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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
12、对馒头粉品质的改良作用，指出最适添加量为1525g/g，并报导了国产脂肪酶与与乳化剂联用对馒头粉品质改良的协同增效作用。王学东等报导了国产脂肪酶对面包粉品质的影响，指出粉质特性试验尚不能确切反映脂肪酶的添加效果。但从延伸特性表现出的粉力，抗拉力增大的情况，及随后烘焙试验中面包烘焙品质的改善情况综合分析，可以认为该面包粉的流变学特性得到改善，烘焙品质提高。二.8蛋白酶粉中应用的蛋白酶是一种中性蛋白酶,其最适值；8.2蛋白酶在肉制品工业中的应用；在肉制品加工中,老龄动物的肉经过烧煮会变得粗糙坚；目前在肉品嫩化中研究较多的植物蛋白酶有木瓜蛋白酶；二.9国产脂肪酶在食品中应用；肪酶在食品工业中的应用，
13、已有几十年的历史了，最早；国产食品用脂肪酶的生产起步较晚，应用国产脂肪酶改；三.应用前景展望；现代生物技术在食品工业中的应面粉中应用的蛋白酶是一种中性蛋白酶,其最适值为5 57 5,最适温度为65左右。蛋白酶可以水解面筋蛋白,切断蛋白分子的肽键,弱化面筋,使面团变软,改善面团的粘弹性、延伸性、流动性等性能,从而改善其机械特性和烘焙品质。其主要用于饼干和面包专用粉中。8.2蛋白酶在肉制品工业中的应用在肉制品加工中,老龄动物的肉经过烧煮会变得粗糙坚硬,生产出来的产品口感很差。利用蛋白酶可使这种肉得到嫩化。在嫩化过程中,蛋白酶随溶液进入肌间,分解肌间结缔组织和胶原纤维中的蛋白质,破坏它们的分子结构,
14、使肉的品质变得柔软、适口、多汁和易于咀嚼;另外蛋白酶分解破坏肌肉的线,引起带的变化,从而可促进肉品嫩化。同时蛋白酶也可以作用于肌纤维,裂解部分肌细胞组合蛋白,使肉中的水溶性氨基酸和水溶性钙、磷、锌、铜、铁大大增加,使肉的风味和鲜味有效改善;经过酶处理的肉,仍然可以保持一级鲜度,并使值和感官指标正常。目前在肉品嫩化中研究较多的植物蛋白酶有木瓜蛋白酶、生姜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶、朝鲜梨蛋白酶以及猕猴桃蛋白酶等,这些植物蛋白酶对肌肉的纤维蛋白和胶原蛋白有强烈的水解作用,即使是老龄畜禽肉,经处理后都有嫩化效果。在肉品嫩化中也可以利用动物蛋白酶。日高义雄等从猪胰脏中提取出胰酶,该胰酶对肌肉中的
15、蛋白质具有明现降解作用。张映等利用新鲜的猪胰脏,采用有机溶剂部分沉淀法获得胰酶粗提液。在室温下,选择提取原液、2倍稀释液、10倍稀释液不同浓度的提取液和1、3、5不同时间的条件分别进行浸泡嫩化整鸡和分切鸡肉,从表面看浸泡后肌肉表面粘糊,纤维纹不清晰,肌肉块发生了不同程度肿胀,从肌肉的嫩度结果表明嫩度有了明现的提高,而且整体浸泡以3为宜,分割部分以1适宜,嫩化后肌肉的非蛋白氮含量普遍提高。随着现代生物技术的发展,人们还获得微生物蛋白酶,如培养枯草杆菌、米曲霉、黑曲霉和根霉,可分别获得枯草杆菌中性蛋白酶、米曲霉蛋白酶、黑曲霉蛋白、根霉蛋白酶。但来自微生物的蛋白酶对肉类的嫩化的效果较植物蛋白酶差。二
16、.9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
17、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对馒头粉品质的改良作用，指出最适添加量为1525g/g，并报导了国产脂肪酶与与乳化剂联用对馒头粉品质改良的协同增效作用。王学东等报导了国产脂肪酶对面包粉品质的影响，指出粉质
