酶在食品工業(yè)中的應用研究進展

《酶在食品工業(yè)中的應用研究進展》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《酶在食品工業(yè)中的應用研究進展（6頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

酶在食品工業(yè)中的應用研究進展 班級：451103 姓名：杜以政 學號：45110303 酶在食品工業(yè)中的應用研究進展 摘要:淺述了酶工程技術,如酶的固定化技術的概念、性質及應用。介紹了酶工程在食品加 品保鮮和食品分析與檢測中的應用現(xiàn)狀,并對酶工程的作用和發(fā)展作出了展望。 關鍵詞: 酶工程 生物酶 催化 食品工業(yè)是生物酶技術應用的重要領域。生物技術在食品工業(yè)中的應用首先是基因工程的應用，即以DNA重組技術或克隆技術為手段，實現(xiàn)動植物、微生物等的基因轉移或DNA重組，以改良食品原料或食品微生物。如利用基因工程技術改良食品加工的原料、改良微生物菌種的性能、生產酶制劑、生產保健食品的有效成分等；其次是細胞工程的應用，即以細胞生物學的方法，按照人們預定的設計，有計劃地改造遺傳物質和細胞培養(yǎng)技術，包括細胞融合技術及動植物大量控制性培養(yǎng)技術，以生產各種保健食品的有效成分、新型食品和食品添加劑；再次是酶工程的應用，酶是活細胞產生的具有高度催化活性和高度專一性的生物催化劑，可應用于食品生產過程中物質的轉化。如纖維素酶在果汁生產、蔬菜汁生產、速溶茶生產、醬油釀造、制酒等食品工業(yè)中應用廣泛；最后是發(fā)酵工程的應用，即采用現(xiàn)代發(fā)酵設備，使經優(yōu)選的細胞或經現(xiàn)代技術改造的菌株進行放大培養(yǎng)和控制性發(fā)酵，獲得工業(yè)化生產預定的食品或食品的功能成分。 食品加工方面 酶的固定化技術的應用 固定化葡萄糖異構酶在高果糖漿生產中 的應用固定化葡萄糖異構酶是世界上生產規(guī)模最大的一種固定化酶,1973年就已應用在工業(yè)化生產,它可以用來催化玉米糖漿和淀粉生產高甜度的高果糖糖漿[4]。用淀粉生產高果糖漿包含三步:(1)用淀粉酶液化淀粉;(2)用糖化酶將其轉化為葡萄糖,即糖化;(3)用葡萄糖異構酶將葡萄糖異構為果糖。 固定化酶用于水解牛奶中的乳糖牛奶中含有4.3%～4.5%的乳糖?；既樘敲溉狈ΠY的人飲用牛奶后將導致不良后果。用乳糖酶可以將乳糖分解為組成乳糖的兩個單糖:半乳糖和葡萄糖。用固定化乳糖酶反應器可以連續(xù)處理牛奶,將乳糖分解,用于連續(xù)化生產低乳糖奶。該技術已于1977年實現(xiàn)工業(yè)化。此外,乳糖在溫度較低時易結晶,用固定化乳糖酶處理后,可以防止其在冰淇淋類產品中結晶,改善口感,增加甜度。固定化乳糖酶還可以用來分解乳糖,制造具有葡萄糖和半乳糖甜味的糖 果蔬加工中的應用 水果蔬菜加工中最常用的有果膠酶,纖維素酶,半纖維素酶,淀粉酶,阿拉伯糖酶等。其中果膠酶已成為許多國家果汁、蔬菜汁加工的常用酶之一。利用果膠酶可以明顯提高果汁澄清度,增加果汁出汁率,降低果汁相對黏度,提高果汁過濾效果。果膠酶主要由滋生物來生產,人們通過一系列誘變育種技術,可以篩選優(yōu)良菌種[3]。隨著人們對天然健康食品的不斷需求,近年來,采用果膠酶和其他的酶(如纖維素酶等)處理可以大大提高出汁率,簡化工藝步驟,并且可制得透明澄清的蔬菜汁。