第2章 酶与食品加工

第2章酶与食品加工
第2章酶与食品加工
第2章酶与食品加工
酶就是生物活细胞产生的一类具备催化剂功能的蛋白质。

在酶的分子共同组成上，有
些酶就是纯粹蛋白质，称作纯粹酶；有些酶就是融合蛋白质，称作融合酶。

融合酶的蛋白
质部分叫做酶蛋白，非蛋白质部分叫做辅酶或辅基。

辅酶或辅基多就是维生素及其衍生物
或一些金属离子。

酶在作用时，需在比较温和的条件下进行，如温度在25～50℃范围内，ph为中性左右。

酶的催化效率比一般非酶催化剂要高得多,例如：过氧化氢的分解反应
（2h2o22h2o+o2），1mol过氧化氢酶，1min内能够催化5×106mol的过氧化氢分解；同
样条件下，1mol亚铁离子（fe2＋）只能催化6×10－4mol的过氧化氢分解；二者相比，
催化效率相差1010倍。

酶除了具有高的催化效率特性外，还具有很高的专一性，利用它
能选择性地将个别食品组分改性，而不影响到其它组分。

因此，酶在食品科学中相当重要，通过酶的作用能引起食品原料的品质发生变化，也能在比较温和的条件下加工和改良食品。

在酶促发展反应中，酶不仅须要适合的温度和ph环境，而且在温度、ph恒定的反应
条件下，酶浓度和底物浓度对酶促发展反应速度也存有非常大的影响。

一定条件下酶促发
展反应速度与酶的浓度成正比。

因为酶展开催化反应时，首先必须与底物构成一中间物，
即为酶?底物复合物。

当底物浓度大大少于酶浓度时，这种中间物的分解成速度同意于酶
浓度。

所以，如果此时减少酶浓度，可以提升反应速度，即为酶促发展反应速度与酶浓度
成直线关系。

如果酶浓度维持维持不变，当底物浓度减少时反应速度随之减少，并以双曲
线形式直至达至最小速度。

这就是说，酶促发展反应速度并不是随着底物浓度的减少而直
线减少，而是在高浓度时达至一个极限速度。

酶的活力除受到温度、ph、酶浓度、底物浓
度这些因素的影响外，水分活度、一些离子，酶的抑制剂等因素对酶的催化剂活力也存有
非常大的影响。

国际酶学委员会将酶按功能性质分为氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类和连接酶类等六大类，食品加工中比较重要的酶类是氧化还原酶类和水解酶类。

在每一大类酶中，又可根据不同的原则，分为几个亚类，每个亚类再分为几个亚亚类，最
后把属于每一个亚亚类的各种酶按照顺序排好，分别给每一种酶一个编号。

例如：乳酸脱
氢酶（ec1.1.1.27），其编号可作下列解释：ec代表酶学委员会。

ec1.1.1.27则表示第一小类，即为水解还原酶类；
表示第一亚类，被氧化的基团为choh基；表示第一亚亚类，氢受体是nad＋；表示乳酸脱氢酶在亚亚类中的排号。

