a -淀粉酶在食品工业应用研究a淀粉酶在食品行业的应用研究摘要:a淀粉酶作为淀粉酶的一种,广泛应用于工业生产,在食品、医药、造纸、酿造以及饲料等工业中发挥着越来越重要的作用。
文章综述了a淀粉酶的酶学性质和在食品工业的应用,以及对a淀粉酶未来发展的思考,如何进一步研究,使其应用价值得到更好的发挥。
关键词:淀粉酶;a淀粉酶;应用;展望。
1概述淀粉酶(amylase Amy, AMS),广泛存在于自然界,几乎所有的植物、动物和微生物都含有淀粉酶。
依据对淀粉作用方式的不同分为:a淀粉酶、&淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、支链淀粉酶和异淀粉酶等;而根据淀粉酶来源的不同又可以分为:细菌淀粉酶、真菌淀粉酶、动物淀粉酶和植物淀粉酶⑴。
其中,a淀粉酶(a amylase)属于葡萄糖水解酶家族13 (GH13),国际酶学分类编号为EC 3.2.1.0,能随机切开淀粉、糖原等大分子内部的a1,4-葡萄糖苷键,将其水解成糊精、低聚糖和葡萄糖等一系列小分子[3,4],使淀粉黏度迅速下降。
由于产物的末端残疾C原子为a构型,故称a淀粉酶[5]。
不同来源的a 淀粉酶性质有一定的区别,工业上主要是应用真菌和细菌产生的a淀粉酶。
2 a -淀粉酶性质由于a淀粉酶来源广泛,其酶学和理化性质会有一定区别,为了满足不同工业生产需要,需要充分了解所使用a淀粉酶的来源以及其性质,主要有以下三个方面:2.1温度和pH值不同温度和pH值条件下,a淀粉酶的活力会有所不同,只有在最适温度和pH值条件下,酶的稳定性最好,其活力最强,才能更好地发挥作用[6,7]。
2.2底物和其他酶类一样,a淀粉酶也具有底物特异性,不同来源的淀粉酶反应底物各有不同,a淀粉酶对淀粉及其衍生物具有高度的特异性。
2.3金属离子a淀粉酶中含有金属离子Ca2+,可以维持酶本身的特殊构象,保证酶的活性和稳定性,一旦被其他金属离子取代,酶活性将受到影响。
但也有报道称。
&2+是否游离对酶的活性没有影响⑹。
3应用各种酶制剂在食品工业中,已经有上百年的应用历史,已经广泛应用于食品、医药、酿造、纺织等工业生产中。
而现代酶工程技术的快速发展,又使得酶制剂生产工艺不断改善、效率提高、成本降低,从而获得更大的经济效益;通过利用微生物和基因工程等技术,还可以根据实际需要,获得能在不同温度和不同酸碱性环境中工作的a淀粉酶。
3.1面粉烘烤最近几十年,a淀粉酶已经被广泛应用于焙烤工业中[9]。
焙烤工业中使用的酶制剂有很多种,如淀粉酶、蛋白酶、脂肪氧化酶、乳糖酶、普鲁兰酶等,在面粉、蛋糕、饼干等焙烤食品制作过程中发挥着不同的重要作用。
其中,尤其是a淀粉酶,更是有着不可取代的地位。
在面包加工过程中,添加a淀粉酶不仅可以增大面包体积,改善表皮色泽和口感,提高柔软度,还可以延长保质期等[10]。
热稳定性a淀粉酶在高温时发挥作用,不仅增加发酵率,使淀粉液化完全,提高面粉中的糖含量,改善口感和质地,而且用量少操作简单[11];与普通a-淀粉酶比较,不受温度影响,从而不会导致面包过度液化,使口感变差[1213]。
中温a■淀粉酶的最适作用温度为50C ~70C,与面包糊化温度相近,可以有效控制面包的糊化程度,使淀粉水解成聚合度合适的糊精,而这种聚合度的糊精又具有抗老化的作用。
婴幼儿胃肠道功能还不是很完善,因此,对饮食的可消化性要求严格,尤其是对谷物类的食品。
由于传统工艺生产加工的谷物类食品淀粉水解程度较难控制,而婴幼儿因为胃肠内淀粉水解酶较少,对谷物类等含淀粉量较多的食品消化吸收能力差,容易引起胀气和腹泻等消化问题。
在谷物类淀粉中加入中温a■淀粉酶,可以有效控制淀粉水解程度,同时保证其营养成分不被破坏,增强了婴幼儿对谷物类营养物质的消化和吸收。
与传统的食品添加剂(化学试剂、奶粉、糖酯、卵磷脂、抗氧化剂等)比较,酶制剂在焙烤过程中,具有更好的改良和抗老化作用,如a淀粉酶、普鲁兰酶、去分支酶、&淀粉酶等,单一使用或者几种酶制剂混合使用,不仅可以改善口感、色泽,延长保质期,而且安全健康。
已知中温淀粉酶已经应用于面包、果汁、葡萄糖等多种食品的生产加工[14,15]。
目前,焙烤工业使用的a淀粉酶主要来自大麦麦芽、真菌和细菌。
早在1955年美国就已经将真菌源的a■淀粉酶作为面包添加剂。
英国在1963年也再次证明了a■淀粉酶等酶制剂作为食品添加剂的安全性[佝。
3.2淀粉加工淀粉具有来源广、价格低、口感佳等优点,作为食物和能量的一个主要来源,被广泛使用。
淀粉原料,通过酶的作用,转化成方便实用和使用的产品。
其中耐高温a淀粉酶,克服了普通a淀粉酶作用温度的限制,具有较高的反应温度(最适温度为90C ~95C),反应速度快、作用力度强,不仅用于淀粉加工行业,而且已经广泛应用于酒精、发酵、纺织和制药等行业。
3.3啤酒酿造和酒精生产在酿造啤酒的原料中加入a淀粉酶,可以加快原料的液化,增加辅料,特别是在麦芽糖化力较低的情况下,可以提高原料的利用率,降低生产成本;同时使用a淀粉酶和&淀粉酶效果更加更明显,在节粮、节能的同时,进一步提高了经济效益[17]。
在酒精生产过程中,添加a淀粉酶,可以有效控制蒸煮温度,节约煤炭和冷却水的使用量,同时提高了原料的利用率,酒精品质也得到改善[18]。
4展望早在1948年a淀粉酶就已经开始商业化应用,作为治疗鲜花紊乱的药物辅助剂。
目前,a淀粉酶已经广泛应用在食品加工工业中,包括淀粉加工、乳品加工、果蔬加工、蛋白质加工、面粉的烘烤加工和酿酒工业中等。
作为一种节能环保且高效的酶,如何将其潜在价值发挥到最高,是未来研究过程中需要努力的方向。
有研究发现a淀粉酶在一些酸性和高温环境条件下仍然可以保持高度酶活性,这一特性可以满足现代工业发展的更多需要。
而微生物来源的a淀粉酶,逐渐成为工业生产的重要来源[19]。
通过基因改造和菌种选育等方法[20],也可以实现对a淀粉酶实现定向化技术和结构改造,从而满足更多的工业生产需求。
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