再經過種種調配就可以制成品種繁多的飲料食品,如胡蘿卜汁,南瓜汁,番茄汁,洋蔥汁飲料等。葡萄糖氧化酶可用于果汁脫氧化,國內外對其生產及固定化方法進行了深入的研究。特別是近年來,隨著葡萄糖酸鈣,葡萄糖酸鋅,葡萄糖酸鐵等葡萄糖酸系列產品的興起,需求日益增加,因而開發(fā)性能優(yōu)良的固定化葡萄糖氧化酶用以氧化葡萄糖生產葡萄糖酸具有實際意義。 酶在烘烤食品方面,可以增大面包體積,改善面包表皮色澤,改良面粉質量,延緩陳變,提高柔軟度,延長保存期限。國外經試驗表明,向面粉中添加0.1%的淀粉酶,就可以使面粉變得完善,大大改進產品的質量,因此國外都把面粉中的淀粉酶活力作為面粉質量指標之一。制作面包時,當面質很硬或需要面團具有特別的柔韌性和延伸性時加入蛋白酶,能改善面團物理性質和面包質量,使面團易于延伸,以較快速度成熟。在生產蛋糕過程中,雞蛋液是主要的關鍵原料,要求具有良好的乳化性和持泡性,通過添加蛋白酶制劑可有效地改善雞蛋液乳化性和持泡性。脂肪氧化酶添加于面粉中,可以使面粉中的不飽和脂肪酸氧化,同胡蘿卜素發(fā)生共扼氧化作用而將面粉漂白。乳糖酶也用于加脫脂奶粉的面包制造中,它可以分解乳糖生成可發(fā)酵性的糖, 酶工程的發(fā)展在生物工程學科的發(fā)展中占有重要位置。21世紀,生物科學與生物工程的發(fā)展將進步揭示生命的奧秘,在世界科技和經濟發(fā)展中起主導和支柱作用。作為生物工程重要組成部分的酶工程亦將飛速發(fā)展,前景廣闊。 生物酶在食品加工過程中的應用取得了巨大的經濟效益。其在食品加工中所起的作用是雙方面的,有些酶的反應在加工中是不利的,特別是蛋白水解酶類,我們應力圖避免;有些酶的反應是我們所希望的,如水果的成熟、芳香物質的產生、果膠的分解等等。如何在生產中利用酶的特性,以達到我們所期待的結果,同樣具有深遠的意義。根據各類食品的不同特性,同時結合不同酶制劑的特異效果,并很好地利用不同酶制劑之間,甚至酶制劑與其他食品添加劑之間的協(xié)同性,必然會給食品加工帶來可觀的經濟效益。國際上大的酶制劑公司廣泛采用基因工程、蛋白質工程、定向進化的高新技術,大大提高了菌種產酶能力,增加了酶的穩(wěn)定性,提高了酶在各種環(huán)境中的反應效率[6-7]。 新工藝要求新的酶,隨著食品加工制作方法精細程度的提高,就應不斷擴充酶的種類,不斷提高酶的純度。我國的酶制劑工藝起步晚,底子薄,雖然近年來發(fā)展很快,但我們也應清醒地看到,目前酶制劑工業(yè)的發(fā)展還不能適應國民經濟的發(fā)展要求。我國的酶制劑與技術進入國際市場參與競爭還有相當大的難度,我們還必須繼續(xù)學習,取人之長,緊跟國際酶工程技術的最新發(fā)展,提高我國的酶工程技術。酶制劑涉及糧食加工、油脂加工、調味品工業(yè)、乳品工業(yè)、特種營養(yǎng)食品制備等相關的企業(yè),是一個尚未很好開發(fā)但有廣闊前途的領域 酶技術可以促使肉類嫩化。牛肉及其它質地較差的肉（如老動物肉），其結締組織和膠原蛋白質及單性蛋白質含量高而且結構復雜。膠原蛋白是纖維蛋白，由副鍵連接成為具有很強機械強度的組成，這種交聯(lián)鍵可分為耐熱和不耐熱兩種。幼動物的膠原蛋白中，不耐熱交聯(lián)鍵多，一經加熱即行破裂，肉就顯得嫩；而老動物的肉因耐熱鍵多，烹飪時軟化較難，因而顯得肉質粗糙，難以烹調，口感亦差。采用蛋白酶可以將肌肉結締組織中膠原蛋白分解，從而成功地使肉質嫩化。