第一节食品加工中酶的促进作用
与食品加工有关的酶，根据其来源可分为内源酶和外源酶两大类。

一、内源酶的促进作用
内源酶是指作为食品加工原料的动植物体内所含有的各种酶类。

内源酶是使这些食品
原料在屠宰或采收后成熟或变质的重要原因，对食品的贮藏和加工都有着重要的影响。

（一）动物性食物原料中内源酶的主要促进作用
畜禽在屠宰后，生命即告终止。

但其体内的很多酶仍具有很高的活力，使肉尸的性质
发生很多不同于其正常生理活动的变化。

如在磷酸化酶、乳酸脱氢酶等糖酵解酶的作用下，肌肉中糖原分解成为乳酸，使其ph下降。

由于肌浆中atp酶的作用，使肌肉中atp含量
迅速下降，并在磷酸肌酸激酶和腺苷酸脱氨酶的作用下产生具有强烈鲜味的imp。

动物死
后随着ph的降低和组织破坏，组织蛋白酶被释出而发生了对肌肉蛋白质的分解作用，生
成肽和游离氨基酸。

这些肽和氨基酸使其在加工中形成肉的香气和鲜味。

这一过程称为肉
的成熟过程。

（二）植物性食物原料中内源酶的影响
采摘后的水果仍然具有生命，进行着比较旺盛的生理生化活动。

水果一般都是在还没
有充分成熟时进行采收，再经过后熟，供食用和加工。

所谓后熟就是果实离开母株后进行
的成熟现象。

果实的后熟作用是在各种酶的参与下进行的极其复杂的生理生化过程。

在这
个过程中，酶的活动方向趋向于水解反应，各种成分都在进行着变化。

如淀粉分解为糖，
果实变甜；可溶性单宁凝固，果实涩味消失；原果胶水解为果胶，果实变软；同时果实色
泽加深，香味增加。

在这个过程中，还由于果实呼吸作用产生了酒精、乙醛和乙烯等产物，促进了后熟过程，这虽然影响了原料的贮存，但对加工来讲还是很重要的。

在罐头加工中，苹果、梨和马铃薯等水果、蔬菜在外皮剖开后，由于非政府内多酚氧
化酶的促进作用，可以出现酶促发展褐变，严重影响产品的外观和品质。

所以，这类水果
蔬菜在去皮剖开后，必须尽快将其放进沸水或蒸汽中展开短时间的冷却处置，以毁坏酶的
活力。

或将其灌入稀酸中，以高ph遏制多酚氧化酶活力，也可以将其灌入亚硫酸盐溶液
中遏制多酚氧化酶活力。

综上所述，可以看出食品原料中的内源酶对其贮藏和加工性能都有着很大的影响。

有
些是有利的影响，可通过适当的条件来加强这些酶的作用；有些是不利的影响，需设法对
酶的作用进行抑制或消除。

二、外源酶的促进作用
外源酶并非存在于作为食品加工原料的动植物体内。

外源酶有两个来源：一是来源于
食品中存在的微生物；二是来源于人为添加的酶制剂。

（一）微生物产生的外源酶
微生物在食品中的生长繁殖给食品的成分和性质带来广泛而又深刻的变化，这些变化
都是在微生物分泌的各种酶的作用下发生的。

有些微生物分泌的各种酶可将食品中蛋白质
水解成多肽和氨基酸，并能进一步将氨基酸分解生成氨、酮酸、胺、吲哚和硫化氢等物质，而引起食品的腐败变质。

但是也有些微生物在食品或食品原料中生长繁殖，通过它们分泌
的各种酶的作用以及代谢产物可以改善原有的营养成分、风味和质构。

如发酵食品中所用
的微生物。

蒸煮时利用的微生物为有益微生物。

它们可以源自于大自然（自然蒸煮），
也可以来自于人工培养的纯菌种（接种发酵）。

在人工控制的条件下，利用各种因素
促使这些有益微生物的生长，并建立起不利于有害微生物生长的环境。

所以，发酵不仅为
人类提供品种繁多的食品，还提高了食品的耐藏性。

不少食品的最终发酵产物，特别是酸
和酒精，有利于阻止腐败变质菌的生长，同时还能抑制混杂在食品中的一些病原菌的生长
活动。

与未发酵食品较之，发酵食品可以提升食品旧有的营养价值。

虽然食品蒸煮时，微生
