食品酶制剂的应用与展望

食品酶制剂的应用与展望

酶是生物细胞原生质合成的一项高度加速的蛋白质。由于它来自生物体，通常被称为“生物催化剂”。由于酶具有催化的高效性、专一性和作用条件温和等特点,因而其应用范围已遍及工业、医药、农业、化学分析、环境保护、能源开发和生命科学理论研究等方面。从生物(包括动物、植物、微生物)中提取的具有生物催化能力的物质,辅以其他成分,用于食品加工过程和提高食品产品质量的制品,称为酶制剂。把专用于食品工业方面的酶制剂称为食品酶制剂。目前,在食品行业中广泛应用的工业化生产的酶制剂约20多种,其中80%以上为水解酶类。以酶品种分:蛋白酶为60%,淀粉酶为30%,脂肪酶为3%,特殊酶为7%。以用途分:淀粉加工酶所占比例仍是最大,为15%;其次是乳制品工业占14%。酶制剂提高产品质量、降低成本、节约原料和能源、保护环境等方面产生了巨大的社会效益和经济效益。1表面活性剂的选择食品酶制剂之所以得到广泛应用,主要优点:(1)酶本身是一种蛋白质,无毒无味无臭。在加工过程中,不会影响食品的色香味,也不会带来环境污染,可采用加热或其他方法来终止反应,十分方便。(2)酶作为催化剂,具有高度的底物专一性。只要选择适当的酶,就可以有选择的从食品中除去某种组分,或转变成有用的产物。(3)酶催化反应条件多在常温常压和非极端的pH值下进行,使得产品的风味和营养价值得到较好的保持。(4)食品酶制剂可以改进食品加工技术、提高食品质量、降低食品加工成本,增加产品的市场竞争力。2食品酶法的类型和用途根据酶的作用范围,可以将酶制剂大致分为糖质分解酶、蛋白酶、脂肪分解酶、核酸分解酶、氧化还原酶等类型,详见附表。3食品中酶的使用3.1酶制剂的应用利用凝乳酶生产奶酪,淀粉酶可液化、糖化淀粉,促进酵母菌的生长,进而生产啤酒、酒精,如果利用棕榈油与硬脂酸进行酶交酯化,就可制得类似可可脂的产品———类可可脂或代可可脂。通过不同的淀粉酶分解淀粉,可以生产出麦芽糊精、麦芽糖浆、麦芽糖和果糖等甜味剂,分别用于糖果、冰淇淋、饮料等各类食品的加工。用橙皮苷酶和橙皮苷反应可以生产橙皮素———F-葡萄糖苷二氢查耳酮,其是对人体安全的甜味剂,甜度为蔗糖的70～100倍。酶制剂还可以用于异麦芽低聚糖、海藻糖、帕拉金糖、低聚果糖、低聚木糖、大豆低聚糖等功能性低聚糖的制造。酶制剂在起酥油和人造奶油的生产方面也有很好的应用。以大豆油为原料氢化生产出来的人造奶油会产生反式酸,已证明其对人体有害。利用酶制剂进行酯交换生产则可以避免产生反式脂肪酸,目前已有企业开始利用此技术进行不含反式脂肪酸的人造奶油的生产。3.2做饮料的原料,提高产品的质量指标。面制品的变化,保酶制剂可以改善食品的色泽、风味、品质、产量。采用木瓜蛋白酶与外源性Ca2+激化剂嫩化并经熟制等处理牛肉,就可得到色泽棕红、口感脆嫩风味良好的牛肉制品。大豆制品中含有不被胃肠道内分解的水苏糖和棉子糖,食用后感觉胀气,在生产过程中加入水苏四糖酶可分解上述低聚糖,避免食后会胀气。利用禾本科植物种子芽中的醛脱氢酶可以消除豆腥味,使豆乳香甜可口。果汁、啤酒和茶饮料易产生浑浊沉淀,加入果胶酶可分解饮料中的果胶沉淀,提高产品的澄清度,同时增加产品色泽风味的稳定性、减少苦涩味。酶制剂还赋予了谷物食品新效能,它可以促进酵母发酵、改善面筋网络、提高面团持气性和耐醒发性、增大体积等。如脂肪酶用于面粉具有增筋和增白的双重作用,提高面团稳定性和面制品表面光亮度,改善组织结构。此外,酶制剂还可以延长面制品的货架期。面包、馒头等制品放置一段时间后,会变干硬,失去原有的弹性口感,这就是面制品老化现象。