作為嫩化劑的蛋白酶可以分為兩類：最常用的是植物蛋白酶，如木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶、中華獼猴桃蛋白酶等；另一類是微生物蛋白酶，如米曲霉等。嫩化的肉類品種從牛肉擴大到豬肉、家禽等。工業(yè)上軟化肉的方法有兩種，一種是將酶涂抹肉的表面或用酶液浸肉；另一種比較先進的方法是在動物宰前用酶肌注，酶的軟化作用發(fā)生在貯罐特別是烹煮加熱時。這項生物技術新成果對于改善肉類的質地、增強肉制品的風味，起到了極大的作用。將廢棄蛋白，如雜魚、動物血、碎肉等用蛋白酶水解，抽提其中蛋白質以供食用或做飼料，是增加人類蛋白質資源的一項有效措施。其中一雜魚及魚干廢棄物的利用最為矚目。海洋中許多魚類因其色澤、外觀或味道欠佳等因，都不能食用，而這類水產卻高達海洋水產的80%左右。在肉類食品生產中,添加少量的木瓜蛋白酶可以分解膠原蛋白,軟化肉品;在面包生產中,淀粉酶可防止老化、改善風味,脂肪氧化酶可漂白增香[1]，使其中絕大部分蛋白質溶解，經濃縮干燥制成含氮量高、富含各種水溶性維生素的產品，其營養(yǎng)不低于奶粉，可摻入面包、面條等食用，或用作飼料，其經濟效益十分顯著。 其他方面的應用 用酸性蛋白酶在PH中性時處理解凍魚類，可以脫腥。利用微生物酸性蛋白酶處理碎皮，萃取后可得到可溶性膠原。這種可溶性膠原纖維遇鹽或洗衣粉時便再生析出，可制人造腸衣。利用堿性蛋白酶水解動物血脫色來制造無色血粉作為廉價而安全的補充蛋白質資源已經研究成功，并已投入到工業(yè)化生產中。 用葡萄糖氧化酶除去脫水蔬菜的糖分，可防止貯藏過程中發(fā)生褐變。瓶裝橘子汁貯藏時因氧化而使色香味劣變，采用葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶去氧，即可保持果汁原有的色香味。水果冷凍保藏時，由于果實自身的酶作用而發(fā)酵變質，也可用葡萄糖氧化酶保鮮。2.5飲料、釀酒工業(yè) 生產茶飲料最大的難題是變色和沉淀,即所謂冷渾現(xiàn)象。采用單寧酸酶處理是解決這一現(xiàn)象的有效方法[6]。 由于茶乳酪沉淀的復雜性,將其他酶配合使用比只用一種單寧酸酶取得效果更為理想。如加入萄糖氧化酶可消耗掉茶湯中的游離氧,因而避免了氧氣對茶湯風味的破壞作用;加入果膠酯酸酶增加其揮發(fā)性香氣化合物含量;加入溶菌酶可有效地防止和消除微生物污染,減少殺菌不良氣味的產生和品質的變化;加入多酚氧化酶可減輕速溶茶苦澀味,改善茶葉食品的色澤;而以混合酶制劑纖維素酶、果膠酶、磷脂酶或原果膠酶、蛋白酶等在25-60℃下萃取茶葉,可有效地萃取茶葉中脂溶性維生素,而Ｖｃ的萃取率亦較高[7]。加入木瓜蛋白酶可作為沉渣劑,使茶湯中的蛋白─單寧復合物沉淀,提高產品澄清度等[ 啤酒是以麥芽為原料，淀粉酶可液化、糖化淀粉、促進酵母的生產,進而生產啤酒、酒精等。麥芽中含降解原料生產可發(fā)酵性物質所必需的各種酶類。由于麥芽制造時，原料（大麥）中淀粉呼吸損失，很不經濟，因此釀酒廠常用大麥、大米、玉米等作為輔助原料來替代一部分麥芽，以致引起酶活力不足，使糖化不能充分，蛋白質降解不足，從而影響啤酒的收率與風味。采用微生物淀粉酶、蛋白酶、β—淀粉酶、β—葡聚糖酶等酶制劑，可補充麥芽酶活力不足的缺陷。特別是在用大麥作輔料或用發(fā)芽欠佳的麥芽時，由于其中含有粘性的β—葡聚糖，使麥芽汁難過濾，況且由于β—葡聚糖不溶于酒精，從而在啤酒中生成沉淀而不易濾清，采用β—葡聚酶處理就可使其分解而改善過濾操作。