酶在乳制品中的应用

酶在乳制品中的应用

摘要:生物技术的迅速发展和人们对生物工程认识的日渐加深,酶工程已成为

生物技术在实际生产中非常重要的应用。虽然酶工程学近年来才兴起, 但酶在乳品中的应用却由来已久。本文主要就以上几种酶在乳品中的应用作出概述。

关键词:生物技术;酶工程;乳制品

近年, 酶在乳品中的应用已扩展到更广的领域。,总的来说,当前在乳制品生

产中最常用、最重要的几种酶为蛋白酶主要为凝乳酶、乳糖酶、乳过氧化物酶和脂肪酶等。酶在乳制品中最主要的应用是蛋白酶的应用, 特别是用凝乳酶加工干酪, 以及用乳糖酶将乳糖分解, 以提高有乳糖不耐症的人对乳制品的消化力。乳过氧化物酶保鲜鲜奶和乳制品也已在国内、国际得到了较广泛的应用。

1凝乳酶

干酪是以奶及奶制品为原料, 加入一定量的乳酸菌和凝乳酶, 使奶中蛋白质

凝固, 排除乳清, 再经一定时间的成熟而制成的发酵奶制品。在干酪的生产和成熟期间, 酶对其组织结构、风味和营养价值的提高均起到非常重要的作用。这些酶中, 按其来源可分为类,分别为添加到奶中的酶、奶中固有的酶, 以及发酵剂产生的

酶。目前添加的凝乳酶按其来源可分为动物凝乳酶、植物凝乳酶和微生物凝乳酶。微生物蛋白酶是目前最有开发潜力的一种凝乳酶, 全球干酪生产所使用的酶中, 微生物蛋白酶占20%左右[1]。由于微生物繁殖迅速、周期短, 可大量工业化生产,

这类酶愈来愈受到人们的重视。

在干酪中添加发酵剂是为了降低奶中的PH值, 促进干酪凝块的形成。但残留

在干酪中的发酵剂会在成熟期间产生很多酶, 对蛋白的分解和风味物质的产生起着重要作用。Servaas将发酵剂产生的酶分为三类, 分别是胞外蛋白酶、胞内蛋白酶

及肽酶[2]。这些酶在细菌细胞中处于相对固定的位置。它们的相对位置对干酪成

熟期间蛋白质的有序分解是非常重要的, 可以防止蛋白质在短时间内大量分解, 产

生一些不良风味。但是由于不同类的凝乳酶作用不同,特别是对于形成特征性风味的作用有差异,消费者习惯了传统干酪的风味而不能接受这类酶在干酪中应用。因此,有些传统的凝乳酶在有原产地保护标志干酪的生产中仍具有不可替代的作用。

2碱性蛋白酶

酪蛋白是牛乳的一种重要成分, 其必需氨基酸组成较为合理, 如含有丰富的赖氨酸, 这是一种很好的动物蛋白质然而, 酪蛋白被消化吸收时会在胃中形成大凝块, 影响人体的吸收利用,特别是婴儿和幼儿。利用碱性蛋白酶水解牛乳蛋白后, 其溶解指数明显增加,说明牛乳蛋白(特别是酪蛋白)水解生成一些低肽分子, 改变了牛乳蛋白的性质, 有利于人体对酪蛋白的消化吸收用固定化碱性蛋白酶酶解酪蛋白可生产CPP(酪蛋白磷酸肽) 国内外的大量研究表明CPP可以促进钙的吸收, 不需要维生素D的参与, 阻止钙盐结晶从而提高钙离子在小肠下段的浓度, 提高钙的吸收率。因此,CPP解决了钙吸收率低这一补钙难题[3]。蛋白酶还可以用降解乳清蛋白, 改变蛋白质的功能性质。水解乳清蛋白的热稳定性·乳化力和气泡性都得到了显著的提高, 而凝胶形成能力、乳化稳定性和泡沫稳定性均会下降。利用部分水解乳清蛋白的完全可溶性, 可用于强化乳酸饮料或果汁的蛋白。