18、特性试验尚不能确切反映脂肪酶的添加效果。但从延伸特性表现出的粉力，抗拉力增大的情况，及随后烘焙试验中面包烘焙品质的改善情况综合分析，可以认为该面包粉的流变学特性得到改善，烘焙品质提高。三.应用前景展望现代生物技术在食品工业中的应用越来越广泛，它不仅用来制造某些特殊风味的食品；还用于改进食品加工工艺和提供新的食品资源。食品生物技术已成为食品工业的支柱，是未来发展最快的食品工业技术之一，具有广阔的发展前景和美好的未来。作为一项极富潜力和发展空间的新兴技术，现代生物技术在食品工业中的应用将会呈现以下四个热点：大力开发食品添加剂新品种根据国际上对食品添加剂的要求，今后要从两个方面加大开发的力度，一是用
19、生物法代替化学合成的食品添加剂，迫切需要开发的有保鲜剂、香精香料、防腐剂、天然色素等；二是要大力开发功能性食品添加剂，如具有免疫调节、延缓衰老、抗疲劳、耐缺氧、抗辐射、调节血脂、调整肠胃功能性组分。发展微生物的保健食品微生物食品有着悠久的历史，酱油、食醋、饮料、酒、蘑菇等属于这个领域，它们与双歧杆菌饮料、酵母片剂、发酵乳制品等微生物医疗保健品一样，有着巨大的发展潜力。利用微生物生产食品具有独特的特点，繁殖过程快，在一定条件下可大规模生产，要求营养物质简单。食用菌的投入与产出比高于其它经济作物，食用菌不仅营养丰富，还含有许多保健功能成分，应大力发展食用菌保健食品。螺旋藻食品螺旋藻是世界是最早的海
20、洋天然藻类生物，富含人体所需18种氨基酸，54种微量元素，多种维生素及亚麻酸、亚油酸和多种天然藻类蛋白质，是人和动物理想的纯天然的优质蛋白质食品。联合国粮农组织已将螺旋藻列入为21世纪人类食品资源开发计划，我国也将螺旋藻的研发列为工作重点。开发某些虫类高蛋白食品昆虫蛋白质也是优质的新食物源，如中华稻蝗的蛋白质含量占虫体干重的73.5，其氨基酸组成与鸡蛋蛋白相似被称为完全蛋白。还有蟋蟀、蝉、蝴蝶、蚂蚁的蛋白质分别占干重的75%、72、71%和67，都具有食用价值，完全可以开发。苍蝇的幼虫（蛆）富含62左右的蛋白质及各种氨基酸，从蛆壳中还可以提取纯度很高的几丁质。可以说，昆虫食物是人类较为理想的高
21、营养食品，有望成为人类重要的保健食物来源，利用生物技术开发昆虫类高蛋白食品具有广阔的前景。展望21世纪基因食品的发展，未来生物技术不仅有助于实现食品的多样化，而且有助于生产特定的营养保健食品，进而治病健身。在与环境协调方面，生物技术还有助于食品工业的可持续发展。生物酶在食品加工过程中的应用取得了巨大的经济效益。其在食品加工中所起的作用是双方面的，有些酶的反应在加工中是不利的，特别是蛋白水解酶类，我们应力图避免;有些酶的反应是我们所希望的，如水果的成熟、芳香物质的产生、果胶的分解等等。如何在生产中利用酶的特性，以达到我们所期待的结果，同样具有深远的意义。根据各类食品的不同特性，同时结合不同酶制剂
22、的特异效果，并很好地利用不同酶制剂之间，甚至酶制剂与其它食品添加剂之间的协同性，必然会给食品加工带来可观的经济效益。当今，酶工程与基因工程、发酵工程和细胞工程紧密结合，对改良产酶的菌种和采用细胞固定化技术等新技术，改造传统的食品、发酵等起着越来越大的作用。展望未来，酶这一神奇的生物催化剂将在更加广泛的领域中得到应用，酶制剂工业将成为国民经济中不可或缺的重要组成部分。新工艺要求新的酶，随着食品加工制作方法精细程度的提高，就应不断扩充酶的种类，不断提高酶的纯度。而食品工业也将更多地应用先进的酶工程技术来进行生产，可以说其应用前景无比灿烂。我国的酶制剂工艺起步晚，底子薄，虽然近年来发展很快，但我们也应清醒地看到，由于我们起步较迟、技术水平落后，目前酶制剂工业的发展还不能适应国民经济的发展要求。我国的酶制剂与技术进入国际市场参与竞争还有相当大的难度，我们还必须继续学习，取人之长，紧跟国际酶工程技术的最新发展，提高我国的酶工程技术。