酶在食品生产和原料处理方面的应用
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酶在食品生产和原料处理方面的应用
摘要：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。

目前, 世界上已知的酶有2000多种。

从动物、植物或微生物生物体中提取的具有酶活力的酶制品,称酶制剂。

酶制剂广泛用于食品、发酵、制革、纺织、日用化工、医药等工业。

目前已制备的酶制剂近百种,已有工业化生产的约50余种, 在食品工业中常用的 20 多种[1]。

酶主要来源于植物、动物和微生物。

最早人们多是从动物或植物组织中提取的, 例如从动物的胰脏及胃、木瓜、菠萝等中提取各种酶。

但动物和植物生长周期长, 成本高, 又受地理、气候、季节等因素的影响而不适宜于大规模生产酶制剂。

目前,工业上应用的酶大多采用微生物发酵法生产。

近年来,随着基因工程技术的快速发展, 为提高酶产量和新品种的开发开辟了新途径[2]。

关键词：酶；酶制剂；食品工业；应用；原料处理
1. 酶在食品生产中的应用
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, 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, 酶的反应条件温和, 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[3]。

酶制剂在食品工业中的作用概括为利于食品的保存, 防止食品的腐坏变质; 改善食品的感官性状; 保持或提高食品的营养价值; 利于食品生产中提高提取速度和产量, 降低生产成本[4]。

1.1酶在焙烤食品中的应用
酵母在面团中，依靠面粉本身淀粉酶和蛋白酶的作用生成麦芽糖和氨基酸来进行繁殖个发酵。

目前欧美各国常添加酶进行强化，用酶活力高的面粉制成的面包，气孔细而分布均匀、体积大、弹性好、色泽佳。

面粉中添加α—淀粉酶，可调节麦芽糖生成量，使二氧化碳产生和面团气体保持力相平衡。

添加蛋白酶可促进面筋软化，增加伸延性，减少揉面时间和动力，改善发酵效果。

用蛋白酶强化的面粉可防止糕点老化。

糕点馅心常用淀粉为填料，添加用β—淀粉酶可改善馅心风味；面包制作中适当添加脂肪酶可增进面包的香味，这
是因为脂肪酶可使乳脂中微量的醇酸或酮酸的甘油酯分解，从而生成δ—内酯等香味物质[5]。

