酶学应用.ppt

1、酶工程在食品工业中 的应用,一、改进果酒、果汁饮料的生产工艺 橘苷酶可用于分解柑橘类果肉和果汁中的柚皮苷以除去苦味，橙皮苷酶可分解橙皮苷，有效防止柑橘类罐头食品出现白色浑浊，果胶酶可用于果酒、果汁的澄清，纤维素酶可将传统工艺中的果皮渣进行综合利用，促进果汁的提取与澄清，提高可溶性固形物含量。目前已成功地将柑橘果皮渣酶解制取全果饮料，其中的纤维素经纤维素酶水解后，可转化为可溶性糖和低聚糖，构成全果饮料中的膳食纤维，具有一定的医疗保健价值。,果胶酶的应用,（一）果汁提取 苹果汁要先用机械压榨，然后离心获得果汁，但果汁中仍然含较多的不溶性果胶而呈浑浊状，通过外加酶制剂，即可澄清果汁。具体做法是在浑浊

2、果汁内加入果胶酶(PL)并轻轻搅拌，在酶作用下，不溶性果胶渐渐凝聚成絮状物析出，从而可以获得清澈的琥珀色苹果汁。有的苹果因果肉柔软难以压出果汁，但添加果胶酶（PL）能大大促进果汁的提取。可以在把果肉搅拌1530min后，直接添加0.04果胶酶，并于45下处理10min；即可多产果汁1224。还可以把纤维素酶与果胶酶结合使用，使果肉全部液化，用于生产苹果汁、胡萝卜汁和杏仁乳，产率高达85，而且简化了生产工艺.,（二）果汁澄清 新压榨出来的果汁不仅黏度大，而且浑浊。加果胶酶澄清处理后，黏度迅速下降，浑浊颗粒迅速凝聚，使果汁得以快速澄清、易于过滤。但对于橘汁，由于要求保持雾状浑浊，所以应使用不含果胶

3、酶的内切多聚半乳糖醛酸酶制剂进行澄清处理。利用0.1的果胶酶处理苹果果汁、果浆，可明显地提高出汁率、可溶性固形物含量和透光率，降低pH值和相对黏度，处理时间越长，效果越好。0.1的果胶酶与0.1的纤维素酶结合使用，效果更好。,（三）果酒澄清、过滤 果胶的存在会降低果酒的透光率，并极易产生浑浊和沉淀。经果胶酶澄清处理能除去果酒中的果胶，提高果酒的稳定性。采用传统工艺生产苹果酒果香不足、新鲜感不强，将果胶酶应用于苹果酒酿造，并辅以其他工艺改革，不但提高出汁率10.814.3，提高果汁的过滤效率，缩短苹果酒的贮存期，提高设备利用率，进而使苹果汁透光率由30.1提高到71.5，酿出的苹果酒果香清新、典

4、型性好。,二、食品保鲜 常见的保鲜技术主要有添加防腐剂或保鲜剂和冷冻、加热、干燥、密封、腌制、烟熏等。 一种崭新的食品保鲜技术-酶法保鲜正在崛起。由于酶具有专一性强、催化效率高，作用条件温和等特点，可广泛地应用于各种食品的保鲜。 酶法保鲜的原理: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，在较长时间内保持食品原有的品质和风味。 目前应用较多的是葡萄糖氧化酶和溶菌酶的酶法保鲜。,（一）利用葡萄糖氧化酶保鲜 葡萄糖氧化酶可催化葡萄糖与氧反应，生成葡萄糖酸，有效地防止食品成分的氧化作用 葡萄糖氧化酶可以在有氧条件下，将蛋类制品中的少量葡萄糖除去，而有效地防止蛋制品的褐变,1、食品的除氧保鲜

5、 食品在运输、储藏保存过程中，氧的存在容易引发色、香、味的改变。 如花生、奶粉、饼干、冰淇淋、油炸食品等富含油脂食品的氧化，导致油脂的酸败，降低营养价值，甚至产生有毒物质；使受伤的苹果、梨、马铃薯等水果蔬菜及草莓酱、苹果酱、肉类等变色，影响商品质量。 葡萄糖氧化酶可直接加入到啤酒及果汁、果酒和水果罐头中，不仅起到防止食品氧化变质的作用，还可有效防止罐装容器的氧化腐蚀。 含有葡萄糖氧化酶的吸氧保鲜袋也已在生产中得到广泛应用。,2、蛋类制品的脱糖保鲜 蛋制品主要有蛋白片、蛋白粉和全蛋粉等，是生产糕点和糖果的原料。 在蛋类蛋白中含有0.50.6的葡萄糖，葡萄糖的羰基与蛋白质的氨基反应，使蛋白出现褐变

