工艺及条件的选取通常应考虑要开发的产品对分子量的要求及酶的最适作用温度、pH等。 一般蛋白酶在高温时具有较高酶活力，尤其是一些高温蛋白酶，高温也可以使维持胶原稳定的氢键、疏水键等加速被破坏，增加皮的溶出率。 要充分发挥酶的作用，可以先在相对较低的温度下作用皮，然后弃去酶溶液，加入蒸馏水，再在较高温度下作用皮。2. 外源酶 现代技术中，广泛采用外源酶来进行肉的嫩化。 蛋白酶肉类

9、嫩化剂来源植物、动物和微生物。 蛋白酶肉类嫩化剂是一种专用于嫩化肉类的生物制剂，其主要成分是蛋白酶。它能在适当温度条件下，使蛋白质中的某些肽键断裂，有效地降解胶原纤维和结缔组织中的蛋白质，从而极大提高了肉的嫩度。（1）植物蛋白酶嫩化剂 研究较多的植物蛋白酶有木瓜蛋白酶、生姜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶、朝鲜梨蛋白酶及猕猴桃蛋白酶等。 植物蛋白酶对肌肉的纤维蛋白和胶原蛋白有强的水解作用，即使对老龄畜禽肉也有良好的嫩化效果。 （2）动物蛋白酶嫩化剂猪胰脏蛋白酶（3）微生物蛋白酶嫩化剂 利用培养某些微生物获得蛋白酶，用作肉类酶嫩化剂。 如培养枯草杆菌、米曲霉、黑曲霉、根霉,可分别获得枯草杆菌中性

10、蛋白酶嫩化剂、米曲霉蛋白酶嫩化剂、黑曲霉蛋白酶嫩化剂、根霉蛋白酶嫩化剂。 外源酶处理肉可采用的方法： 1. 撒粉；2. 蘸；3. 浸泡；4. 混合；5. 多针注射；6. 血管泵注。 处理过程中常见的问题是酶在肉中的分布不好，如果酶制剂中添加磷酸盐等盐类能使注射的酶更容易分散。 用蛋白酶作为肉类嫩化剂安全、卫生、无毒，而且有助于提高肉类的色、香、味,增加肉的营养价值，并且不产生任何不良风味，因而是一种极有前途的肉类嫩化剂。 四、 酶在水产品生产中的应用 1. 脱乙酰酶(Deacetylase，E.C 3.5.7.41) 甲壳素，又称几丁质(Chitin)，广泛存在于甲壳类动物及昆虫的外壳，真菌的

11、细胞壁中，是自然界产量仅次于纤维素的第二大生物有机资源。 它是由N乙酰氨基D葡萄糖单体(DGlcNAc)通过1，4糖苷键连接而成的直链高分子化合物，当分子中的乙酰基被部分或全部脱除后，生成所谓壳聚糖(Chitosan)，成为N葡萄糖胺(GlcN)。 甲壳素脱乙酰酶(Chitin Deacetylase，以下简称CDA)最初由Yoshio Araki等人于1974年在里氏毛霉（Mucor rouxii）中发现并初步分离纯化。 该酶催化的反应如下：2. 壳聚糖酶（Chitosanase， EC 3.2.1.99） 壳聚糖酶是一种不同于几丁质酶的酶，它能够降解完全脱乙酰化的壳聚糖，因而被认为是对线性

12、的壳聚糖具有水解专一性的一种酶。 存在： 壳聚糖酶主要存在于真菌（如 Rhizopus Aspergillus 和Penicillum ）和细菌（Myxobacter ，Bacillus ）细胞中，单子叶和双子叶植物的不同组织中也有发现。 性质： 一般来说，植物中分离得到的壳聚糖酶分子量为1000023000，而从微生物中分离得到的壳聚糖酶分子量为2000040000 。 壳聚糖酶大部分为碱性蛋白，等电点pI为7.0-8.5，最适pH值为4.58.0，最适温度为30-70。 在pH值为6.08.0，37时壳聚糖酶非常稳定，超过40后酶很快失活。 作用： 壳聚糖分子中一般包含4种糖苷键GlcNA

