酶-食品加工中的酶（食品生物化学课件）

项目三食品加工中的酶

一、糖酶二、蛋白酶三、脂肪酶五、多酚氧化酶六、过氧化物酶四、脂肪氧合酶七、葡萄糖氧化酶八、溶菌酶九、超氧化物歧化酶十、其他热点酶….

二、蛋白酶根据来源可分为动物蛋白酶（如胃蛋白酶）、植物蛋白酶（如无花果蛋白酶）和微生物蛋白酶（如细菌蛋白酶）；根据根据蛋白酶作用最适pH可分为酸性蛋白酶（最适pH2～5）、中性蛋白酶（最适pH7～8）、碱性蛋白酶（最适pH9～11）；根据活性中心可分为丝氨酸蛋白酶（如凝血酶）、巯基蛋白酶（如木瓜蛋白酶、无花果蛋白酶）、金属蛋白酶（如许多中性蛋白酶）和酸性蛋白酶（如凝乳酶、胃蛋白酶）课程网站了解蛋白酶制剂及其相关规范和标准文件动物体内有多种蛋白酶。如胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶、氨肽酶，羧肽酶和二肽酶等。人体利用蛋白酶将蛋白质水解为氨基酸从而得到吸收；应用：组织蛋白酶嫩化肌肉；胰蛋白酶水解动物蛋白产生功能性因子；小牛皱胃酶用于干酪生产；胃蛋白酶作为消化药物1、动物蛋白酶食品工业中应用较为广泛的主要是木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶和无花果蛋白酶。木瓜蛋白酶从番木瓜乳液中提取应用：肉的嫩化；作为消化药物。2、植物蛋白酶食品工业用蛋白酶生产的微生物主要有枯草杆菌、黑曲霉和米曲霉3种，我国目前采用枯草杆菌1.398和栖土曲霉3952生产中性蛋白酶，地衣芽孢杆菌2709生产碱性蛋白酶，黑曲霉3.350生产酸性蛋白酶；应用：薄脆饼干制造；肉类嫩化；啤酒和酱油生产；功能肽（降压肽，CPP）3、微生物蛋白酶案例1：采用动物蛋白酶作为工具酶对牡蛎蛋白质进行酶解，可以得到3000da左右分子质量的短肽，具有抑制鼻咽癌的作用案例2：案例3：可将甘油三酯水解为脂肪酸、甘油一酯、甘油二酯和甘油。

存在于含有脂肪的动、植物和微生物中，可用来产脂肪酶的微生物有展青霉、白地霉、根酶、黑曲霉等；应用：促进和改善奶酪的风味；利用脂交换得到高附加值的可可奶油脂肪酶易导致高脂食品酸败三、脂肪酶可催化脂肪发生氧化反应，亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等人体必需脂肪酸都是其底物；广泛存在于动植物中，尤其是存在于马铃薯、豌豆、菜豆、花生等豆科植物中；改进面粉颜色和焙烤质量；破坏食品中维生素A（原）；降低食品中必需不饱和脂肪酸含量；降低蛋白质的营养价值；四、脂肪氧合酶脂肪酶典型案例：

