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1、酶工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用 一、酶的用途 表：酶用于食品加工酶的用途 反應(yīng) 酶 水解淀粉生產(chǎn)葡萄糖 淀粉+H2O 葡萄糖 糖化酶-淀粉酶 水解RNA生產(chǎn) 5-IMP及5-GMP RNA+H2O 5-AMP+5- GMP+5- UMP+5 - CMP 5-AMP+H2O5-AMP+NH3 磷酸二酯酶 AMP 脫氨酶 用Plaste in 反應(yīng)修飾蛋白質(zhì) 肽 + 蛋氨酸乙酯 肽 - 蛋氨酸 木瓜酶 消除桔汁苦味 柚苷 +H2O 鼠李糖 + 柚配質(zhì) -7- 葡糖苷 (2) 柚配質(zhì)-7-葡糖苷 葡萄糖+柚配質(zhì) 柚苷酶 黃酮化合物糖苷酶 生產(chǎn)果葡糖漿 D-葡萄糖 D-果糖 葡萄糖異構(gòu)酶 增加甜菜糖收率 棉

2、子糖 +H2O 半乳糖 + 蔗糖 蜜二糖酶 (-半乳糖苷酶 ) 分解牛奶及乳清中乳糖 乳糖 + 水 D-半乳糖 + 葡萄糖 - 半乳糖苷酶 消除食品中殘留 H2O2 H2O2+ H2O2 O2+ 2H2O 過氧化氫酶 分離魚碎肉廢水中油和蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì)、油、聚丙烯酸鈉、水肽氨基酸、油聚丙烯酸 堿性蛋白酶 啤酒澄清 蛋白質(zhì) 肽 木瓜酶 桔子脫囊衣 半纖維素（高分子）半纖維素（低分子） 粥化酶 改進(jìn)谷物淀粉收率 淀粉、半纖維素、蛋白質(zhì)（高分子） 淀粉、肽、半纖維素（低分子） 半纖維素酶、果膠酶 提高飼料效率 淀粉、半纖維素、纖維素 肽、纖維、半纖維 粥化酶 生產(chǎn)干酪 酪素 肽 內(nèi)肽酶 生產(chǎn)干酪用脂

3、肪酶增香 脂肪 脂肪酸 脂肪酶 改良面團(tuán) 淀粉 糊精 -淀粉酶 生產(chǎn)環(huán)糊精 環(huán)糊精葡萄糖轉(zhuǎn)移酶 消除大豆腥臭 RCHO+NAD+H2O RCOOH+NADH RCHO+H2O+O2 RCOOH+H2O2 醛脫氫酶 醛氧化酶 消除桔子汁檸堿 檸堿酶 二、酶在食品工業(yè)的應(yīng)用圖：古代已用微生物生產(chǎn)食品1、酶用于淀粉糖的生產(chǎn)以淀粉為原料，經(jīng)淀粉酶和葡萄糖淀粉酶催化水解，得D葡萄糖，將它通過固定化D葡萄糖異構(gòu)酶柱完成由D葡萄糖至D果糖的轉(zhuǎn)化，再通過精制、濃縮等手段，即可得到不同種類的高果糖漿。 圖:酶將玉米或小麥等作物中的淀粉轉(zhuǎn)化為糖2、酶用于甜味劑的生產(chǎn) 淀粉糖均以淀粉為原料進(jìn)行生產(chǎn)，其甜度增加有限，

4、所以從根本上解決食糖短缺問題應(yīng)生產(chǎn)甜度高而又不以淀粉為原料的甜味劑。國(guó)外大量生產(chǎn)的阿期巴甜（APM）就是一種高甜度的甜味劑。阿期巴甜（天門冬酰丙氨酸甲酯）是二肽甜味劑，其甜度是蔗糖的200倍。過去是以L天冬氨酸與L 苯丙氨酸為原料用化學(xué)法合成?，F(xiàn)在日本采用酶法合成新工藝，可用價(jià)格較低的DL苯丙氨酸為原料，且產(chǎn)品都是型體（型體有苦味），使生產(chǎn)成本下降 30% 。 3、酶用于乳品加工 （1）干酪生產(chǎn) 全世界生產(chǎn)干酪所耗牛奶達(dá)1億多噸，占牛奶總產(chǎn)量的1/4。干酪生產(chǎn)的第一步是將牛奶用乳酸菌發(fā)酵制成酸奶，然后加凝乳酶水解K-酪蛋白，在酸性條件下，鈣離子使酪蛋白凝固，再經(jīng)切塊加熱壓榨熟化而成。 （2）分