13、c-GlcNAc、GlcN-GlcN、GlcN-GlcNAc GlcNAc-GlcN，各种糖苷键比例取决于脱乙酰化程度。 壳聚糖酶作用的底物是部分脱乙酰化或完 全脱乙酰化的几丁质，所以不能作用于GlcNAc-GlcNAc糖苷键。应用： 壳聚糖酶在工业上可用于制备甲壳低聚糖（COSs）。 甲壳低聚糖是指聚合度低于10的一些低聚壳聚糖，这些多糖具有优越的水溶性、保湿性。另外，D-低聚壳聚糖对许多有生命的有机物具有生理活性，包括诱导生成植物抗生素、具有止血效应及抗肿瘤活性等， 但只有链长大于4的聚合多糖才具有较大的生物活性。3. 转谷氨酰胺酶(Transglutaminase缩写TGase， E.C

14、 2.3.2.13) （1）性质与来源 转谷氨酰胺酶是一种能催化多肽或蛋白质的谷氨酰胺残基的羟胺基团(酰基的供体)与许多伯胺化合物(酰基受体)之间的酰基转移反应的酶。 其中酰基受体包括蛋白质赖氨酸残基的氨基，当不存在伯胺底物时，水会成为酰基的受体，TGase从而催化谷氨酰胺残基的脱氨反应。 TGase可通过胺的导入、交联以及脱胺三种途径改性蛋白质。 转谷氨酰胺酶(TGase)催化的反应注：（1）酰基转移反应：（2）蛋白或多肽的Gln和Lys之间的交联反应：（3）脱胺反应（1）（2）（3）（2）应用 1）提高鱼糜凝胶强度、改善鱼糜制品品质 在鱼肉的碎肉馅中，添加2%-3%的食盐后再擂溃，馅即成为

15、高粘度的肉糊，这种肉糊就成为鱼糜。 由于鱼糜制品口感好、食用方便、加工便利，因此鱼糜制品的需求量越来越大。 近几年鱼糜制品的产量逐年大幅攀升，但鱼糜制品的品质却不升反降。其中最主要的问题是凝胶性能不好。 图2 鱼香肠弹力形成的机理(模式图) 注：（1）绞碎的生鱼肉(悬挂在绞肉机中的鱼肉状态) (2)易于溶出的鱼肉蛋白(斩拌初期添如食盐前的状态) (3)从肌肉细胞中溶出的盐溶性蛋白质 (溶胶状) (4)纤维状蛋白质经热凝固形成网状结构，其中紧包着水分子和脂肪粒子，构成弹力(凝胶状) 1，4，6，9 - 水分子；2 - 绞碎的鱼肉；3 - 肌肉细胞；5， 8 - 纤维状蛋白质粒子；7 - 脂肪粒子

16、 草鱼鱼糜的生产 工艺: 草鱼预处理清洗采肉斩碎漂洗(5 倍清水) 沉淀脱水添加辅料(盐、TG等) 擂溃成型低温凝胶化(30 、30min) 速冻草鱼凝胶。 效果：添加TG可使草鱼凝胶强度由320 gcm 提高至630 gcm 鱼糕生产 工艺：鲤鱼鱼糜(1000 g) 加盐30 g 及冰水600 g 混匀加50 g 马铃薯淀粉、50 g 糖、20 g甜米酒、10 g 粉状调味品、2 g TG(100 u/ g) 混匀凝胶化反应(40 、30 min) 加热(90 、30min) 冷却鱼糕 效果：添加TG可使鱼糕的凝胶强度由300 gcm 提高至385 gcm。生产带子海带食品 天然的带子海带是

17、青鱼产卵时将卵产在海带上而产生的，在日本等国家它被作为山珍海味受到珍视，由于近年来对海带、青鱼的滥捕造成其资源减少，天然带子海带产量减少，从而价格昂贵。其工艺为：首先分别以TG、酪朊酸钠、谷氨酰胺肽及Na3PO4处理海带，以TG、酪朊酸钠和酪朊酸钙来处理鱼子。然后将处理好的鱼子放在处理好的海带上， 压实反应34 h， 即可得到带子海带产品。2）在水产品加工中应用注意的问题 TG的添加量及其作用环境 TG催化反应的特殊性要求TG的添加量不宜太小,更不宜太大，加量过大，不仅造成浪费，还会因TG催化的过度反应使TG的使用效果适得其反。因此应根据不同的产品、不同的加工工艺，通过实验确定TG 添加量。