江南大学开发研制焙烤专用脂肪酶：该项目从中国传统发酵食品的大曲中筛选、克隆得到具有自主知识产权的新型华根霉脂肪酶基因，利用高效定向进化技术进一步提升改造脂肪酶的催化性能，通过发酵调控技术，开发生产廉价的新型脂肪酶制剂，研究表明项目开发的脂肪酶能够显著增加面包的比容、改善面包质构以及延缓面包老化，与国外公司同类脂肪酶产品相比，该酶在改善面包的硬度、弹性、胶着性和咀嚼性方面效果更佳。鉴定委员会一致认为项目综合技术水平达到国际领先。脂肪酶前沿资讯：观看课程网站脂肪酶及其应用视频自学课程网站脂肪酶标准文件苹果去皮后会看到什么现象？多酚氧化酶催化酚类物质发生氧化反应和聚合反应形成黑色素，导致食品加工和储藏过程中一些不期望的现象，如香蕉、苹果、马铃薯、蘑菇的褐变；（酶促褐变）由多酚氧化酶催化产生的黑色素也是茶、咖啡、梅干、葡萄干呈现期望褐变的主要原因。控制：热处理、调节pH、加入还原性化合物、加入螯合剂、去除氧。五、多酚氧化酶加热：70℃～80℃热水烫漂2min～3min、沸水处理1min、微波处理1min均能使大部分果蔬的PPO丧失90%以上的活性；要求:时间短，效率高；营养损失小，防止不灭酶反助酶；高压：100-500MPa压力下即可被钝化抑制剂：二氧化硫（对酶的直接抑制、还原作用）；效果好，但是可能引起二氧化硫超标，可能引起人体过敏，发达国家已限制其在鲜切菜中的应用；EDTA、柠檬酸（与酶分子中的铜离子结合）,VC（还原作用）调节pH:3以下基本不褐变；加入柠檬酸、苹果酸、醋酸、VC、苯甲酸、肉桂酸（竞争性抑制）去氧：放入清水（盐水、VC溶液等）、真空或者充氮包装（香蕉片）其他有机物：4-己基间苯二酚，抗氧化剂、作用专一、安全性高（一般公认安全级别）、使用浓度低（5-50mg/kg）,可替代SO2

案例介绍：果蔬汁和葡萄酒制作过程中葡萄汁的防褐变方法：果实热烫、榨汁过程加入适量的VC、亚硫酸钠、或通入二氧化硫使其达到一定浓度广泛存在于各种动物、植物和微生物，辣根过氧化物酶研究最深入破坏维生素C、导致食品产生不良风味和大量自由基，且有可能能氧化破坏胡萝卜素和花青素；耐热性好，常作为果蔬热烫是否结束的检测指标，辣根过氧化物酶是酶联免疫检测法中作为重要的标记物；砂糖脱色等六、过氧化物酶广泛存在于各种动物、植物和微生物，催化葡萄糖氧化成葡萄糖酸内酯；主要来源于黑曲霉发酵生产，高等植物和动物组织中几乎没有这种酶除去食品（如蛋粉）中少量的糖，防止美拉德褐变影响产品颜色；消耗氧防止食品氧化（如奶粉和咖啡粉、虾肉、啤酒浑浊和双乙酰增加、蛋黄酱、白葡萄酒、果蔬汁VC氧化）、葡萄糖氧化酶分析仪

七、葡萄糖氧化酶专门作用于微生物细胞壁肽聚糖，使细菌失去细胞保护，最后因溶解而死亡；分为细菌细胞壁水解酶和真菌细胞壁水解酶。在食品工业中主要应用的是细菌细胞壁水解酶，对革兰氏阳性菌作用明显；鸡蛋清中含量较高，约0.3%，国内主要采用蛋厂鸡蛋壳中残留的蛋清为原料进行生产；主要用于食品（肉制品、水产品、低度酒、饮料）的防腐保鲜；牛乳的人乳化、食品的活性包装（要配合其他防腐剂）。

八、溶菌酶自学观看课程网站溶菌酶介绍视频自学课程网站溶菌酶作为食品添加剂的使用规范文件金属酶,分为3种（Mn-SOD、Fe-SOD、Cu，Zn-SOD），催化超氧化物阴离子自由基(如O2-)发生歧化反应，从而清除细胞代谢过程中产生的过量自由基;主要从动物和植物提取，大蒜中含量较高。其他如玉米、芹菜、韭菜、黄瓜等；作抗氧剂（罐头食品、果汁罐头）；作食品营养的强化剂，如酸奶、饮料、啤酒等，延缓衰老、抗辐射、抑制肿瘤、抗疲劳、减肥和美容等效果。九、超氧化物歧化酶（SOD）观看课程网站超氧化物歧化酶视频，认识自由基和SOD的功效及应用通过吸附、偶联、交联和包埋等物理或化学的方法把酶连接到某种载体上，做成仍具有酶催化活性的水不溶性酶；稳定性提高，易分离，可反复使用，提高操作的机械强度固定化葡萄糖异构酶制造果葡糖浆；固定化乳糖酶生产不含乳糖的牛奶；固定化木瓜蛋白酶和多酚氧化酶解决啤酒的浑浊等。固定化脂肪酶进行酯交换，将棕榈油变成高附加值的可可脂；固定化单宁酶生产茶饮料用于脱苦