5、解乳糖 牛奶中含有4.5%的乳糖。乳糖是一種缺乏甜味且溶解度很低的雙糖，難于消化。有些人飲奶后常發(fā)生腹瀉、腹痛等病，其原因即在于此。而且由于乳糖難溶于水，常在煉乳、冰淇琳中呈砂狀結(jié)晶析出，從而影響食品風(fēng)味。將牛奶用乳糖酶處理，使奶中乳糖水解為半乳糖和葡萄糖即可解決上述問題。 （3）黃油增香 乳制品特有香味主要是加工時(shí)所產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)（如脂肪酸、醇、醛、酮、酯以及胺類等）所致。乳品加工時(shí)添加適量的脂肪酶可增加干酪和黃油的香味。將增香黃油用于奶糖、糕點(diǎn)等食品，可節(jié)約黃油用量，提高風(fēng)味 （4）嬰兒奶粉 人奶與牛奶區(qū)別之一在于溶菌酶含量的不同。奶粉中添加卵清溶菌酶可防止嬰兒腸道感染。 4、酶用于肉類

6、和魚類加工 （1）改善組織、嫩化肉類 酶技術(shù)可以促使肉類嫩化。牛肉及其他質(zhì)地較差的肉（如老動(dòng)物肉），結(jié)締組織和肌纖維中的膠原蛋白質(zhì)及彈性蛋白質(zhì)含量高且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。膠原蛋白質(zhì)是纖維蛋白，同副鍵連接成為具有很強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度的組成，這種交聯(lián)鍵可分成耐熱的和不耐熱的兩種。幼動(dòng)物的膠原蛋白中，不耐熱交聯(lián)鍵多，一經(jīng)加熱即行破裂，肉是得嫩；而老動(dòng)物的肉因耐熱鍵多，烹煮時(shí)軟化較難，因而肉質(zhì)顯得粗糙，難以烹調(diào)，口感亦差。采用蛋白酶可以將肌肉結(jié)締組織中膠原蛋白分解，從而使肉質(zhì)嫩化。作為嫩化劑的蛋白酶可以分為兩類：最常用的一類是植物蛋白酶，另一類是微生物蛋白酶。 （2）轉(zhuǎn)化廢棄蛋白 將廢棄的蛋白、如雜魚、動(dòng)物血、碎肉等用

7、蛋白酶水解，抽提其中蛋白質(zhì)以供食用或用作飼料，是增加人類蛋白質(zhì)資源的一項(xiàng)有效措施。其中以雜魚及魚廠廢棄物的利用最為矚目。海洋中許多魚類因其色澤、外觀或味道欠佳等原因，都不能食用，而這類水產(chǎn)卻高達(dá)海洋水產(chǎn)的80%左右。采用這項(xiàng)生物技術(shù)新成果，使其中絕大部分蛋白質(zhì)溶解，經(jīng)濃縮干燥可制成含氮量高、富含各種水溶性維生素的產(chǎn)品，其營(yíng)養(yǎng)不低于奶粉，可摻入面包、面條中等食用，或用作飼料，其經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。 （3）其他方面的應(yīng)用 用酸性蛋白酶在pH值呈中性條件下處理解凍魚類，可以脫腥?，F(xiàn)今開發(fā)利用堿性蛋白酶水解動(dòng)物脫色來制造無色血粉，作為廉價(jià)而安全的補(bǔ)充蛋白資源，這一技術(shù)已用于工業(yè)化生產(chǎn)。 5、酶用于果蔬加