18、在水产品加工中，TG 的反应温度通常控制在15-40之间，时间0. 5-2 h ，pH 值在5-8 之间，最好在6-7 之间。另外，无氧的环境有利于TG发挥作用。 可以和其它酶配合使用 和葡萄糖氧化酶( GOD) 结合使用。在水产品加工过程中，变色是很常见的问题，这其中的实质问题在于鱼肉易于被氧化。为避免鱼肉氧化变质，可在其中加入GOD 与TG 同时使用，这样不仅可防止产品的变色，还可起到保护TG 的活性中心的-SH 基团不被氧化，更好地发挥TG 的作用。 多实践以确定不同的工艺方法 主要内容第一节 酶在肉制品和水产食品加工 中的应用第二节 酶在乳制品工业中的应用第三节 酶在蛋品加工中的应用2

19、 酶在乳制品工业中的应用 一、乳中的内源酶与乳品质量 二、干酪的生产应用 三、低乳糖奶的生产应用一、乳中的内源酶与乳品质量 与乳品生产密切相关的酶主要为水解酶类和氧化还原酶类。 1. 水解酶类（1）脂酶 脂酶的分子量一般为7000-8000，最适作用温度为37，最适pH值为9.0-9.2，钝化温度至少80-85。 乳脂肪在脂酶的作用下水解产生游离脂肪酸，使牛乳带上脂肪分解的酸败气味。为了抑制脂酶的活性，在奶油生产中一般采用不低于80-85的高温或超高温处理。 （2）磷酸酶 牛乳中的磷酸酶有两种：一种是酸性磷酸酶，存在于乳清中；另一种为碱性磷酸酶，吸附于脂肪球膜处。其中碱性磷酸酶的最适pH为7.

20、6-7.8，经60，30min或71-75、15-30s加热后可钝化，故可利用这种性质来检验低温巴氏杀菌法处理的消毒牛乳的杀菌程度是否完全。（3）蛋白酶 牛乳中的蛋白酶分别来自于乳本身和污染的微生物。2. 氧化还原酶 （1）过氧化氢酶 牛乳中的过氧化氢酶主要来自白血球的细胞成分，特别在初乳和乳房炎乳中含量较多。所以，利用对过氧化氢酶的测定可判定牛乳是否为乳房炎乳或其他异常乳。 经65、30min加热，95%的过氧化氢酶会钝化；经75、20min加热，则100%钝化。 （2）过氧化物酶 过氧化物酶是最早从乳中发现的酶，它能促使过氧化氢分解产生活泼的新生态氧，从而使乳中的多元酚、芳香胺及某些化合物

21、氧化。 过氧化物酶是乳中固有的酶。 作用的最适温度为25，最适pH值是6.8，钝化温度和时间大约为76，20min；77-78、5min; 85，10s。 通过测定过氧化物酶的活性可以判断牛乳是否经过热处理或判断热处理的程度。（3）还原酶 还原酶由挤乳后进入乳中的微生物代谢产生。还原酶能使甲基蓝还原为无色。 乳中还原酶的量与微生物的污染程度正相关，因此可通过测定还原酶的活力来判断乳的新鲜程度。 二、干酪的生产应用 1. 凝乳酶（Chymosin）的应用 天然凝乳酶是在未断奶的小牛的第四胃中发现的天冬氨酸蛋白酶。这个酶使牛乳中的-酪蛋白中的苯丙氨酸和亮氨酸之间裂解，结果导致凝乳。这个过程是干酪制

22、作中的基本过程。 酪蛋白酸钙 + 凝乳酶副酪蛋白钙（沉淀）+ 糖肽 + 凝乳酶 20世纪80年代初，已成功把小牛胃中的天然凝乳酶基因工程方法克隆至细菌如E.coli和真菌如酵母菌中，通过微生物发酵方法生产重组凝乳酶。2. 溶菌酶 在乳品工业中，溶菌酶可用于生产婴儿奶粉。 人乳中含有大量的溶菌酶，而牛乳中则很少。将溶菌酶添加到牛乳及其制品中，可提高牛乳的营养价值，使牛乳人乳化。 研究表明，溶菌酶是双歧杆菌增长因子，具有防治肝炎和变态反应的作用，对婴幼儿的肠道菌群可以起到平衡作用。 在干酪生产中添加溶菌酶，可代替硝酸盐等来抑制丁酸菌的污染，防止干酪产气，并对干酪的感官质量有明显的改善作用。 三、低

