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1、酶在食品和轻化工方面的应用,微班第二小组 2012.11.30,一,酶在食品工业的应用,1,酶法水解淀粉制糖 2,酶法生产蛋白质类食品 3,食品的酶法保鲜 4,酶在果蔬类食品生产中的应用 5,酶法生产食品添加剂,双酶法是利用专一性很强的淀粉酶及糖化酶将淀粉水解为葡萄糖的方法。 双酶法可分两步。 第一步：利用-淀粉酶将淀粉转化为糊精和低聚糖，使淀粉的可溶性增加，此过程称“液化”； 第二步：利用糖化酶将糊精或低聚糖进一步水解，转变为葡萄糖，此过程称“糖化”。 生产上这两步分别称为液化和糖化。由于在该过程中淀粉的液化和糖化都是在酶的作用下进行的。因此酶解法又称为双酶法或多酶法。,1. 酶法水解淀粉制
2、糖及双酶法,酶 法 水 解 淀 粉 制 糖 的 工 艺,工艺简介如下：30%50%淀粉乳，调pH6.06.5，加入一定量的-淀粉酶，在8090保温45min左右，若用耐热性-淀粉酶，可用喷射器式反应器在120下经20s30s内液化，得到葡萄糖当量（DE值）为1218的液化液，冷却至60左右，调节pH至4.5左右，保温48h72h，得到糖化液（DE9596）。用活性炭,离子交换剂脱色后，结晶或喷雾干燥为葡萄糖成品。发酵工业中，淀粉质原料油双酶法制得的淀粉糖液，就直接用于发酵。经-淀粉酶轻度液化的液化液，用-淀粉酶和脱枝酶进一步水解，可制成高或超高麦芽糖浆。,还原糖含量 DE值 = 100% 干物
3、质含量,工业上用DE值（也称葡萄糖值）表示淀粉糖的糖组成。糖化液 中的还原糖含量（以葡萄糖计算）占干物质的百分率称为DE值。,葡萄糖值-DE值,2,酶法生产蛋白质类食品,以蛋白质为主要成分或以蛋白质为主要原料加工而成的食品，称为蛋白质类食品，如乳制品，蛋制品，肉制品和鱼制品等。蛋白酶，催化蛋白质完全水解生成20种氨基酸，制得氨基酸药物。 明胶是一种可溶于热水的蛋白质凝胶，以富含胶原蛋白质的动物的皮或骨等原料，在蛋白酶作用下，不溶性的天然胶原蛋白质的三股螺旋结构解体为单链，生成可溶性的明胶。,干酪又叫奶酪，是乳中的酪蛋白凝固的高营养容易消化的食品。牛乳中的蛋白质含有-酪蛋白,-酪蛋白,k-酪蛋白
4、(可保护蛋白质胶体不凝固)，三者比例为3：2；1。 干酪生产是将牛奶用乳酸菌发酵制成酸奶，然后加凝乳酶水解k-酪蛋白水解为不溶性的副k-酪蛋白，在酸性条件下，钙离子使副k-酪蛋白凝固，而另两种本身对钙离子不稳定，又失去了保护作用，所以一起凝固，再经切块加热压榨熟化而成。,乳品加工中的酶,过氧化氢酶，用于牛奶消毒； 半乳糖苷酶，分解乳糖； 脂肪酶，使黄油生香； 溶菌酶，用于婴儿奶粉防腐； （采用溶菌酶进行食品保鲜，不但效果好，而且还可避免其他加工方法带来的不良影响）； 木瓜酶或菠萝蛋白酶，浸泡肉质使其软嫩化。,3,食品的酶法保鲜,葡萄糖氧化酶，是有效的除氧保鲜剂。将其和食品一起置于密闭容器中，葡
5、萄糖与氧反应而除去容器中的氧，防止氧化作用的发生，从而达到食品保鲜的目的。 用于罐装水果，防止氧化变质； 用于蛋制品，以保持蛋品的色泽和溶解性；,4,酶在果蔬类食品生产中的应用,柑橘果实含有苦味物质柚苷和会使汁液变浑浊橙皮苷。为了提高产品质量，工业一般会用以下2种酶制剂来提高。 柑橘酶，可以使柚苷水解为无苦味的柚配质-7-葡萄糖苷和鼠李糖。 橙皮苷酶，使橙皮苷水解为橙皮素-7-葡萄糖苷和鼠李糖，从而有效防止柑橘类罐头制品出现白色浑浊。,许多蔬菜含有花青素。 在不同的pH值，有不同的颜色； 与金属离子反应，呈紫色； 在光照或高温下，呈褐色； 使用花青素酶可使其水解，以防变色，从而保证质量。,5,
6、酶法生产食品添加剂,食品添加剂是为改善食品色、香、味等品质，以及为防腐和加工工艺的需要而加入食品中的化合物质或者天然物质。目前我国食品添加剂有23个类别，2000多个品种，包括酸度调节剂、抗结剂、消泡剂、抗氧化剂、漂白剂、膨松剂、着色剂、护色剂、酶制剂、增味剂、营养强化剂、防腐剂、甜味剂、增稠剂、香料等。,采用酶法生产的酸味剂：乳酸，苹果酸； 甜味剂：果葡糖浆，阿斯巴甜，L-天冬氨酰-L-苯丙氨酸甲酯）是现在使用广泛的甜味剂； 鲜味剂：L-谷氨酸一钠盐，L-天冬氨酸； 食品营养强化剂：L-赖氨酸，L-色氨酸，L-甲硫氨酸。,二，酶在轻化工业中的应用,1，原料处理 (1)，发酵原料处理； (2)