8、工 （1）水果罐頭加工 制作桔子罐頭時(shí)需除桔瓣囊衣，過去使用堿處理法，耗水量大，又費(fèi)工時(shí)?，F(xiàn)采用黑曲霉產(chǎn)生的半纖維素酶、果膠酶和纖維素酶的混合物，可很好地除去桔瓣囊衣，而避免上述缺點(diǎn)。桔子罐頭常發(fā)白色渾濁，這是同桔肉中橙皮苷造成的。采用橙皮苷酶，可將橙皮苷水解成為水溶性的橙皮素，從而消除桔子罐頭的白濁現(xiàn)象。桃果實(shí)含有紅色花青素，罐藏時(shí)同金屬離子作用而呈紫褐色。采用花青素酶處理桃醬、葡萄汁等，即可脫色而提高經(jīng)濟(jì)價(jià)值。這是因?yàn)榛ㄇ嗨孛缚梢运饣ㄇ嗌?，使之變?yōu)闊o色物質(zhì)。 （2）柑桔類脫苦 柑桔類脫苦問題歷來是果品加工中的一大問題。桔子中的檸檬苦素是引起桔汁產(chǎn)生苦味的原因，利用球形節(jié)桿菌固定化細(xì)胞的

9、檸檬酶處理即可消除苦味。 （3）果汁加工 水果中均含有果膠物質(zhì)。果膠的重要特性之一，就是在酸性和高濃度的糖存在時(shí)，即可形成凝膠。這一性質(zhì)是制造果凍、果醬的基礎(chǔ)。但在果汁加工上，卻造成了壓榨、澄清的因難?，F(xiàn)采用果膠酶處理破碎的果實(shí)，即可加速果汁過濾和促進(jìn)澄清。 圖：酶在果汁制造過程中分解纖維（4）水果蔬菜保藏 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。瓶裝桔汁貯藏時(shí)因氧化而使色香味變劣，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(shí)，由于果實(shí)自身的酶作用而發(fā)酵變質(zhì)，也可用葡萄糖氧化酶保鮮。 6、酶用于焙烤食品 面粉中添加-淀粉酶可調(diào)節(jié)麥芽糖的生成量，使二

10、氧化碳產(chǎn)生和面團(tuán)氣體保持力相平衡。添加蛋白酶可促進(jìn)面筋軟化，增加延伸性，減少揉面時(shí)間和動(dòng)力，改善發(fā)酵效果。用蛋白酶強(qiáng)化的面粉制通心粉制通心面條，延伸性好，風(fēng)味佳。用-淀粉酶強(qiáng)化面粉可防止糕點(diǎn)老化。糕點(diǎn)餡心常以淀粉為填料，添加-淀粉酶可以改善餡心風(fēng)味。糕點(diǎn)制作使用轉(zhuǎn)化酶可使蔗糖水解為轉(zhuǎn)化糖，從而防止糖漿析晶。面包制作中適當(dāng)添加脂肪酶可增進(jìn)面包的香味，這是因?yàn)橹久缚墒谷橹形⒘康拇妓峄蛲岬母视王シ纸?，從而生?內(nèi)脂或甲酮等香味物質(zhì)。 圖：酶使面包更松軟且保存更長(zhǎng)久7、酶用于釀酒 啤酒是以麥芽為原料，經(jīng)糖化發(fā)酵而成的酒精飲料。麥芽中含有發(fā)酵所必需的各種酶類。采用微生物淀粉酶、蛋白酶、-淀粉酶、-

11、葡聚酶等酶制劑，可補(bǔ)充酶活力的不足。 果酒釀造中采用酸性蛋白酶、淀粉酶、果膠酶可消除渾濁，改善破碎果的榨汁操作。 白酒生產(chǎn)中采用糖化酶代替麩曲可使出酒率提高2%7%，這既能節(jié)約糧食，又可簡(jiǎn)化設(shè)備，節(jié)省廠房。 微生物處理的作用一、在發(fā)酵食品中微生物活動(dòng)的因素 1、酸度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響 細(xì)菌喜愛近中性的pH值，霉菌和酵母則喜愛微酸性，放線菌喜愛微堿性。 對(duì)于絕大多數(shù)的微生物來說，當(dāng)pH值低于2.0左右時(shí)，便抑制或阻止其生長(zhǎng)。 2、微生物對(duì)水分的需要 水分占微生物本身重量的80%-90%。生物體所發(fā)生的一切化學(xué)反應(yīng)都需要在含水的環(huán)境中進(jìn)行。因此水是生物體生長(zhǎng)和繁殖所必需的條件。 二、食品中的微生物

