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1、天津科技大学研究生课程论文摘 要本文介绍了食品中常用的酶及其特性，酶在酿造食品领域的应用，其中包括在白酒、啤酒、果酒、酱油以及醋的酿造过程中的应用，并展望酶制剂在食品领域的发展前景。关键词：酶；酿造食品；应用ABSTRACTThis article describes the food enzymes and their characteristics, the application of enzymes in brewing food, including liquor, beer, wine, soy sauce, and vinegar brewing process, and loo
2、k forward to the prospects for the development of the enzyme preparation in the field of food.Key words: enzyme; Brewing Food; Application目 录1. 前言52. 食品中常用的酶及其特性63. 酶在酿造食品方面的应用73.1酶解技术在酿酒领域的应用73.1.1酶解技术在酿造白酒过程的应用7 3.1.2酶解技术在酿造啤酒过程的应用7 3.1.3酶解技术在酿造果酒过程的应用83.2酶解技术在酿造酱油过程中的应用83.3酶解技术在酿造食醋过程中的应用94. 展望10
3、5. 参考文献111.前 言酶是由生物体活细胞产生的，以蛋白质形式存在的一类特殊的生物催化剂，能够参与和促进活体细胞内的各种化学、生化反应。酶具有极高的活性和高度专一性，可在常温、常压和温和的酸碱条件下，高效地进行催化反应，因而受到重视并得到广泛应用。今天，工业化用酶已涉及医药、食品、饮料、酿造、饲料、纺织、洗涤、造纸、皮革及废水处理等众多领域1。酶制剂作为一种生物催化剂，具有高度的专一性和极高的催化效率。在我国己批准使用于食品工业的酶制剂有淀粉酶、糖化酶、固定化葡萄糖异构酶、木瓜蛋白酶、果胶酶、葡聚糖酶、葡萄氧化酶、乙酰乳酸脱氨酶等，主要被应用于果蔬加工、焙烤、乳制品加工等方面。目前，在食品
4、工业中广泛采用酶来改善食品的品质以及制造工艺，而且酶已作为一类食品添加剂收载既存添加物名单，其品种不断地增多。总之，它在食品领域中的应用方兴未艾。与以前的化学催化剂相比，酶反应显得特别温和，这对避免食品营养价值的损失是很有利的。2.食品中的酶及其特性食品工业是用酶的大户，目前已应用在烘焙，果蔬加工，乳制品、肉类加工和蛋白质水解等行业广泛应用。目前酶制剂品种还远远不能满足食品工业需要，酶制剂工业正不断推出新型酶制剂、复合酶制剂、高活力和高纯度特殊酶制剂来满足日益发展的食品工业需要。下面介绍几种工业中经常用到的几种酶以及它的特性：1、高温-淀粉酶：耐高温淀粉酶是一种内切淀粉酶，能随机水解淀粉、可溶
5、性糊精及低聚糖中的-1,4-葡萄糖苷键，酶作用后可使糊化淀粉的黏度迅速下降，变成液化淀粉，水解生成糊精及少量葡萄糖和麦芽糖。2、糖化用酶：又称葡萄糖淀粉酶，它能将淀粉从非还原性末端水解-1,4-葡萄糖苷键，转化为葡萄糖。3、-淀粉酶：它广泛存在于大麦、小麦、甘薯等一些微生物中，这是一种有植物提取的食品级-淀粉酶。4、蛋白酶：分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶、低温高碱碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶、洗衣粉用蛋白酶、液体洗涤剂用蛋白酶等。5、纤维素酶：Spezyme CP纤维素酶是一种用于淀粉和酒精工业的酶制剂，此产品能够降低粘度和消化植物细胞结构成为非淀粉碳水化合物，这种酶制剂主要由纤维素酶、半纤维素酶和-葡