3乳糖酶

乳糖是牛乳中一种特有的双糖, 由葡萄糖和半乳糖构成。乳糖的水解要通过乳糖酶水解乳糖的β-半乳糖苷键[4], 将乳糖转变成葡萄糖和半乳糖。人体自身乳

糖酶的缺乏并导致乳糖不耐症是一个世界性的问题, 而在中国更是十分普遍的现象。它表现在不少人喝牛奶会有腹涨、消化不良或腹泻等不良反应。目前, 乳品工业可以采取物理方法除去乳制品中的乳糖, 但是和乳糖共存的维生素和矿物质也将丢失。用乳糖酶将牛奶中的乳糖水解, 预先消化, 使维生素、矿物质达到最佳溶解度, 可大大提高人体对乳制品的吸收和利用率, 使亿万人口加人到乳制品的消费者行列中。

牛奶中包含大量的乳糖。乳糖水解可以在以下几个产品中应用,。如, 不含乳糖的牛奶或低乳糖牛奶, 甜炼乳, 发酵乳饮品, 酸奶和冰淇淋。

3.1低乳糖牛奶

牛奶中乳糖在半乳糖苷酶作用下生产工业低乳糖牛奶, 其甜度取决于乳糖的水解度。一般当牛奶中的乳糖水解度为30%、60%和90%时相当于向牛奶中加人

0.3%0.6%0.9%(w/v)的蔗糖[5]。

3.2花色奶

乳糖水解后所提高的甜度不同于蔗糖, 其甜味温和, 有利于花色奶的调味。

3.3甜炼乳

部分乳糖水解的牛奶能够降低牛乳浓缩的问题, 例如, 当牛奶的浓缩比提高时, 乳糖会产生结晶。45%-69%的低乳糖奶能提高浓缩比, 并且降低炼乳中的沙粒感。

3.4发酵乳

一般牛奶在发酵过程中,仅有15%-20%的乳糖被分解。如果使用低乳糖牛奶进行发酵, 能够加速发酵过程,一般能够降低巧15%-20%的发酵时间并且具备特有的乳香风味, 产品具有较高的粘度和良好的口感[6]。

3.5冷冻部分浓缩乳

3:1冷冻部分浓缩乳是保存牛奶的风味和品质的有效方法之一。使用低乳糖奶可以延长乳糖的结晶和蛋白质的聚集, 从而降低产品的冷冻增稠。

4乳过氧化物酶体系

乳过氧化物酶体系包括3个组分乳过氧化物酶、硫氰酸盐和过氧化氢,简称为LP体系。LP体系可以钝化一些有活性、具同化作用的细菌酶, 阻止细菌的新陈代谢作用及增殖能力, 从而达到抑制或杀灭乳中的细菌, 延长生牛鲜乳保质期的目的[7]。

充分激活的体系可以抑制和杀灭革兰氏阴性、过氧化氢阳性细菌, 也能抑制革兰氏阳性、过氧化氢酶阴性细菌, 如乳酸菌。同时, 对于牛乳特有的嗜冷菌有抑制作用, 这一点有重要的意义, 因为这些嗜冷菌能产生一些分解脂肪和蛋白质的对热稳定的酶。过氧化物酶体系只适用于保存生鲜牛奶, 不能用于羊奶保鲜, 也不适合羊奶和牛奶的混合奶[8]。采用乳过氧化物酶体系保存鲜奶的方法, 是至今除了冷储之外最有效的方法。

5其他的酶

事实上, 还有很多种其他的酶应用于在乳制品生产中, 脂肪酶在乳品中的应用主要是在干酪生产中, 用于加速干酪的成熟。现在的干酪生产一般都是同时添加蛋酶和脂肪酶, 以促进干酪的成熟, 使干酪产生出其特有的风味, 缩短成熟时间,提高生产效率此外, 还可添加脂肪酶到奶油中, 以增加奶油的风味, 如米曲霉的脂酶加入在奶油中, 可以产生企达干酪的特征香味。

过氧化氢酶能除掉加入牛奶中过量的防腐剂过的氧化氢。乳链菌肽酶在制造干酪前加入牛奶中, 可钝化具抗菌性的乳链菌肽[9]。牛奶中的臭味是由硫氢化物引起

的, 并在超高温杀菌时加重, 可以用硫氰基氧化酶处理将其除掉。溶菌酶可以添加到婴儿奶粉中, 以弥补牛乳中溶菌酶含量低的问题(母乳中溶菌酶是牛乳中的3000倍)促进婴儿肠道细菌双歧乳酸杆菌的增殖, 可以促进婴儿胃肠内乳酪蛋白形成微细凝乳, 有利于婴儿对牛乳的消化吸收, 还可以促进人工喂养婴儿肠道细菌群的正常化, 加强对血清灭菌蛋白、γ-球蛋白等体内防御因子, 增加对感染的抵