原料糖化時添加唐化酶可增加發(fā)酵度，縮短糖化作用時間，可用于生產低熱量啤酒。采用中性蛋白酶可分解原料中蛋白質以增加麥芽汁中氨基酸含量，從而促進酵母發(fā)酵。采用木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶或霉菌酸性蛋白酶則可使啤酒澄清，防止混濁，延長保存期。 果酒釀造中采用酸性蛋白酶、淀粉酶、果膠酶可消除混濁或改善潰碎果實壓汁操作。白酒生產中采用糖化酶代替麩曲可提高出酒率（2~7%），節(jié)約糧食，簡化設備，節(jié)省廠房場地。 酵母在面團中，依靠面粉本聲淀粉酶和蛋白酶的作用生成麥芽糖和氨基酸來進行繁殖個發(fā)酵。目前歐美各國常添加酶進行強化，用酶活力高的面粉制成的面包，氣孔細而分布均勻、體積大、彈性好、色澤佳。 面粉中添加α—淀粉酶，可調節(jié)麥芽糖生成量，使二氧化碳產生和面團氣體保持力相平衡。添加蛋白酶可促進面筋軟化，增加伸延性，減少揉面時間和動力，改善發(fā)酵效果。用蛋白酶強化的面粉可防止糕點老化。糕點餡心常用淀粉為填料，添加用β—淀粉酶可改善餡心風味；面包制作中適當添加脂肪酶可增進面包的香味，這是因為脂肪酶可使乳脂中微量的醇酸或酮酸的甘油酯分解，從而生成δ—內酯等香味物質。2.7制糖 傳統(tǒng)制糖工業(yè)主要以甘蔗、甜菜為原料生產蔗糖。糖源不足、價格昂貴是制糖工業(yè)面臨的第一大難題，而產品甜度不高則是面臨的第二大問題（若以蔗糖甜度為100計算，則葡萄糖只有73，而果糖則高達174）。 生物技術在這里發(fā)揮了其巨大作用。首先，食品科學家將糖源目標轉移向來源充足、價格低廉的淀粉。淀粉水解后可生成飴糖、麥芽糊精、葡萄糖、麥芽糖與麥芽糖醇、果糖、低聚糖等食品原料,分別用以糖果、冰淇淋、飲料等各類食品的加工;蛋白酶可以生產天冬甜素,這是一種非糖高甜度甜味劑,已廣泛用于各類食品的生產[11,12]。最先應用的是玉米淀粉，繼而擴大到谷類（玉米、粘玉米、高粱等），為了提高產品的甜度，食品科學家使用葡萄糖異構酶成功地將葡萄糖轉化甜度遠高于蔗糖的果糖，產品稱為高果糖漿。和蔗糖相比,高果糖漿有許多優(yōu)點:(1)不易結晶;(2)高甜度;(3)易發(fā)酵;(4)保濕性強;(5)低糖度;(6)無色。所以在點心制造業(yè)和冷飲生產業(yè)都受到歡迎[13]。葡萄糖轉化酶和磷酸葡萄糖異構酶生產果糖的技術可以用于大規(guī)模生產,取代蔗糖作為甜味劑。由于該項技術在各國得到廣泛應用,國際市場糖價大幅度下降[14]。目前可口可樂公司和百事可樂公司的飲料,都采用了該項技術生產的果葡漿作為原料[15]。高果糖漿第一代產品果糖含量占42%，繼而出現(xiàn)了果糖含量占55%、90%的產品，其甜度也越趨增高。 酶對食品工業(yè)發(fā)展的影響及其發(fā)展前景 綜上所述,酶工程在食品工業(yè)中已經得到了廣泛應用。隨著基因工程等新技術的發(fā)展,酶工程應用潛力有望進一步發(fā)揮。展望末來,這種源于自然界自身的清潔技術在尋找創(chuàng)新、有經濟效益和利于環(huán)保的方法,為遍及全球的工業(yè)問題提供解決方案方面有著廣闊的應用前景。 參考文獻： 1.生吉萍,羅云波,申琳.脂氧合酶在食品貯藏加工中的作用[Ｊ].食品科學,1999(12):22-24. 2.文澤富.酶在柑桔加工中的應用[Ｊ].食品與機械,1992(5):31-33.