6、聚糖酶所组成，同时也作用于木质素、果胶、蛋白质、淀粉和类脂，Spezyme CP是由李氏木霉的长柄木霉控制发酵而生成出来的。3.酶解技术在酿造食品领域的应用 3.1 酶解技术在酿酒业的应用3.1.1 酶解技术在白酒酿造过程中的应用白酒在我国具有上千年历史，其独特工艺堪称古代劳动人民的伟大创举，它以透明的外观、幽雅的香气、醇厚的口感深受人们喜爱。但是白酒生产仍然在许多方面沿用传统的生产工艺，其缺点是耗粮高、原料出酒率低、生产周期长等，这与我国经济发展是不相适应的。酶制剂用于白酒生产可降低成本，缩短生产周期和提高白酒的出酒率及质量，宋宇2介绍了纤维酶、淀粉酶、酸性蛋白酶、脂化酶、阿米诺酶等酶剂在白
7、酒生产中的应用。下面以纤维素酶为例介绍酶在酿造酒业领域的应用。我国白酒酿造所用的原料主要是小麦、大米、高梁、玉米等，其含有较多的纤维成分，生产方式多采用固体发酵工艺，由于使用了填充料，使原料的纤维含量更大。传统发酵对酒醅的酸度和黏度都有较高要求，因此原料粉碎不宜太粗也不宜太细，并需添加适量的稻糠等辅料，这就使得许多颗粒原料外衣包藏着淀粉，难以彻底进行糖化发酵。将纤维素酶应用于白酒生产，不仅可以降解原料中的纤维素和半纤维素为可发酵性糖，提高出酒率，而且可以增加对纤维的降解作用，使原料中被纤维所包围的淀粉更多地释放出来，被糖化酶充分利用，从而最大程度地提高原料的淀粉利用率。除了显著提高原料的利用率
8、和出酒率外，在进行酒精发酵时添加纤维素酶还可显著缩短发酵时间，有效降低发酵液的黏度，使发酵液过滤性更好，酒体质量更纯正3-5。研究表明，大曲酒糟中添加适量纤维素酶后，在相同工艺条件下发酵2d，每吨含10%淀粉的酒糟可产出60白酒61kg，是常规发酵20d所产酒量（15kg）的4倍，因此纤维素酶在未来的白酒发酵业中将会有巨大的应用潜力6-7。3.1.2 酶解技术在啤酒酿造过程中的应用 传统方法将谷物转化成啤酒的酶来自麦芽，如果麦芽汁中酶活性变化或过低可能导致一系列质量问题：提取率低，麦汁分离时间长，发酵慢，啤酒的口味及稳定性差。工业酶可用来补充麦芽天然含有的酶，用辅料(玉米、小麦、大米等淀粉类原
9、料)和大麦酿造啤酒时分别加入- 淀粉酶、- 葡聚糖酶及蛋白酶可确保酿造质量8。啤酒酿造过程包括大麦的发芽及随后麦芽汁的制备和发酵。麦芽制造主要依靠种子萌发，种子萌发开始于种子内、-淀粉酶和葡聚糖酶的活化以及种子内储藏物的水解，这些与萌发相关的生化酶只有在最适合的条件下、并且要协同作用才能生产出高质量的麦芽。通常情况下，由于不同的栽培作物、不良的耕作方式和季节变更等原因，使得作物中这些与种子萌发密切相关的内切-葡聚糖酶等生化酶活性很低，导致一些酿酒厂只能使用质量低劣的麦芽进行啤酒酿造，严重影响了啤酒的质量和效益。将纤维素酶应用于啤酒工业的麦芽生产中，可显著增加麦粒溶解性，明显缩短发芽时间。在啤酒
10、酿造过程中，谷物皮壳中含有的木聚糖、戊聚糖等半纤维素和麦芽中释放出的-葡聚糖，常常造成麦汁黏度的增加以及啤酒的后浑浊，将半纤维素酶与-葡聚糖酶配合使用可以有效减少糖化液中-葡萄糖的含量，改进过滤性能，并且能够避免沉淀的产生，使麦汁的透明度明显提高，显著改善啤酒的品质9-10。3.1.3 酶解技术在果酒酿造过程中的应用在木瓜果酒酿造过程中，加入适当比例的纤维素酶和果胶酶的复合酶液后，木瓜汁的出汁率明显提高，营养物质更加丰富，成品酒的酒质澄清透明，无悬浮物和沉淀物等杂质，口味更加宜人11葡萄酒的酿造具有十分悠久的历史，葡萄酒需要从葡萄里抽提出葡萄汁并且用酵母使果汁发酵。将纤维素酶应用于葡萄酒酿造，
