酶工程.doc
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1、二、酶在食品加工中的应用现代酶工程属于高新技术,其技术先进,厂房设备投资少,工艺简单、能耗低、产品收率高、效率高、经济效益大。利用微生物发酵和基因工程技术可以获得能在极酸性和极碱性的环境中工作的酶,用于食品生产可取得许多意想不到的结果t6。其在食品加工中主要应用于:淀粉加工;乳品加工;果疏加工;蛋白质加工;面粉的烘烤加工;酿酒工业中的应用。二.1淀粉加工中的应用以淀粉为原料,通过酶转化法生产低聚麦芽糖、低聚异麦芽糖,具有原料来源广、价格低、人口香甜、风味独特等优点。麦芽寡糖酶水解淀粉后,通过絮凝、脱色、离交、纯化制成3一8个葡萄糖分子组成的新型淀粉糖,它不仅是一种科学的、合理的、具有功效的高能
2、营养品,还具有易消化、低甜度、低渗透等优点。转移葡萄糖昔酶是生产低聚异麦芽糖主要且必须使用的酶制剂。以淀粉为原料,经调乳、液化后,在液化液中添加真菌淀粉酶、葡萄糖昔转移酶进行糖化、转昔反应,经一定时间后,便产生以异麦芽糖、异麦芽三糖和潘糖为主要成分的糖液。以玉米淀粉为原料,在糊化时加人耐热a一淀粉酶,采用酶脱支反应等手段改变淀粉原有的分子结构并重新结晶,可以提高产品中抗性淀粉的含量l7。现在国内普遍使用耐高温a一淀粉酶生产葡萄糖,这种酶具有反应温度高(最适温度90一95),作用力强,反应速度快的优点,克服了普通a一淀粉酶作用温度不高的缺点。耐高温a淀粉酶不仅可用于淀粉糖的制造,还广泛地用于啤酒
3、,酒精,发酵工业,制药,纺织,造纸等工业上。利用固定化酶来生产葡萄糖可缩短糖化时间,减少反应体积。1975年丹麦NoV。公司开始发展固定化葡萄糖淀粉酶,他们发展了一种新的固定化技术,将白蛋白和酶蛋白的混合物交联到惰性酷蛋白的心核上,得到一很薄的一层酶的硬质颗粒,并已取得专利。目前世界上淀粉糖的产量已达1000多万t,其中有一半是果葡糖浆。二.2乳品加工中的应用酶应用于乳品加工主要有以下几个方面:乳糖酶一分解乳糖;凝乳酶制造干酪;溶菌酶一添加婴儿奶粉中杀菌消毒;过氧化氢酶一牛奶消毒;多酶生物传感器。将固定化酶系统与微电流计连接能快速准确的测定乳糖的含量,这对乳制品生产中质量控制具有重大意义。其中
4、以乳糖酶和凝乳酶的应用最为重要,凝乳酶是生产干酷不可缺少的制剂,其产值占整个酶制剂总产值的巧.5%,乳糖酶可以将乳品中含量较多的乳糖水解为半乳糖和葡萄糖,提高乳品的可消化性,防止引起乳糖不耐症,这种酶在国内外以微生物制造的居多。全世界大约有1/4牛奶用于生产干酷,生产用的凝乳酶主要由大肠杆菌来生产。在乳糖酶的特性方面,国外已有较系统的研究,Park等(1979)报道了米曲霉乳糖酶的生产及酶学特性,GekaS等(1985)对乳糖酶特性及其水解乳糖进行了较全面的总结112。利用酶可从植物油除臭剂蒸馏物中提取食用街酮类脂肪酸脂,得到的产品脂肪酸含量低,其风味和安全性均优于一般方法提取ll3。溶菌酶又
5、称胞壁质酶,是一种有效的消毒抗菌剂,广泛应用于医药、生化、食品工业中,加在鲜牛奶中可以增加吃牛奶婴儿的抗菌能力。溶菌酶在鲜鸡蛋中含量最高。国内外主要以鸡蛋清为原料,采用直接结晶法或离子交换树脂法制备。此外过氧化氢酶可用于清除乳品中多余的过氧化氢;超氧化物酶用于乳清脱色等;琉基氧化酶用于去除乳制品因超高温杀菌而产生的糊味;脂肪酶用于乳品增香。二.3果蔬加工中的应用水果蔬菜加工用酶中最常用的有果胶酶,纤维素酶,半纤维素酶,淀粉酶,阿拉伯糖酶等。其中果胶酶已成为许多国家果汁、蔬菜汁加工的常用酶之一。利用果胶酶可以明显提高果汁澄清度,增加果汁出汁率,降低果汁相对粘度,提高果汁过滤效果。果胶酶主要由滋生
