酶工程在食品行业中的技术应用

贵州大学酶工程技术在食品中的应用

专业：生物工程

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一、前言

酶工程技术是利用酶和细胞或细胞器所具有的催化功能来生产人类所需产品的技术，包括酶的研制与生产，酶和细胞或细胞器的固定化技术，酶分子的修饰改造，以及生物传感器。酶是活细胞产生的具有高效催化功能、高度专一性和高度受控性的一类特殊蛋白质。其催化作用的条件非常温和，可在常温、常压下进行，又有可调控性，食品工业是应用酶工程技术最早和最广泛的行业。酶的应用可以说是生物技术在食品工业中应用的典型代表。工业化酶制剂为食品工业带来了新的活力，开辟了新的发展途径，极大地推动了食品工业的发展。

二、酶工程的基本技术

2.1酶制剂的生产

酶制剂的生产酶的来源主要有植物、动物和微生物。最早人们多从植物、动物组织中提取，例如从动物胰脏和麦芽中提取淀粉酶、从动物胃膜，胰脏、木瓜、菠萝中提取蛋白酶。它们大多数由微生物生产，这是因为微生物种类多，几乎所有酶都能从微生物中找到，而且它的生产不受季节、气候限制;由于微生物容易培养，繁殖快，产量高，故可在短时间内廉价地大量生产。近年来，随着基因工程技术的迅速发展，又为酶产量的提高和新酶种的开发开辟了新的途径。基因工程技术的最大贡献在于，它能按照人们的意愿构建新的物种，或者赋予新的功能。虽然目前基因工程还未形成大规模的产业，但是它作为一种改良菌种，提高产酶能力，改变酶性能的手段，已受到了人们的极大关注。

2.2酶的纯化

酶的纯化属于一种后处理工艺，包括粗制工艺与精制工艺，对超酶液进行浓缩精制是生产高质量酶制剂的重要环节，目前采用的技术主要有沉淀法，吸附法和色谱法，分子筛分法，陈结法，减压浓缩法和电泳法等。

2.3酶的固定化技术

酶的固定化是指用物理或化学手段，把酶束缚在一定的区域内，使其在一定的范围内起催化作用。固定化技术是酶工程的关键技术之

一，自从1969年世界上第一次使用固相酶技术以来，至今已有30多年的历史。应用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖浆是现代酶工程在工业生产中最成功、规模最大的应用。固定化酶可用于处理液态食品，价格昂贵的酶经固定化后，可以提高稳定性，降低成本，延长使用寿命，实现连续化和自动控制，减少精制过程中沉淀，过滤等操作费用。

三、酶在食品加工中的应用

3.1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、入口香甜、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、具有功效的高能营养品，还具有易消化、低甜度、低渗透等优点。

3.2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。

3.3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。

3.4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，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。

3.5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。

四、酶工程在食品添加剂开发中的应用

4.1在甜味剂中的生产应用

比如海藻糖是一种新型的多功能食品添加剂。首先，可以从土样中筛选分离得到能产生淀粉转化为海藻糖的酶菌柱,并利用该菌柱生产的酶进行淀粉合成海藻糖。产物海藻糖在反应混合物中的含量可达48%。还可由海藻糖合酶将麦芽糖直接转化为海藻糖,在海藻糖的工业生产中有着良好的应用前景。

甜菊苷是一种非营养型功能性甜味剂。甜菊苷具有轻微的苦涩味,通过酶法改质后可除去苦涩味从而改善风味。酶处理方法是在甜菊苷溶液中加入葡萄糖基化合物,采用葡萄糖基转移酶处理,生成葡萄基甜菊苷。

4.2在调味剂中的生产应用

以啤酒废酵母为原料,添加蛋白酶和葡聚糖酶,经过脱苦、自溶等工序而制成的酵母抽提物,富含多种氨基酸,具有强烈的增鲜效应及醇厚浓郁的肉香味。风味、质量大大提高。还可以用酶法提取的米糠蛋白的溶解性、起泡性、乳化特性和营养性等蛋白功能特性上表现出良好性能,不仅可以作为食品中的营养强化剂,还可以作为食品中的风味增强剂。

4.3在营养强化剂中的生产应用

SOD具有抗氧化、抗辐射和抗衰老的功效,是一种颇受关注的酶。目前SOD主要从动物血液中分离纯化得到。由于血液中含有大量的杂蛋白,分离纯化工艺复杂,因此难以达到要求。从天然植物中分离纯化SOD,又受到地理环境和气候条件等影响,难以满足需要。

橘皮苷是一种营养添加剂,具有降低血压、抗过敏和强化毛细血管壁等作用,但其在水中的溶解度极低。在橘皮苷中加入糊精,采用环糊精葡聚糖转移酶处理,生成水溶性的酶改性橘皮苷。

4.4在香味剂中的生产应用

香兰素是常用的香味剂，可以利用黑曲霉胺氧化酶和大肠杆菌单胺氧化酶氧化香草胺生产香兰素;或用固定化胺氧化酶连续生产香兰素,并预计黑曲霉胺氧化酶连续生产香兰素的技术将应用于工业生产