第十一章 食品加工酶制剂
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表
TG在食品中的应用
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(1)调节食品质构、提高品质、改善口感
(2)保持蛋白质的营养价值
(3)形成耐热、耐水性的膜
(4)用于包埋脂类或脂溶性物质,
(5)催化蛋白质分子去酰胺,从而改变蛋白质功能 性质。
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淀粉酶(amylase)是水解淀粉、糖元和它们的降解中间 产物的酶类。
作用特点:按酶的水解方式分为α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡 萄糖淀粉酶、环糊精葡萄糖基转移酶、切枝酶以及 其他淀粉酶等。
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(1)α-淀粉酶 (α-amylase)
液化型淀粉酶,亦称
细菌α-淀粉酶、退浆淀
粉酶、糊精化淀粉酶 和高温淀粉酶等 。
(2) 糖化酶 (amyloglucosidase)
亦称糖化淀粉酶、淀粉葡萄糖苷酶、葡萄糖淀粉酶 (glucoamylase)和糖化型淀粉酶。
水解特Biblioteka :A.非还原性末端α-1,4-糖苷键(速度快) B.分支点α-1,6-糖苷键 (速度慢)
水解产物:葡萄糖
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转糖基(缩合)特点: 葡萄糖基的可逆转移反应,将一个葡葡糖分子转移到另一 葡萄糖分子的α-1,4-糖苷键或α-1,6-糖苷键上,
菌种生产的酶制剂,可作为食品对待不需要进行毒理试验,
只需建立有关酶化学和微生物学的规格即可。 (2)凡是非致病微生物生产的酶,除制定化学规格以外,需 要做短期毒理试验,以确保无害,并分别评价,制定ADI。 (3)对于非常见微生物制取的酶,不仅要有规格,还要做广
泛的毒理试验。
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8.1.4 食品酶制剂管理
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最适条件:pH 7~9,一般脂肪酸的链越长则pH
值越高。增香作用最适温度为20℃。
工业产酶菌有酵母、曲霉等
应用:脂肪改性,奶酪、焙烤食品生产,奶油香
精的生产
脂肪氧合酶
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应用举例
在面包生产 中使用,增 加体积,提 高白度,改 善香气。
脂肪酶和脂肪氧合酶的混合物
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11.2.9 谷氨酰胺转胺酶TG
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11.2.7 蛋白酶(protease)
水解肽键的一类酶。
将蛋白质依次被水解成胨、多肽、肽,最后成为蛋白质的组
成单位——氨基酸。
有些蛋白酶还可水解多肽及氨基酸的酯键或酰胺键。 在有机溶剂中有些蛋白酶具有合成肽类和转移肽类的作用。 用于肉类嫩化、植物蛋白质改性、蛋白质水解、烘焙食品生 产等。
ε-(γ -glutanyl)lys共价键
Gln-CO-NH-Lys + NH3
Gln-CO-OH + NH3
最适条件:pH 6.0( 5.0~8.0)
52℃ (42℃~57℃) 42
安全性
因为广泛存在于动物组织中,人们一直都在食用含 有TG催化形成的γ-谷氨酰赖氨酸异肽键的食物,所 以对人体是安全的。
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11.2.4 乳糖酶(lactase)
β-半乳糖苷酶(β-plactosidase)
乳糖分子中β-1,4-半乳糖苷键而水解成为半乳糖和葡萄糖 的可逆反应 在高浓度乳糖存在下,可催化半乳糖分子的转移反应,生 成杂低聚乳糖 大肠杆菌酶最适pH7.0~7.5,酵母菌酶6.0~7.0,霉菌酶 5.0左右。 最适温度为37~50℃
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(1) 凝乳酶(rennin)
亦称皱胃酶,哺乳期小牛第四胃中分泌
凝乳酶使牛乳形成凝块或凝胶结构的过程: 第一阶段是酶作用增加含氮组分 第二阶段包括经酶作用而改变的酪蛋白胶粒聚集成凝胶结 构
pH 5.3~6.3间最稳定
提高温度和增加钙离子浓度可加快凝胶形成的速度
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(2)木瓜蛋白酶(papain)
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11.2.5葡萄糖氧化酶(glucose oxidase,COD)
主要作用:将β-D-葡萄糖氧化为葡萄糖内酯 最适条件:pH4.5~7.5。温度30~60℃ 应用:用于食品中控制葡萄糖参与美拉德反应引起的风味恶化、 除氧、解决半纤维素酶导致的面团变软
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11.2.6 纤维素酶(cellulase)
缩合产物: 麦芽糖、异麦芽糖、低聚糖等多种寡糖
最适条件:
黑曲霉 pH4.0~4.5,60℃
根霉 pH4.0~5, 55℃
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(3) β-淀粉酶(β-amylase)
又称淀粉-1,4麦芽糖苷酶 作用特点:从非还原性末端水解相隔的α-1,4糖苷键, 但不能越过分支点的α-1,6-糖苷键,在达到分支点
在《食品添加剂使用卫生标准》中: 96版酶制剂设为11.000类。
07版取消编号,采用列表制。
共有44支酶制剂,来源: 104种动物、植物或微生物; 或利用19个供体(提供基因片段的动物、植物或微 生物),经过生物技术获得。