7、，纺织业原料的处理； (3)，皮革的脱毛和软化； (4)，烟草原料的处理； (5)，造纸原料和纸浆的处理； 2,轻化工产品生产 (1)，酶法生产L-氨基酸 (2)，酶法生产氨基酸 (3)酶法生产核苷酸 3，加酶轻化工产品,1,原料处理,(1)发酵原料处理 微生物发酵生产的产品很多,如酒精,酒类,抗生素,氨基酸等等,大多数以淀粉质和饼粕等农副产品为主要原料.一些发酵生产菌不能直接利用这些原料,或需要较长时间,才能用到原料中的营养成分,故必须对原料进行适当的处理,将原料中淀粉,纤维素等转化为易利用的小分子物质. 目前发酵工业中对淀粉质原料,已普遍采用双酶法进行水解制糖,饼粕类原料含蛋白质丰富,但一
8、般发酵微生物分解蛋白质的能力较强,不另外用蛋白酶处理,含纤维素多的原料,可用纤维素酶处理,使纤维素水解为可发酵的葡萄糖,纤维素酶的研究和应用受到国际上的普遍关注,已取得普遍进展,但还有许多问题需要解决,含戊糖的植物原料,可用各种戊聚糖酶处理,使其水解为各种戊糖后用于发酵.,(2)，纺织业原料的处理；,-淀粉酶，使淀粉适当水解，粘度降低； 胰蛋白酶，可在比较温和的条件下催化丝胶蛋白水解，进行生丝脱胶；木瓜蛋白酶或微生物蛋白酶均有此作用 枯草杆菌蛋白酶，消除鳞状物质，还使毛料具有防缩水性，防止羊毛起球，形成毛毡。也易于染色。,（3）皮革的脱毛和软化,现在普遍采用酶法脱毛处理，即采用细菌，霉菌，放线
9、菌等微生物产生的碱性或中性蛋白酶，将毛与真皮连接的毛囊中的蛋白质水解除去，从而使毛脱落。此外，脱毛处理后得到的原料皮，还要采用酸性蛋白酶和少量脂肪酶进行皮革软化，以除去原料皮上黏附的油脂和污垢，使皮革松软，光滑，从而提高皮革制品的质量。,(4)，烟草原料的处理；,烟草原料的处理主要有：用纤维素酶，半纤维素酶和果胶酶进行烟梗和烟末的处理，可以提高烟草质量，降低生产成本；用一定量的硝酸还原酶和蔗糖转化酶处理烟草，可以增加香气；用一定量的-淀粉酶，蛋白酶等进行处理，可以促进烟草内部有机物的分解与转化，使各组分的比例趋向协调和平衡，具有缩短发酵周期，协调烟草香气，减轻刺激气味，提高香气质量的作用。,(
10、5)，造纸原料和纸浆的处理；,造纸原料的纤维中木质素，会引起纸变黄褐色降低强度，严重影响纸的质量。用木质素酶，可以使木质素水解而除去。 脂肪酶，处理木屑或纸浆中的甘油三磷酸酯（沥青），还可得副产品甘油。 纸浆漂白是造纸过程中的重要环节。采用木聚糖酶（xylanase）、半纤维素酶、木质素过氧化物酶（lignin peroxidase）等进行漂白，不仅减轻了环境污染程度，而且使纸的强度和光泽得以改善。 纤维素酶，对再生纸进行处理，则可显著降低成本。,2,轻化工产品生产,（1）酶法生产L-氨基酸 L-氨基酸是人体内蛋白质合成的原料，因而L-氨基酸在医学和食品工业上有很重要的意义。酶在氨基酸工业生产
11、中的应用有两个方面：一是用于酰化-DL-氨基酸的光学拆分；二是用于合成氨基酸。 用化学法合成氨基酸时，常常生成DL混合型氨基酸。利用氨基酰化酶只水解酰化-L-氨基酸，不水解-D-氨基酸的立体专一性，用氨基酰化酶不对称地水解酰化-DL-氨基酸，则产生L-氨基酸和酰化-D-氨基酸。这两种产物的溶解度有很大的差异，因此，很容易用结晶法从混合物中分离得到L-氨基酸。余下的酰化-D-氨基酸可以用消旋酶消旋（即转化成酰化-DL-氨基酸），然后，继续光学拆分，直到几乎全部的酰化-DL-氨基酸变成L-氨基酸为止。 利用化学法合成结构简单的化合物为氨基酸的前体，采用酶法合成一些发酵法和化学合成法尚难解决的氨基酸
12、，如L-赖氨酸、L-色氨酸、L-苯丙氨酸、L-丙氨酸、L-天冬氨酸、L-半胱氨酸等。,（2）酶法生产有机酸,（3）酶法生产核苷酸 核苷酸在食品和医药等方面有重要用途，可利用多种酶进行生产。例如：用橘青霉或产黄青霉素生产的5-磷酸二酯酶水解核糖核酸（RNA），生产各种5-核苷酸。用腺苷酸脱氨酶水解AMP生成5-鸟甘酸等。用核苷酸磷酸化酶，催化AMP生成ADP和ATP等。,3，加酶轻化工产品,在洗涤剂中，添加碱性蛋白质,脂肪酶,淀粉酶，可以除去蛋白质,油脂及淀粉类物质。 在牙膏中添加蛋白酶,淀粉酶,脂肪酶和右旋糖酐酶等，可以起到洁齿的效果。 在饲料中，添加淀粉酶,蛋白酶,植酸酶,纤维素酶和半纤维素酶等，可以提高动物的消化能力，改善饲料利用率等。 在各种护肤品及化妆品中，添加SOD（超氧化物歧化酶）,溶菌酶,弹性蛋白酶等，可有效地提高护肤效果。,