物可以从它所蒸煮的成分中获得能源，并使食品的成分受一定程度的水解，以致食品中能
可供人体利用的能量有所增加。

但是食品的蒸煮都就是存有掌控地展开的，它们的最终产
物就是乙醇、有机酸、醛类和酮类等，这样所消耗的能量极其微量。

所以，发酵食品仍能
够维持大部分的能量，以供人体须要。

在蒸煮中，微生物将繁杂的物质水解为直观成分，
把半封闭在难于消化的物质结构和细胞内的营养素转化成，从而减少了食品的营养价值。

同时还制备了不少人体所需的维生素。

发酵食品还能够将人体无法消化的纤维素、半纤维
素和相似聚合物在微生物排泄的酶促进作用下，水解构成直观的糖类和糖的衍生物可供人
体利用。

（二）酶制剂
使用适度的化学方法将酶从生物非政府或细胞以及微生物发酵物中抽取出，加工沦为
具备一定纯度及活力标准的生化制剂，称作酶制剂。

早期的酶制剂生产多数是从动物脏器和高等植物种子、果实中提取的。

随着酶制剂应
用范围的日益扩大，单纯依靠动植物来源是不能满足工业需要的，所以人们逐步把注意力
转向以微生物开辟酶制剂的来源上。

微生物种类繁多，酶的品种齐全。

现已知一切动植物
细胞中存在的酶几乎都能够从微生物细胞中找到。

微生物具有生长繁殖快，生活周期短，
产量高，不受季节、地区的限制；微生物培养简单易行、生产规模可大可小；微生物容易
变异，可采取遗传工程、细胞工程、基因工程等技术进行菌种选育和代谢控制，来提高产
酶量、培育新酶种等优点，目前已成为酶制剂的主要来源。

1．酶制剂应用于食品加工的特点根据一定的加工建议，采用适度的酶制剂应用于食
品加工，往往能够获得比其他加工方法更好的效果。

这就是由酶促发展反应的特点所同意的。

酶的催化效率低，很少量的酶制剂就可以顺利完成其他方法很难同时实现的加工建议。

酶促发展反应存有专一性，很少存有副反应，不能引发食品成分出现不须要的变化。

酶促
发展反应可以在常温常压和吻合中性的ph条件下顺利完成，因而加工设备直观，节省能
源而又有助于留存食品的营养成分和色香味。

酶促发展反应的速度可以很难地通过调节ph、温度和酶制剂重新加入量等条件予以调节。

酶本质上就是天然产生的蛋白质，做为食品加
工材料，理论上就是安全的。

在酶制剂反应后，可以通过酶变性的直观处置方法并使其失
去活力而消解其影响。

由于以上这些优越性，并使酶制剂在食品加工中的应用领域越来越
甚广，并逐步替代了一些旧有的加工方法。

例如葡萄糖生产，过去一直延用酸水解淀粉的
方法。

自从酶法制葡萄糖研究获得成功，资金投入工业生产后，并使设备投资大大降低，
工序精简，产品杂质含量高，得糖率吻合100%，并可以轻易利用喷雾干燥法塔奈县葡萄糖粉。

2．酶制剂的安全和卫生酶制剂来源于生物，一般要比化学合成物质安全。

但是酶制
剂通常不是纯净的化学物质，常混有残存的原材料、无机盐、稀释剂、防腐剂等物质。

用
微生物发酵的酶可能伴随带来某些生物毒素或残留抗生素。

因此，生产食品加工用的酶制剂，应注意原料和提取工艺的选择，防止有害物质的污染。

联合国粮食与农业组织和世界
卫生组织的食品添加剂专家联合委员会在1977年第21届大会上作出如下规定：
凡从动植物可食部分的非政府，或用食品加工传统采用菌种生产的酶制剂，可以做为
食品看待，不须要展开毒理试验，只需创建有关酶化学和微生物学的表明。

凡由非致病性一般食品污染微生物生产的酶，需作短期毒性试验。

对于非常见微生物
制取的酶，要作广泛的毒性试验。

用作生产食品酶制剂的工业菌种，必须不为致病性的，不产生毒素、抗生素和激素等
生理活性物质，并经过各种安全性试验，证明安全可靠后，就可以核准采用。