12、活動(dòng)的結(jié)果 發(fā)酵食品中的微生物活動(dòng)的主要結(jié)果是改變食品的風(fēng)味和香氣，以致于使其比所使用的原料更富于吸引力。 在某些發(fā)酵食品中，微生物的活動(dòng)也能改變食品的組織結(jié)構(gòu)。 微生物處理的類型對(duì)象物質(zhì) + 菌種 反應(yīng)產(chǎn)物 糖 + 酵母（Saccharomyces）- 酒精 +CO2 （酒） 酒精 +O2+ 醋酸菌（Acetobacter）- 醋酸 +H2O （醋） 糖 + 乳酸菌（Lactobacter）- 乳酸（泡菜） 蛋白質(zhì) + 變形桿菌（Proteus）- 胺 +NH3 （腐臭） 酸 +O2+ 霉菌（Mold）- 酸消失 脂肪 + 產(chǎn)堿桿菌（Alcaligenes）- 脂肪酸 酵母（Saccharo

13、myces) 醋酸菌（Acetobacter）產(chǎn)堿桿菌（Alcaligenes）變形桿菌乳酸菌（Lactobacter）一、微生物處理的類型 1、霉菌發(fā)酵的食品 圖：霉菌（Mold）（1）酶的合成 霉菌在食品的發(fā)酵過程中最重要的作用之一是合成各種酶。這些酶通常能把蛋白質(zhì)、糖類以及脂肪這樣一些復(fù)雜的化合物分解為小分子的化合物。同時(shí)，也可利用食品原料合成一些其他的化合物。在原料的固有的性質(zhì)發(fā)生變化的同時(shí)，便隨之發(fā)生上述一系列復(fù)雜的化學(xué)變化。通常使原料的味道、風(fēng)味、組織結(jié)構(gòu)、顏色、可口性等其他特性，以如下的方式，即使成品變得對(duì)消費(fèi)者富于吸引力這樣的一種方式，發(fā)生變化。除了產(chǎn)生酶這一通常的功能以外，在

14、某些產(chǎn)品中還具有特殊的作用。 （2）霉菌的生長(zhǎng) 霉菌在某些食品上的生長(zhǎng)，能使食品外表改觀，而為消費(fèi)者所歡迎。脈孢菌能使奧科餅覆蓋上橙紅色的粉狀的分生孢子層。少孢根霉能使坦珀覆蓋上一層潔白的菌絲表層，還具有使大豆結(jié)成為結(jié)實(shí)、緊密的餅塊的功能。 （3）色素的形成 在紅曲霉的發(fā)酵過程中，紫紅曲菌的作用是使浸漬過的米上產(chǎn)生紅色的化合物紅曲色素（C22H24O5）和黃色的化合物紅曲黃素（C17H22O4）（Wang和Hesseltine，1979）。 （4）對(duì)產(chǎn)品的保護(hù)作用 盡管在西方對(duì)霉菌食品產(chǎn)生根深蒂固的偏見，這種偏見似乎由于近20年來發(fā)現(xiàn)了黃曲霉素和其他的真菌素而被證明是有理由的，但是對(duì)某些傳統(tǒng)上

15、用于生產(chǎn)東方發(fā)酵食品的霉菌菌株研究結(jié)果表明，它們不但不的生毒素，而且還能抵抗食品中另一些微生物所產(chǎn)生的某些毒素的積累。這被看作為是一種使產(chǎn)品不受其他有害微生物影響的保護(hù)作用。 2、細(xì)菌發(fā)酵的食品 （1）發(fā)酵蔬菜制品 在開始發(fā)酵時(shí)，加入一定濃度的鹽（2.0-0.6%），便使腐敗菌受到控制，足以使能產(chǎn)生乳酸風(fēng)味的細(xì)菌行到繁殖，在這樣的環(huán)境條件下，腸膜明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides ）在蔬菜的榨汁中立刻得到繁殖，產(chǎn)生有機(jī)酸和二氧化碳，使 pH 值迅速降低，抑制腐敗微生物繁殖，而且，二氧化碳取代了蔬菜醪液中的空氣，提供了能夠抑制好氧菌群的厭氧環(huán)境條件。 同時(shí)，厭氧的環(huán)境加上低的pH值，創(chuàng)造了更加有利于其他乳酸菌生長(zhǎng)的條件，而它們對(duì)制得符合人們?cè)竿氖称肥呛苄枰?。厭氧的條件和低的pH值，再加上鹽