即基因修饰微生物的比例为18%。
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11.2 食品工业应用酶制剂
11.2.1 淀粉酶
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蛋白酶分类
按其作用方式分为:
内肽酶(氨肽酶)从蛋白质或多肽的内部切开肽
键生成分子质量较小的胨和多肽,是真正的蛋白
酶。
外肽酶(羧肽酶)只能从蛋白质或多肽分子的氨
基或羧基末端水解肽键而游离出氨基酸。
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蛋白酶分类
按酶的来源分类:
动物脏器
胃蛋白酶、胰蛋白酶
植物果实
木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶 微生物 细菌或霉菌蛋白酶等。
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果胶酶种类与作用特点
果胶裂解酶、果胶酯酶和聚半乳糖醛酸酶、原果胶酶
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(1)果胶酯酶
也称为果胶甲酯酶(pectin esterase),果胶酶 (pectase),脱甲氧基果胶酶(pectin demethoxylase)
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(2)聚半乳糖醛酸酶
水解果胶物质分子中脱水半乳糖醛酸单位的α-1,4-糖苷键。 外切型是从聚合物的末端糖苷键开始水解,而内切型是作用 于分子内部
前2~3个葡萄糖残基时就停止。
水解产物:麦芽糖,大分子糊精
最适条件:pH5~7, 50 ℃ ~ 60℃
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β-淀粉酶 (β-amylase) 水解特点
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表 不同来源β-淀粉酶的最适条件
最适pH值 植物β-淀粉酶 5.0~6.0
最适温度 50~60℃
细菌β-淀粉酶
6~7
50℃
β-淀粉酶的活性中心都含有巯基(-SH),重金属、 巯基试剂能使之失活,半胱氨酸可使之复活。
作用机理:
分子内转葡萄糖基反应可转化淀粉成为环糊精(CD) 在淀粉与蔗糖共存时,通过葡萄糖基转移反应将分 子内葡萄糖基从α-1,4-葡聚糖或CD转移到受体分 子上(偶联反应或歧化反应)
水解α-1,4-葡聚糖成CD 产物:环糊精与偶联糖
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11.2.2 果胶酶(pectinase)
α-(1→4)-D-吡喃半乳糖 醛酸单位组成的聚合物
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(4)切枝酶(debranching enzyme)
又称普鲁兰酶、支链淀粉酶、异淀粉酶
作用特点:专一性地水解支链淀粉分枝点 α-1,6-糖苷键,将整个侧链切下。 产物特点:大小不同的直链淀粉
最适条件:pH4.5~5.5,60℃
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(5)环麦芽糊精葡萄糖基转移酶
环 糊 精 结 构
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活性特点
最适条件:pH5~7, 65℃
酶的活力被抑制氧化剂或重金属离子影响作用特点 水解蛋白质 对酯和酰胺类底物也表现 出很高的活力 具有从蛋白质水解物再 合成蛋白质类物质的能力
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11.2.8 脂酶(lipase)和脂肪氧合酶
脂酶也称甘油酯水解酶,脂肪酶 作用特点:水解位:α-位(1位)、α´-位(3位)的速度快, β-位(2位)的速度较慢 胰脂酶水解特点:仅水解1,3位的酯键
将纤维素多糖中的β-1,4-葡聚糖水解为β-糊精。 最适条件:pH 4.5~5.5,温度50~60℃。
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主要应用:
果蔬汁加工中却常利用纤维素酶改善其品质(将纤维素转化 为可溶性葡萄糖) 提高果酒的出酒率(能破坏果肉细胞壁和分离果胶质,还能 增加原酒的溶解物) 提高植物成分提取率 注意: 植物在成熟和后熟时质地的变化则是由果胶物质发生变化引 起的。 蔬菜、水果和谷物中的不可消化的碳水化合物是重要的营养 成分(膳食纤维)
第十一章
食品酶制剂
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什么是酶制剂?
GB2760-2007《食品添加剂使用卫生标准》
术语与定义
酶制剂是指动物或植物的可食或非可食部分直接提取,或由 传统或通过基因修饰的微生物(包括但不限于细菌、放线 菌,真菌菌种)发酵、提取制得,用于食品加工,具有特 殊催化功能的生物制品。
食品添加剂功能类别
从生物中提取的具有生物催化能力的物质,辅以其他成分, 用于加速食品加工过程和提高食品质量的物质。
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11.1食品酶制剂 11.1.1食品酶制剂与食品加工制造
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11.1.2酶制剂的特点
来源:
①食品酶制剂多数源于动物的脏器和腺体以及高等
植物的种子、果实等。
②微生物 环境微生物和工程微生物。
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11.1.3 食品酶制剂安全性
联合国食品添加剂专家联合委员会 (1)凡是在动植物可食部分的组织,或用食品加工传统使用
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(3)果胶酸裂解酶