[6]Smallwood,K.C.一種茶產品的生產工藝.歐洲專利,0381462Ａ1,1984. 3.王元鳳,王登良,魏新林.酶技術在茶葉深加工中的應用研究.飲料工業(yè),2000,6:18-22[8]方元超 4.,趙晉府.酶技術在茶飲料生產中的應用研究[Ｊ].飲料工業(yè),1999(1):12-15.[9]黃海丹.酶在食品及飲料加工中的應用[Ｊ].食品研究與開發(fā),1996(1):29-31. 5.林勉,劉通訊.內肽酶與端解酶水解花生粕蛋白的研究[Ｊ].食品科學,2000(1):22-24.[11][英].酶與食品加工[Ｍ].北京:輕工業(yè)出版社,1991.93-139. 6.呂加平,肖銳.酶在食品工業(yè)中的開發(fā)利用[Ｊ].食品研究與開發(fā),1997(3):29-32.[13]粱華.酶催化作用的應用.江西教育學院學報,1996,17(6):44-47. 7.張斌,金莉.固定化酶及其在食品中的應用[J].中國食品添加劑,2006(1):147-151. 8.袁勤生,趙健.酶與酶工程[M].上海:華東理工大學出版社,2005.[3]唐忠海,饒力群.酶工程技術在食品工業(yè)中的應用[J].食品研與開發(fā),2004,25(4):10-14. 9.陳紅霞.酶工程研究及應用[J].化學工程師,2005(9):29-33.[5]史先振.現(xiàn)代生物技術在食品領域的應用研究進展[J].食品研究 與開發(fā),2004,25(4):40-43. 10.尤新.積極開拓酶制劑的應用領域[J].中國食品添加劑,2001(2):1-5. 段杉, 11.彭志英.食品工業(yè)新酶源[J].中國食品添加劑,2001(5): 14] 縱偉, 董海麗. 脂肪酶及其在食品工業(yè)中的應用[J]. 安徽農學通報, 2007,13(15):14- 15 12.劉晶, 韓清波, 張耀廣. 乳脂酶及其對乳制品品質的影響[J]. 食品工業(yè)科技, 2006, 27(4):194- 196 13. 湯魯宏, 張浩. 催化合成 L- 抗壞血酸棕櫚酸酯的反應媒體和脂肪酶[J]. 無錫輕工大學學報, 2000,19(2):157- 159. 14.洪堅平,來航線.應用微生物［M］.北京:中國林業(yè)出版社,2005. 15.張秀媛,袁永俊,何擴.糖化酶的研究概況［J］.食品研究與開發(fā),2006, 27(9). 16.鐘浩,譚興和,熊興耀,等.糖化酶研究進展及其在食品工業(yè)中的應用［J］.保鮮與加工, 2008, 8(3). 17.趙金松,羅惠波,吳士業(yè).糖化酶在清香型小曲酒生產中的應用［J］.食品科技,2006,(3). 18.覃雪珍,向宗府,張學英.TH- AADY 和糖化酶在湘泉濃香型白酒工藝中的應用研究［J］.釀酒科技, 2006,(6). 19.左永泉.應用糖化酶釀制干啤酒的技術研究［J］. 四川食品與發(fā)酵,1997,(4). 20.衛(wèi)國,張廣林,曾明.糖化酶在黃酒釀造中的應用探討［J］.釀酒科技, 1996,(1). 21.王傳榮.TH- AADY和糖化酶在食醋生產中的應用試驗［J］.中國釀造,2001,(1). 22.張安寧,王傳榮,夏如柏.應用 TH_AADY 和糖化酶提高食醋出醋率［J］.釀酒科技,2005,(11). 23.劉愛國,陳慶森,祁兵,等.淀粉酶和糖化酶在冷凍食品中的應用研究［J］.食品科學,2004,25(4).