十、固定化酶

其他热点酶1.几丁质酶1.几丁质酶2.天门冬酰胺酶3.纳豆激酶4.β-内酰胺酶未来发展方向1.农药和毒素残留快速检测中的酶技术2.酶生产的基因工程菌育种和克隆技术3.酶在清洁生产和生物能源开发中的应用技术（如酶生物燃料电池）4.酶在功能性因子开发中的应用技术5.治疗酶…5.极端酶…

项目七干酪生产与实训（一）典型乳品生产与实训干酪用凝乳酶皱胃分泌一种具有凝乳功能的酶类，可以使小牛胃中的乳汁迅速凝结，从而减缓其流入小肠的速度。很早以前，人们就认识到利用小牛或小羊等反刍动物的皱胃提取物来进行干酪加工。这种皱胃的提取物便称为粗制凝乳酶，或皱胃酶。19世纪末期，随着乳品加工业的发展，人们对皱胃酶的需求量逐渐增大，推动了皱胃酶工业化生产的进程。20世纪，随着干酪加工业在世界范围内的兴起，先前以宰杀小牛而获得皱胃酶的方式已经不能满足工业生产的需要，而且成本较高。为此，人们开发了多种皱胃酶的替代品，如发酵生产的凝乳酶，从成年牛胃中获取的皱胃酶，或采用多种微生物来源的凝乳剂等。一、皱胃酶1.皱胃酶的性质皱胃酶常被称为凝乳酶，由犊牛第四胃(皱胃)提取。皱胃酶的等电点pI为4.45～4.65。皱胃酶作用最适pH为4.8左右，凝固乳最适温度为40～41℃。皱胃酶在弱碱(pH为9)、强酸、热、超声波的作用下而失活。实际上用皱胃酶制造干酪时的凝固温度通常为30·35℃，时间为20～40min。温度高，某些乳酸菌的活力降低，影响干酪的凝聚时间，如果使用过量的皱胃酶、温度上升或延长时间，则凝块变硬。20℃以下或50℃以上则凝乳酶活性减弱。2.皱胃酶的制备传统上，皱胃酶的制备方法主要是以干燥的小牛皱胃为原料。但现在人们主要采用冷冻的皱胃进行皱胃酶的加工，即将冷冻皱胃切成细末后置于3％～10％的NaCl溶液中浸提，使凝乳酶原和胃蛋白酶原溶出；然后用HCl将浸出液的pH调整至2.O，并保持此pH条件1h，目的在于激活两种酶原并使之转化成凝乳酶和胃蛋白酶；接下来调整提取液pH到5.5，用微孔滤膜过滤，以除去浸出液中的微生物，再加入适量的NaCl，使液体中盐的含量达到20％。由于浸提液中凝乳酶和胃蛋白酶的含量依牛的年龄和饲喂方式而存在差异，因此可以将非同批生产的皱胃酶提取液按适当的比例混合，使产品中凝乳酶和胃蛋白酶的比例达到人们所要求的水平。最后，将提取液稀释至不同的浓度以供生产需要。尽管皱胃酶经常是以液体形式存在，但也可以制成固体粉末。3.影响皱胃酶凝乳的因素及其活力测定（1）影响皱胃酶凝乳的因素①pH的影响。在pH低的条件下，皱胃酶活性增高，并使酪蛋白胶束的稳定性降低，导致皱胃酶的作用时间缩短，凝块较硬。②钙离子的影响。钙离子不仅对凝乳有影响，而且也影响副酪蛋白的形成。酪蛋白所含的胶质磷酸钙是凝块形成所必需的成分。如果增加乳中的钙离子可缩短皱胃酶的凝乳时间，并使凝块变硬。因此在许多干酪的生产中，向杀菌乳中加入氯化钙。③温度的影响。皱胃酶的凝乳作用，于40～42℃作用最快，在15℃以下或65℃以上则不发生作用。温度不仅对副酪蛋白的形成有影响，更主要的是对副酪蛋白形成凝块过程的影响。④牛乳加热的影响。牛乳若先加热至42℃以上，再冷却到凝乳所需的正常温度后，添加皱胃酶，则凝乳时间延长，凝块变软，这种现象被称为滞后区匿现象，其主要原因是乳在42℃以上加热处理时，酪蛋白胶粒中磷酸盐和钙被匿游离出来所致。（2）皱胃酶的活力及活力测定制造干酪时，凝乳酶的添加量是随其活力而匿定的。皱胃酶的活力单位(Ru)是指皱胃酶在35℃条件下，使牛乳40min凝固}时，单位重量(通常为lg)皱胃酶能使若干牛乳凝固而言。即1g(或lmL)皱}胃酶在一定温度(35℃)，一定时间(40min)内所能凝固牛乳的毫升数。一般的测定方法是：将100mL脱脂乳(若想得到较好的再现性，应取脱}脂乳粉9g配成100mL的溶液)，调整酸度为0.18％，用水浴加热至35℃，添}加1％的皱胃酶食盐溶液10mL，迅速搅拌均匀，准确记录开始加入酶液直到}凝乳时所需的时间(s)，此时间也称皱胃酶的绝对强度。按下式计算活力：

