酶工程在食品加工应用

酶工程在食品中的应用

高堃瀚

（北京化工大学生命科学与技术学院制药工程专业高堃瀚）

摘要：本文综述了酶工程在食品加工，食品保鲜，食品安全中的应用。

世界上已知的酶制剂有5000多种,工业化生产的酶制剂有近200种,常用的有30多种。据不完全统计,

我国2001年酶制剂产量达32万吨,占世界酶制剂销售额的5%左右。作为一种食品添加剂,与传统的化学法,如酸法、碱法加工食品相比,酶技术具有显著的优越性,首先,它不会有任何有害的残留物质;其次,酶的催化反应具有高度专一性和高效性,酶制剂用量小,经济上合算;再次,酶反应条件温和,营养成分损失少,易操作,能耗低。因此,酶工程技术在食品的各个领域得到了广泛应用。如制糖业、酿造业、肉类工业、焙烤业,以及乳品工业和果蔬加工业等。

一.酶工程在食品加工中的应用

酶用于食品加工中具有以下优点（1）改进食品：加工方法，如酶法生产葡萄不仅提高了葡萄糖得率，而且节省了原料。（2）改进食品加工条件，降低成本；提高食品质量，许多酶制剂可作为食品原料的品质改良剂。（3）改善食品风味，颜色等，如刘志强等利用禾本科植物种子芽中的醛脱氢酶使豆乳中腥味物质

转变为酸，从而有效的消除豆乳中的腥味，使豆乳香甜可口。

1.1制糖工业

1.1.1酶法生产葡萄糖

利用酶水解淀粉生产葡萄糖是酶催化工业的一项重大成就，由日本在20世纪50年代年代末研究成功，现已在全世界普遍采用。酶法生产葡萄糖是以淀粉为原料，先经阿尔法—淀粉酶液化成糊精，再用糖化酶

催化生成葡萄糖，其生产工艺流程如下：

此外，高果糖浆与蔗糖相比具有甜度高，不易结晶，易发酵等特点，故倍受点心及冷饮加工业青睐。葡萄糖异构酶生产果糖的技术可用于大规模生

产果糖而取代蔗糖作为甜味剂。

2.1.2 功能性低聚糖的制备

低聚糖是由3-9个单糖苷键连接而成的低度聚合糖。他之所以具有生理功效，是因为他能促进人体肠

道内固有的有益细菌—双歧杆菌的增殖，从而抑制肠道内腐败菌的生长，减少有毒发酵产物的形成。目前，微生物糖苷水解酶在生产中应用较多，而且技术都比较成熟。如利用阿尔法—葡萄糖苷酶生产的低聚异麦

芽糖，利用节杆菌产生的贝塔—呋喃果糖苷酶合成的低聚乳果糖、低聚半乳果糖等，利用阿尔法—半乳糖

苷酶生产的棉子糖和密二糖等。

2.2饮料工业

2.2.1酿酒

啤酒是最早利用酶的酿造产品之一。其酿造过程中制浆和调理两阶段需酶制剂。主要工艺流程如下：

其中蛋白酶可降解啤酒的蛋白质组

分，防止啤酒冷浑浊，延长啤酒贮藏期；糖化酶能降解啤酒中的残留糊精，既保证了啤酒中最高的乙醇含量，又能增加糖度。此外，酶制剂也广泛应用于果酒、白酒等的酿造，既可提高出酒率又能消除浑浊等。

如董友新等利用阿米诺酶的生理特性和复合功能，强化白云边酒酿造后轮次发醇，提高出酒率。

2.2.2果汁生产

果胶酶是水果加工中最重要的酶，应用果胶酶处理破碎果实，可加速果汁过滤，促进澄清等，如杨辉

等将果胶酶应用于苹果酒生产中的榨汁工艺，可提高出汁率20%，澄清度可达90%以上。而且应用复合酶

系作用效果更加明显，如秦蓝等采用果胶酶和纤维素酶的复合酶系制取南瓜汁，大大提高了南瓜的出汁率

和南瓜汁的稳定性。并通过扫描电子显微镜观察南瓜果肉细胞的超微结构，显示出单一果胶酶制剂或纤维

素酶制剂对南瓜果肉细胞壁的破坏作用远不如复合酶系。又如张倩等提出了一种新型果蔬加工酶—粥化酶’含有果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶及蛋白酶等*，可提高果蔬果汁的出汁率，增加澄清度，在果蔬加工中有广阔的应用前景。