6、、小黑点，使加工产品色泽加深、溶解度降低并有不愉快气味，必须除去蛋白中的葡萄糖。 将一定量的葡萄糖氧化酶加到蛋白液或全蛋液中，并适当配合一定量的过氧化氢酶，即可使葡萄糖完全氧化,除掉蛋白中的葡萄糖.,（二）利用溶菌酶保鲜 常采用加热杀菌和添加化学防腐剂等方法防止食品的腐败。 溶菌酶对人体无害，可有效防止细菌对食品的污染。 用一定浓度的溶菌酶溶液进行喷洒，即可对水产品起到防腐保鲜效果。既可节省冷冻保鲜的高昂的设备投资，又可防止盐腌、干制引起产品风味的改变，简单实用。 在干酪、鲜奶或奶粉中加入一定量的溶菌酶，可防止微生物污染，保证产品质量，延长贮藏时间。 在香肠、奶油、生面条等其他食品中，加入溶菌

7、酶也可起到良好的保鲜作用。,四、利用固定化酶生产高果糖浆 食糖是日常生活必需品，也是食品、医药等工业原料。 世界食糖的需求每年以4的速率增加，而产量每年只增加2-3，供不应求。 目前各国都竞相生产高果糖浆(甜度为蔗糖的173.5)。在美国、日本等发达国家2/3的食糖已为高果糖浆代替。 高果糖浆采用固定化葡萄糖异构酶和固定化含酶菌体进行生产。,五、酶法生产新型低聚糖 低聚糖：指2-10个单糖分子通过糖苷键连结起来，形成直链或分支链的一类寡糖的总称。 过量摄取蔗糖会引起肥胖、糖尿病、心血管疾病等,国际市场低聚糖年总产量达6万t，已广泛应用于饮料、糖果、糕点、乳制品、冷饮、调味料，疗效食品等产品中

8、主要有：异麦芽寡糖、蔗果寡糖、半乳糖基寡糖、半乳糖基转移寡糖、帕拉金糖、偶合糖、大豆低聚糖、异构乳糖等。 低聚糖的主要生理功能：促进双歧杆菌增殖；抑制腐败菌的生长繁殖；低热能，防止肥胖和糖尿病、抗龋齿、抗肿瘤等。,低聚糖的生产过程一般包括： 酶的发酵生产 低聚糖的酶法合成 分离精制,酶的发酵生产，可对菌种进行基因工程改造，以提高酶的活力和产量，运用现代发酵技术和新型生物反应器，达到最优化控制以提高发酵酶的产量； 在酶法合成过程中，大多采用固定化酶或固定化菌体来连续合成低聚糖； 分离精制过程一般包括过滤、脱色、脱盐、分离、纯化、浓缩等操作过程。,(一)低聚果糖的生产 又称为蔗果寡糖，其分子结构是

9、在蔗糖(GF)分子上结合l3个果糖分子的寡糖的总称 主要有：蔗果三糖(GF2)、蔗果四糖(GF3) 、蔗果五糖(GF4)，蔗糖与果糖分子以-l，2糖苷键连接 普遍存在于高等植物中，尤其以洋葱、牛蒡、芦笋、香蕉等植物中含量较高。 目前工业上用-果糖转移酶（为胞内酶，来自于黑曲霉）作用于蔗糖，进行分子间果糖转移反应生产低聚糖。,(二)异麦芽寡糖 直链麦芽糖分子中具有分支状键合的寡糖，因此又称为分支低聚糖。 分子中除了-1，4糖苷键以外，尚含有-1，6糖苷键及-1，3糖苷键等分枝状结合方式 主要成分为：异麦芽糖、潘糖和异麦芽三糖，其次还含有异麦芽四糖、具有-1，3糖苷键的黑曲糖及具有-1，2糖苷键的

10、曲二糖等 。,异麦芽糖生产中最关键的酶：-葡萄糖苷酶 如黑曲霉、米曲霉生产的-葡萄糖苷酶可进行-1，6糖苷键葡萄糖苷转移反应,异麦芽糖浆,粉状异麦芽糖,异麦芽寡糖的特点: 具有适口的甜味，甜度约为蔗糖的50，粘度和蔗糖相近 具有良好的保湿性和抗结晶性 可防止淀粉老化 具有一定的双歧杆菌增殖效果和抗龋齿能力 耐热、耐酸性强 因此，异麦芽寡糖可替代部分蔗糖应用于饮料、冷饮、糖果、乳制品、糕点、焙烤等食品中，是目前世界上生产量最大(约2000万t)、价格最便宜的一种新型低聚糖。,(三)低聚半乳糖的生产 低聚半乳糖：是在乳糖分子的半乳糖基上以-1，4糖苷键、-l，6糖苷键连接23个半乳糖分子的寡糖类混