式中2400s为测定皱胃酶活力时所规定的时间(40min)，活力确定后可根据活力计算皱胃酶的用量。例：今有原料乳80kg，用活力为100000单位的皱胃酶进行凝固，需加皱胃酶多少?

解：1:100000-X:80000

则X-0.8(g)，即80kg原料乳需加皱胃酶O.8g。二、皱胃酶的代用凝乳酶除皱胃酶外，很多蛋白分解酶也具有凝乳作用。由于皱胃酶来源于犊牛的第四胃，其成本高，开发研制皱胃酶的代用酶越来越受到重视，并且很多代用凝乳酶已应用到干酪生产中。代用凝乳酶按来源可分为动物性凝乳酶、植物性凝乳酶、微生物凝乳酶及遗传工程凝乳酶等。(一)动物性凝乳酶动物性凝乳酶主要是胃蛋白酶。这种酶已经作为皱胃酶的代用酶而应用到了干酪的生产中，其性质在很多方面与皱胃酶相似。然而，由于胃蛋白酶的蛋白分解能力强，用其制作的干酪产品常略带苦味，如果单独使用会使产品存在口感方面的缺陷。主要的动物性凝乳酶制剂有以下几种。1．猪胃蛋白酶由猪胃的浸提物制成，是应用最早的皱胃酶替代物之一，可以单独使用或与小牛皱胃酶按1：1的比例混合使用。猪胃蛋白酶最大的缺陷是对pH的依赖性较强，而且容易失活。例如，在正常的干酪加工条件(pH约6.5，温度接近30℃)下，猪胃蛋白酶已经开始发生变性而逐渐失去活力，在此条件下保持1h之后其凝乳活性仅为原来的50％。目前，猪胃蛋白酶已较少使用。2．鸡胃蛋白酶由于宗教的原因，鸡胃蛋白酶也被当作皱胃酶的替代物而在某些特殊地域和范围内使用。由于其蛋白分解能力过高，因此不适合于绝大多数干酪品种的加工。(二)植物性凝乳酶1．无花果蛋白酶无花果蛋白酶存在于无花果的汁液中，可结晶分离。用无花果蛋白酶制作契达干酪时，凝乳速度快且成熟效果较好。但由于它的蛋白分解能力较强，脂肪损失多，所以获得的干酪成品收率低，略带轻微的苦味。2．木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶是从木瓜中提取获得，其凝乳能力比对蛋白的分解能力强，制成的干酪带有一定的苦味。3．菠萝蛋白酶菠萝蛋白酶是从菠萝的果实或叶中提取，具有凝乳作用。(三)微生物来源的凝乳酶微生物凝乳酶可以划分为霉菌、细菌、担子菌3种来源的制剂。生产中应用最多的是来源于霉菌的凝乳酶，其代表是从微小毛霉菌中分离出的凝乳酶，凝乳的最适温度为56℃，蛋白分解能力比皱胃酶强，但比其他的蛋白分解酶蛋白分解能力弱，对牛乳凝固能力强。目前，日本、美国等国将其制成粉末凝乳酶制剂而应用到干酪的生产中。另外，还有其他一些霉菌性凝乳酶在美国等国被广泛开发和利用。微生物来源的凝乳酶生产干酪时的缺陷是在凝乳作用强的同时，蛋白分解力比皱胃酶高，干酪的收得率较皱胃酶生产的干酪低，成熟后产生苦味。另外，微生物凝乳酶的耐热性高，给乳清的利用带来不便。(四)利用遗传工程技术生产皱胃酶由于皱胃酶的各种代用酶在干酪的实际生产中表现出某些缺陷，迫使人们利用新的技术和途径来寻求犊牛以外的皱胃酶来源。美国和日本等国利用遗传工程技术，将控制犊牛皱胃酶合成的DNA分离出来，导人微生物细胞内，利用微生物来合成皱胃酶获得成功，并得到美国食品医药局(FDA)认定和批准。美国Pfizer公司和Gist-Brocades公司生产的生物合成皱胃酶制剂在美国、瑞士、英国、澳大利亚等国广泛推广应用。项目三食品加工中的酶