2.2.3 其他饮料加工

如茶饮料加工中主要用到的酶有过氧化酶、多酚酶及单宁酶，其主要功能是控制茶的颜色和风味及提

高茶的溶解性能。

2.3乳品工业

乳制品是除母乳以外营养最为丰富和均衡的全价食品，他含有人体所必需的全部营养成分。由于乳的

营养全面性和均衡性，使其在婴儿营养和成年膳食中占有极其重要的地位。

2.3.1 乳糖分解

由于人体内缺乏乳糖酶故有些人饮奶后常发生腹泻、腹痛等不良症状。于是乳糖酶便显示了他独特的

作用，他可水解乳糖为半乳糖与葡萄糖。此外，常作为废水排除的乳清经乳糖酶处理后，可供食用或作为

饲料。

二．酶工程在食品保鲜的应用

酶是活细胞产生的具有高效催化功能、高度专一性和高度受控性的一类特殊蛋白质[1]。酶普遍存在于动、植物和微生物中,通过采取适当的理化方法,将酶从生物组织或细胞以及发酵液中提取出来,加工成具有

一定纯度标准的生化制品,即为酶制剂。食品在加工、运输和保藏过程中,因受到氧、微生物、温度、湿度、光线等因素的影响,使它的色、香、味及营养发生变化,甚至导致变质、降低食用价值。因此,如何尽可能地

保留食品原有的品质特性始终是食品加工、运输和贮存过程中的一个重要问题。酶制剂保鲜作为一种新型

的保鲜技术正引起人们的极大关注,且具有非常广泛的前景。现就酶制剂保鲜的特点及其在食品保鲜中的应用作一概述。

1.食品保鲜应用举例

1.1溶菌酶

溶菌酶(lysozme)又称胞壁质酶或N-乙酰胞壁质聚糖水解酶,可以水解细菌细胞壁肽聚糖的B-1,4糖苷键,导致细菌自溶死亡。溶菌酶的分子量14000左右,等电点10.7~11.0,化学性质十分稳定,在pH1.2~11.3范围内剧烈变化时,其结构几乎不变,非常适合于各种食品的防腐[3]。它对革兰氏阳性菌、好气性孢子形成菌、枯草杆菌、地衣型芽孢杆菌等都有抗菌作用,而对没有细胞壁的人体细胞不会产生不利影响。它能杀死肠道腐败球菌,增加抗感染力,同时还能促进婴儿肠道双歧乳酸杆菌增殖,促进乳酪蛋白凝乳利于消化,所以是婴儿食品、饮料的良好添加剂。溶菌酶对人体完全无毒、无副作用,具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤的功效,是一种安全的天然防腐剂。用溶菌酶处理食品,可有效地防止和消除细菌对食品的污染,起到防腐保鲜作用。溶菌酶现已广泛用于干酪、水产品、酿造酒、乳制品、肉制品、新鲜果蔬、豆腐、糕点、面条、及饮料等的防腐保鲜。马

美湖等的研究也证明,溶菌酶对于控制细菌总数的增殖、减缓TVB -N的上升具有极其重要的作用[4]。

1.1.1乳制品的保鲜与强化

目前,我国液态乳制品发展很快,溶菌酶应用于乳制品中可起到防腐的效果,尤其适用于巴氏杀菌奶,有效

地延长保质期。由于溶菌酶具有一定的耐高温性能,也可适用于超高温瞬间杀菌奶。添加剂量为300~600mgPL,其方法为包装前添加,超高温瞬间杀菌奶也可以在杀菌前添加[5]。在干酪的生产中,添加一定量的溶菌酶,可