11、合物。 低聚半乳糖是以乳糖为原料，由-半乳糖苷酶进行半乳糖转移反应来生产。乳糖是半乳糖残基供给体，同时也是接受体,荷兰Borculo公司利用乳糖生产低聚半乳糖，应用于乳制品、婴儿食品、糖果、饮料等食品。该公司生产的低聚半乳糖浆的组成为：低聚半乳糖5865，乳糖2128，葡萄糖20-23，半乳糖14，固形物75，甜度约为蔗糖的30。,-半乳糖苷酶：也称乳糖酶，它能将乳糖水解为葡萄糖及半乳糖，也能将水解下来的半乳糖苷转移到乳糖分子上。 只有米曲霉和环状芽孢杆菌产的-半乳糖苷酶可以合成三聚及三聚以上的低聚半乳糖。 目前工业化生产低聚半乳糖多采用固定化酶的方法连续生产,低聚半乳糖的特点： 为难消化性低

12、聚糖，其热值远低于蔗糖，具有良好的双歧杆菌的增殖效果，能改善便秘、抑制肠内腐败菌的生长，此外还有一定程度的抗龋齿性和改善脂质代谢的效果。,六、酶法生产环状糊精 环状糊精：是一种由6个以上的葡萄糖以-1，4糖苷键结合的环状低聚糖。 是应用环状糊精葡萄糖基转移酶的催化作用自淀粉或葡萄糖分子间转化而成的。 这种酶的产生菌，目前采用嗜碱性芽孢杆菌。,环状糊精产品的主要种类： -环状糊精：由6个脱水葡萄糖单位组成 -环状糊精，由7个脱水葡萄糖单位组成 -环状糊精，由8个脱水葡萄糖单位组成,环状糊精(CD)的生产一般分为三个阶段： 第一阶段是制造环状糊精合成酶， 第二阶段是利用酶作用于淀粉糊来合成环状糊精

13、， 第三阶段是环状糊精的分离提取与精制。,环状糊精的作用：,1、使易挥发、氧化和光分解的物质稳定化 食品中易挥发的香精、香料及食品中的香味物质，食品中易氧化及遇光和热易分解的色素、维生素、生理活性物质等，可借助环状糊精和它们所形成的包接络合物使其稳定化。,2、改变物质的物理和化学性质 改变食品中色、香、味等成分的乳化性和分散性 使某些难溶于水的物质溶解和乳化，常用于脂肪含量高的乳饮料、蛋白饮料、调味油、冰淇淋、咖啡、可可饮料中，以提高其乳化稳定效果，并保持其特有的风味； 在蛋白起泡粉中添加-CD可提高其起泡能力 通过和CD形成包接络合物可以去除食品中的异臭味和苦味 如脱除海产品的腥味及肉制品和

14、豆制品、调味品、酵母制品等食品令人不快的臭味；,脱除柑橘汁、水解蛋白等食品中的苦味 脱除食品中的胆固醇，生产无胆固醇食品 应用CD形成包接络合物使液体食品固体化或粉末化 如用CD将液体的酒类、饮料、调味品等改变成固体状，生产出固体酒、固体饮料和固体调味品，以方便包装、运输和贮藏。,3改变被包接络合物分子的反应性能 利用和CD形成包接络合物，一方面可以使易起反应的共混物质成分稳定化，使之共同存在而不发生反应；另一方面可选择性地保护部分反应基团，使反应物选择性地反应。 可应用于食品中防止沉淀及一些不利的化学反应，如防止食品的变色、变味等。,七、 酶法应用于干酪制品的生产 牛乳中约含3酪蛋白，酪蛋白

15、经凝乳酶作用，变成不溶性的副酪蛋白钙，使牛乳凝结，再将凝块进行加工、成型和成熟而制成的一种乳制品即干酪。,干酪营养丰富，其中含有丰富的蛋白质、脂肪和钙、磷、硫等盐类及多种维生素。干酪是一种重要的发酵乳制品。 据统计，全世界干酪年产量达1200万t以上，而且每年以约4的速度递增。我国干酪生产也有较大的发展，目前年产量在1000t以上。,制造干酪过程中起凝乳作用的关键性酶：凝乳酶，传统来源是从小牛皱胃液中提取。 据报道，有近40余种微生物可生产一定活力的凝乳酶，其中以米黑毛霉产生的凝乳酶为主 目前，全世界微生物凝乳酶的用量已超过总用量的1/3，而由微生物凝乳酶生产的干酪也占全世界总产量的一半以上 采用基因工程技术生产凝乳酶取得成功,干酪制造的过程： 牛