一、糖酶二、蛋白酶三、脂肪酶五、多酚氧化酶六、过氧化物酶四、脂肪氧合酶七、葡萄糖氧化酶八、溶菌酶九、超氧化物歧化酶十、其他热点酶….

一、糖酶

主要包括淀粉酶、纤维素酶、果胶酶、转化酶、乳糖酶等1、α-淀粉酶内切酶，水解α-

１,４－糖苷键，但不能水解а

－１,６－糖苷键，产物为糊精、麦芽糖和少量葡萄糖；又称为液化酶一般最适温度５５－７０℃(不绝对)；最适pＨ４.５－７.０（酸性、碱性淀粉酶），钙离子有稳定结构作用（不绝对），相对分子质量５×１０4左右我国主要采用枯草芽孢杆菌BF7658的突变菌珠（如B.S.209）进行液态深层发酵生产α-淀粉酶应用：焙烤：增加面包体积、增色、改善风味和纹理结构；制糖和酿酒工业：液化，缩短周期、增加大麦辅料比例，降低成本药物：米曲霉α-淀粉酶比较耐酸，可用作消化药物课程网站了解：玉米淀粉生产麦芽糖浆的液化生产车间视频真菌淀粉酶作为食品添加剂的规范标准文件案例分析：真菌α-淀粉酶改善馒头色泽2、β-淀粉酶外切酶（非还原性末端开始），水解α-１,４－糖苷键，不能水解α－１,６－糖苷键，产物为糊精、β-麦芽糖（50-60%）应用：酿酒：用大麦芽β-淀粉酶将淀粉糖化，节省麦芽用量；制糖：饴糖和高麦芽糖浆课程网站了解：麦芽糖浆生产车间最适pH：植物来源5.0-6.0；微生物来源6.0-7.0；最适温度：62-64℃,70℃以上就失活；钙离子降低其稳定性，依次纯化α-淀粉酶3、葡萄糖淀粉酶外切酶，能水解α-

１,４－糖苷键和α-１,６-糖苷键，最终产物为葡萄糖；又称糖化酶工业上主要采用黑曲霉液态深层发酵法产酶。最适pH5,最适温度60℃耐酸、耐热，稳定，是目前我国产量最大的酶制剂，年产量约7万t。应用：酿酒：代替酒曲，提高糖化率；生产低糖干啤；抗生素、氨基酸、有机酸、淀粉等工业中，主要作淀粉糖化剂。课程网站了解：糖化酶制剂作为食品添加剂的相关规范标准；葡萄糖淀粉酶的功能和应用文献，了解其糖化时α-１,６-糖苷键水解能力差及解决办法是一种糖蛋白，最适温度50-60℃（某些黑曲霉来源的可达70℃），最适pH4-54、异淀粉酶内切酶，水解α-１,６-糖苷键，生成长短不一的直链淀粉。需金属离子激活，Mg2＋和Ca2＋略有激活效应，