6、物来生产,人们通过一系列诱变育种技术,可以筛选优良菌种。随着人们对天然健康食品的不断需求,近年来,采用果胶酶和其他的酶(如纤维素酶等)处理可以大大提高出汁率,简化工艺步骤,并且可制得透明澄清的蔬菜汁。再经过种种调配就可以制成品种繁多的饮料食品,如胡萝卜汁,南瓜汁,番茄汁,洋葱汁饮料等。葡萄糖氧化酶可用于果汁脱氧化,国内外对其生产及固定化方法进行了深人的研究。特别是近年来,随着葡萄糖酸钙,酸锌,酸铁等葡萄糖酸系列产品的兴起,需求日益增加,因而开发性能优良的固定化葡萄糖氧化酶用以氧化葡萄糖生产葡萄糖酸具有实际意义。二.4蛋白质加工中的应用蛋白酶能将蛋白质水解为肤和氨基酸,提高和改善蛋白质的溶解性,
7、乳化胜,起泡性,粘度、风味等。利用蛋白酶制剂可以避免酸水解,碱水解对氨基酸的破坏作用,保证蛋白质营养价值不受影响。在豆乳的生产中,传统工艺中存在着原材料利用率低、稳定性差、复溶性不好等缺点。利用蛋白酶的作用,豆乳中的蛋白质和碳水化合物被降解,这样就可以提高原材料利用率,增加产品稳定性,改进产品的营养价值。从大豆发酵食品中可提取一种枯草杆菌蛋白酶,其最适反应PH值和温度分别为9.0和48,它可以在碱性和受热环境下水解纤维蛋白。葛世军,王璋等报道了一种酶法豆乳生产新工艺,各项工艺指标均较传统工艺为佳。二.5面粉烘烤加工中的应用酶在烘烤食品方面,可以增大面包体积,改善面包表皮色泽,改良面粉质量,延缓
8、陈变,提高柔软度,延长保存期限川。国外经试验表明,向面粉中添加0.1%的淀粉酶,就可以使面粉变得完善,大大改进产品的质量,因此国外都把面粉中的淀粉酶活力作为面粉质量指标之一。制作面包时,当面质很硬或需要面团具有特别的柔韧性和延伸时加人蛋白酶,能改善面团物理性质和面包质量,使面团易于延伸,以较快速度成熟。在生产蛋糕过程中,鸡蛋液是主要的关键原料,要求具有良好的乳化胜和持泡性,通过添加蛋白酶制剂可有效地改善鸡蛋液乳化件和持泡性。脂肪氧化酶添加于面粉中,可以使面粉中的不饱和脂肪酸氧化,同胡萝卜素发生共额氧化作用而将面粉漂白。乳糖酶也用于加脱脂奶粉的面包制造中,它可以分解乳糖生成可发酵性的糖,促进酵母
9、发酵,改善面包色泽。二.6酿酒工业中的应用麦芽是生产啤酒的主要原料。麦芽质量欠佳或大麦、大米等辅助原料使用量较大时,会造成淀粉酶、俘一葡聚糖酶、纤维素酶的活力不足,使糖化不能充分、蛋白质降解不足,从而影响啤酒的风味和收率。使用微生物淀粉酶、蛋白酶、p一葡聚糖酶等制剂,可补充麦芽中酶活力不足的缺陷。此外,还有一些酶类在食品生产中也起了相当大的作用,如木瓜蛋白酶能增强肌肉酶类的作用,使肉类在烹饪过程中嫩化;从麦芽中提取的植酸酶可有效降低豆科植物和谷类中的植酸;果胶酶、纤维素酶和半纤维素酶可促使细胞分离、细胞壁变软,使原材料易于榨浆等。在食品包装上,葡萄糖氧化酶对食品有多种作用,作为在食品保鲜及包装
10、中最大的作用是除氧,延长其食品的保鲜保质期,保持色、香、味的稳定性;细胞壁溶解酶最大的特点是消除某些微生物的繁殖,而让某些有益细菌得以繁殖,在食品包装上更多的是用作防腐。二.7国产脂肪酶在食品中应用肪酶在食品工业中的应用,已有几十年的历史了,最早用于增加乳制品的风味,在油脂加工中也有应用,1968年报导了脂肪酶防止面包老化的作用。三十多年来,脂肪酶改善小麦品质的功能得以证实并不断推广应用。近年来,由于谷物科学与工艺学的发展,脂肪酶应用于改良小麦粉品质的研究报导愈来愈多。其较公认的特点是,脂肪酶能改善面团的流变学特性,增强面团对过度发酵的耐受性,提高入炉急涨能力,增大面包体积,改善面包芯的组织结
11、构和柔软性。脂肪酶对制品还有一定的增白作用。对于馒头生产,脂肪酶同样能起到良好的面团调理作用。脂肪酶对面团强度有良好的改善作用,一般不会给面团带来负面影响。脂肪酶可增加面团的最大抗拉阻力和粉力,但有降低延伸性的作用。有研究表明,脂肪酶的作用与小麦类脂和面筋蛋白质之间的相互作用有关,特别是高筋粉,一不定添加量能提高稳定性和评价值,减少弱化度,而对中筋粉,这些作用不够明显。对不同种类的小麦粉,脂肪酶有一个合适的添加量,添加过量会造成面筋强度过大,产生负面效应,使制品体积变小,结构板结。国产食品用脂肪酶的生产起步较晚,应用国产脂肪酶改善小麦粉品质的研究,近来也有报导。胡乐时、陈军荣等报导了国产脂肪酶
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