23、乳糖奶的生产应用 乳糖不耐受的人摄入的乳糖不能被水解，因为小肠中乳糖酶的水平很低。 大肠中过量的乳糖会导致： (1) 乳糖被大肠微生物菌群发酵产生氢气和二氧化碳气体，这会引起发酵性的腹泻和膨胀病、肠胃气胀、嗳气和痉挛、以及带水的爆发性的腹泻； (2) 由于酸度低使钙的吸收不良； (3) 由于渗透压效应而引起组织脱水。 乳糖酶：亦称为- 半乳糖苷酶( EC. 3. 2. 1. 23) , 可催化乳糖水解生成半乳糖和葡萄糖。 来源植物动物微生物桃、李、杏、咖啡豆 肠、脑器官和皮肤组织 黑曲霉、米曲霉、乳酸克鲁维酵母及脆壁克鲁维酵母 在乳糖酶的作用下，乳糖被分解为半乳糖和葡萄糖, 单糖可被肠道吸收并

24、进入血液，解决乳糖不耐症患者的乳品消费问题。 乳糖的甜度较低，只有蔗糖的20%，被乳糖酶水解后生成甜度接近于蔗糖的葡萄糖和半乳糖，可明显提高乳制品的甜度，并且不增加食品的热量。 一般当牛奶中的乳糖水解度为30%、60%和90%时相当于向牛奶中加入质量浓度为3， 6，9 g/L的蔗糖。这种工艺将使世界人口中大部分人能食用乳产品。主要内容第一节 酶在肉制品和水产食品加工 中的应用第二节 酶在乳制品工业中的应用第三节 酶在蛋品加工中的应用3 酶在蛋品加工中的应用 一、蛋清或蛋壳中溶菌酶的工业提取研究 1. 工艺流程 蛋清搅打均匀酶提取冷却离心蛋白沉淀物蛋白片上清液调节pH至中性超滤喷雾干燥产品。2.

25、 工艺条件 蛋清搅打以均匀且不发泡为度。将一定量的柠檬酸、氯化钠溶于与蛋清相等体积的去离子水中，然后在一定温度下与蛋清混合均匀，整个混合过程控制在5min内完成。 以酶活力作为优化的考察指标，上述混合液混匀后保温5min，再迅速冷却至30以下，3000r/min离心，上清液用碱调节pH至中性；采用截留量为10000的超滤膜，控制氮气压力为0.15MPa，进行超滤脱盐及浓缩。3. 结果 优化的提取条件：加酸量为4%，加盐量为3%，提取温度80；超滤浓缩至原始体积的1/7-1/8；喷雾干燥进风温度80-90，排风温度控制在65-70；产品活力可达11000U/mg。二、酶在干蛋白品生产过程中的应用

26、 干蛋品它是将鲜蛋液经过干燥脱水处理后的一类蛋制品，具有体积小、质量稳定、便于贮存和运输等优点。 根据加工方法不同，干蛋品分为干蛋片和干蛋粉两种，干蛋片主要是蛋白片；蛋粉包括全蛋粉、蛋白粉和蛋黄粉。 蛋白片又称干蛋白或鸡蛋白片，是指将鸡蛋的蛋白经过搅拌过滤、发酵、干燥制成的蛋制品。蛋白片工艺流程搅拌过滤发酵 过滤和中和 烘干 晾白 拣选与焐藏 包装与贮藏 1. 搅拌过滤 为了使浓厚蛋白与稀薄蛋白混合均匀便于发酵，同时除去蛋液中的杂质，蛋白必须经过搅拌和过滤，过滤使用离心泵过滤器。2. 发酵 （1）发酵的作用 通过发酵除去糖分，防止蛋白液中还原糖与aa之间发生美拉德反应引起食品发生褐变现象。使大分子蛋白质分解成小分子产物以增加成品的水溶物含量。 此外，由于发酵后的蛋白液黏性下降，其中的蛋壳碎片、蛋壳膜及其他杂质也易于滤出。（2）发酵的方法 将蛋白液装入事先经过清洗并消毒的木桶或缸内，随即盖上纱布盖。加液量不应超过容器容积的75%，否则，发酵时形成的泡沫会溢出桶外。温度保持在