11、可以明显提高葡萄汁的发酵效率，并且能够增加葡萄酒的香味，提高葡萄酒的质量和稳定性12。在黑莓酒酿造过程中，将黑莓破碎后利用半纤维素酶、纤维素酶和果胶酶等进行生物酶解，经过灭酶、澄清处理后，再用脱臭酒精浸制或酵母菌发酵，然后通过酯化、冷处理、过滤、调配等一系列工艺，所酿造出的各种黑莓果酒均具有果香浓郁、清澈明亮、营养丰富、口味纯正等特点。加入纤维素酶还可以显著提高出汁率，缩短酿造周期，从而提高了设备利用率，降低了果酒酿造的成本13。3.2 酶解技术在酿造酱油过程中的应用酱油的天然酿造过程中需要加入淀粉酶、蛋白酶等多种酶，如果在入池发酵时同时加入一定量的纤维素酶，则可以使大豆等原料的细胞膜的膨胀、
12、软化和破坏都更加充分，从而使包藏在细胞中的蛋白质、碳水化合物等成分充分释放。纤维素酶的加入显著缩短了酿造时间，提高了产率，在提高酱油浓度、改善酱油质量方面也有明显的促进作用，所得的成品酱油色泽较好，无需另外加入糖色14-17。在固态无盐酱油发酵过程中，加入适量的纤维素酶，能将包裹蛋白质的纤维素充分分解，进一步加强了蛋白质的裸露状态，便于蛋白酶更加完全地分解蛋白质，使酱油收得率、发酵速度、酱油风味和质量都得到明显提高18-19。酱油大生产中的试验结果表明，当添加比例为0.1%时，酱油成品中全氮、氨基酸态氮、总酸、还原糖、无盐固形物含量等均有明显增加，并且风味也明显好于未加纤维素酶的产品203.3
13、 酶解技术在酿造食醋过程中的应用在食醋酿造过程中加入适量纤维素酶与糖化酶的混合物，同样可明显提高原料利用率和食醋的出品率21。在固体倒缸醋（添加糖化酶和活性干酵母）的酿造过程中，添加0.1%的乾氏曲霉纤维素酶，试验醋的感官和理化指标优于对照组，其产量提高了4.6%，当乾氏曲霉纤维素酶的添加量为0.2%时，试验醋的感官和理化指标明显优于对照组，其产量则提高了l5.7%。杨玉华等22采用固态醋酸发酵生产工艺对纤维素酶在食醋酿造方面的应用进行了系统研究，结果表明，当纤维素酶的加入量为10mol/min50mol/min时，食醋产量可以提高0.25kg1.38kg，主料的出品率提高幅度为5.1%27.
14、2%。在糖化阶段和发酵阶段，随着纤维素酶活量的逐渐加大，酒精含量也相应增加，由于醋酸是醋酸菌转化酒精而来，所以酒精度越高，产酸量也就越高，相应的食醋产量也会增加。但是，当酶的加入量达到50mol/min时，酒精度的增加则变得十分缓慢。在醋酸发酵期间，酸度随着纤维素酶量的加大呈梯度上升，说明加入纤维素酶可以使底物的分解速度加快，促进醋酸的生成。在香菇醋的酿造过程中，加入纤维素酶后也得到了类似的效果23。4.展望随着生物技术的进步，酶制剂工业与应用在近三十年中日新月异，带动了社会经济的发展，遗传工程的应用，使微生物的潜能无限发挥, 使许多不可思议的设想变成现实，这就是知识经济的力量。我国酶制剂工业
15、从无到有、从小到大, 成绩是有目共睹的，但技术水平、经济效益与国外相比差距很大, 存在企业小、设备差、产酶水平低、产品种类少、质量差、技术含量低、应用面不广、产品结构不合理等现象，这些都有待于改善。可以从以下几个方面着手：1、开发耐高温耐特殊条件和有特殊用途的新酶源；2、提高酶制剂的质量，例如由于国产液化酶糖化酶的质量较差品系不纯生产出来的纯葡萄糖液的质量也相应降低从而影响我国高果糖浆工业的发展；3、 加快固定化酶技术的应用，固定化酶技术是酶工程的核心有了酶的固定化技术酶在工业生产中的利用价值才能真正得以体现；4、 酶技术和基因工程技术相结合通过提取耐高温耐酸碱等遗传基因获得更易于工业生产的酶
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