研究发现,使用麦芽糖淀粉酶可以延缓老化,延长面制品的货架期。3.3葡萄糖氧化酶酶制剂保鲜的原理是利用酶的催化作用,防止或消除外界因素对食品的不良影响,从而保持食品原有的品质。目前应用较多的是葡萄糖氧化酶和溶菌酶的保鲜技术。葡萄糖氧化酶具有专一性抗氧化作用。它可以阻止或防止氧化作用的发生。如在啤酒加工过程中加入适量的葡萄糖氧化酶可以除去啤酒中的溶解氧和瓶颈氧,阻止啤酒的氧化变质,而且不会对啤酒中的其他物质产生作用。因此葡萄糖氧化酶在防止啤酒老化、保持啤酒风味、延长保质期有显著的效果。溶菌酶可以水解细菌细胞壁肽聚糖的β-1,4糖苷键,导致细菌自溶死亡,并且溶菌酶在含食盐、糖等的溶液中稳定,耐酸性耐热性强,故常适合于各种食品的防腐。它对革兰氏阴性菌、好气性孢子形成菌、枯草杆菌、地衣型芽孢杆菌等都有抗菌作用。溶菌酶对人体完全无毒、无副作用,具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤的功效,是一种安全的天然防腐剂。现已用在新鲜果蔬、豆腐、婴幼儿奶粉、酸奶、奶油、糕点、面条、饮料及乳制品防腐保鲜中广泛应用。3.4动物蛋白和下脚料屠宰加工过程中产生的骨皮、脂肪及油渣等是低附加值的产物,常被当作动物饲料廉价出售,有些则无法加以利用,带来储放及环保等方面的问题。利用酶制剂水解其中的动物蛋白,将这些副产品加工成肉类抽提物,添加于火腿肠、香肠等肉制品中,可明显改善肉制品的胶黏性、切割性和嫩度,有助于改善肉制品中蛋白质分布的均一性,强化产品中蛋白质含量,替代部分肉原料,可以节约成本。鱼类加工产生的下脚料含有各种营养成分,如蛋白质、脂肪及含有大量钙质,有很大的利用价值。利用酶制剂从鱼下脚料中提取水解动物蛋白(HAP),其水解度为82.6%。HAP是高档的食品和营养补充剂,可作为蛋白质和氨基酸强化剂应用于营养保健品,也适用于高档调味品和汤料。3.5黄曲霉毒素的去除研究发现在Armillariellatabescens中存在着可以脱除黄曲霉毒素B1毒性的复合多酶体系,并从中分离出一种胞内酶,并命名为黄曲霉毒素脱毒酶。研究表明,通过该酶的处理,黄曲霉毒素B1的毒性大大降低,艾母斯试验的结果也表明用该酶处理过的黄曲雷毒素B1致畸性极大降低。宋艳萍等对固定化真菌解毒酶对花生油中黄曲霉毒素B1的去除作用进行研究,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。此外,酶制剂还可以用来测定某些用一般化学方法难于检测的食品成分的含量或测定食品中某些特殊酶的活性及含量,具有准确、快速、特异性和灵敏性等特点。4其他食品领域空白国际上食品酶制剂应用最多的也是淀粉、乳制品行业,而糕点、营养功能食品和传统日常食品的应用则不到10%;我国食品酶制剂工业起步晚,虽然近年来有了较大的发展,但技术工艺、装备、产品品种质量水平依然较低,并且应用规模很小,仅占整个酶制剂市场的10%,其应用主要集中在淀粉、酿酒行业,其他食品领域近乎空白。今后食品酶制剂的应用可从以下几方面进行:一是降低酶制剂的成本。可以采取开发使用复合酶制剂、DNA重组技术提高酶产量、酶的固定化等手段。固定化酶可用于处理液态食品。价格昂贵的酶经固定化后,可以重复使用降低成本。二是改进当今具有商业价值的酶。开发耐热、耐酸碱、对底物有特殊作用的酶以及将动植物生产的酶改由微生物发酵方法来生产,或者将还不能使用的微生物所产的酶改由安全菌种来生产。三是开发新酶。如工业化生产海藻糖的海藻糖酶,它的主要作用是在恶劣环境条