1.2酶在果蔬加工中的应用
水果蔬菜加工中最常用的酶是果胶酶。

利用果胶酶可以明显提高果汁澄清度、增加果汁出汁率、产品稳定性好、色泽好。

木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶主要用于啤酒澄清, 防止混浊, 延长保存期。

酸性蛋白酶、淀粉酶、果胶酶等也用于果酒酿造, 可消除混浊或改善压榨条件等。

木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶等可分解肌肉结缔组织的纤维蛋白[5]。

1.3 酶在乳品工业中的应用
牛奶中含有4～4.5%的乳糖，这是一种缺乏甜味而且溶解度很低的双糖，难于消化。

有些人饮牛奶后常发生腹泻、腹痛等病，其原因即在于此。

而且由于乳糖难溶于水，常在炼乳、冰淇淋中砂样结晶析出，从而影响食品风味。

用乳糖酶处理牛乳生产脱乳糖的牛奶，就可以解决这些问题。

在缺乏巴氏消毒设备或冷藏的条件下, 过氧化氢酶可用于牛奶消毒, 优点是不会大量破坏牛奶中的酶和有益细菌。

乳清是干酪生产的副产品，世界年产量达9000多吨，其中含4～4.5%的乳糖，因乳糖难于消化，历年作废水排放，严重污染环境。

现采用乳糖处理，当乳糖水解率达80%时，即可供食用或作为饲料[5]。

如进一步用葡萄糖异构酶处理，使其中的葡萄糖转化成果糖，那甜度会进一步提高。

1.4 酶在肉类加工的应用
决定肉硬度的2个最主要的因素是肌原纤维和结缔组织。

而肉的总嫩度基本上是由结缔组织中胶原蛋白含量所决定。

通过添加蛋白酶，使肉类胶原蛋白中的肽键和交联发生断裂，破坏蛋白质严密的空间结构，使肉嫩化。

生产中最常用的是木瓜蛋白酶，该酶是半胱氨基蛋白酶，其具有广谱的水解活性，主要在烹饪过程中起作用。

它能降解肌原纤维和结缔组织的蛋白质，将肌动球蛋白和胶原蛋白降解成小分子的多肽甚至氨基酸，令肌丝和筋腱丝断裂，实现嫩化作用[5]。

1.5 酶在啤酒生产的应用
啤酒工业用糖化酶可增加发酵度、缩短糖化时间。

啤酒是以麦芽为原料，
淀粉酶可液化、糖化淀粉、促进酵母的生产,进而生产啤酒、酒精等[6]。

麦芽中含降解原料生产可发酵性物质所必需的各种酶类。

由于麦芽制造时，原料（大麦）中淀粉呼吸损失，很不经济,因此酿酒厂常用大麦、大米、玉米等作为辅助原料来替代一部分麦芽，以致引起酶活力不足，使糖化不能充分，蛋白质降解不足，从而影响啤酒的收率与风味。

采用微生物淀粉酶、蛋白酶、β—淀粉酶、β—葡聚糖酶等酶制剂，可补充麦芽酶活力不足的缺陷。

特别是在用大麦作辅料或用发芽欠佳的麦芽时，由于其中含有粘性的β—葡聚糖，使麦芽汁难过滤，况且由于β—葡聚糖不溶于酒精，从而在啤酒中生成沉淀而不易滤清，采用β—葡聚酶处理就可使其分解而改善过滤操作。

原料糖化时添加糖化酶可增加发酵度，缩短糖化作用时间，可用于生产低热量啤酒。

采用中性蛋白酶可分解原料中蛋白质以增加麦芽汁中氨基酸含量，从而促进酵母发酵。

采用木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶或霉菌酸性蛋白酶则可使啤酒澄清，防止混浊，延长保存期。

总之酶制剂在食品工业的应用非常广泛, 随着食品工业的发展, 酶制剂
的应用领域在不断拓宽[5]。

2.酶在原料处理方面的应用
2.1 酶在纺织工业的应用
酶应用于纺织工业最早是从织物退浆开始的。

用淀粉酶催化水解织物上的淀粉浆料已经有多年历史，目前仍然是去除织物上的淀粉浆料的主要方法。

应用于工业的退浆淀粉酶主要是a-淀粉酶、13-淀粉酶，一般使用温度为5O～70~C，pH值在6～7左右。

目前用于退浆的淀粉酶主要向高温高效方向发展，高温淀粉酶，不仅可以提高退浆效率，而且可以同时去除混合浆料中的PVC等化学浆料。

2.2 酶在皮革生产的应用
酶是一种生物催化剂 ,可以和皮中许多成分如胶原蛋白、角蛋白、糖蛋白、脂肪等发生作用。

利用这种作用可除去生皮中许多对制革无用的成分 ,适度分散胶原纤维 ,生产预期的产品。

酶制剂本身无毒 ,作用过程也不产生有毒物
质 ,因此是一种环保型产品 ,用其代替许多污染重的化工材料用于皮革加工
被公认为是一种清洁工艺[7]。

酶制剂在制革中的应用由来已久 ,早期的“发汗
法”脱毛就是利用皮上的微生物生长繁殖过程中分泌的蛋白酶来产生脱毛效果的。

在传统工艺中酶制剂主要用于脱毛和软化 ,随着生物技术的发展 ,开发的酶种越来越多 ,目前 ,酶制剂已被广泛的应用于浸水、浸灰、脱毛、软化、脱脂等工序 ,传统的酶软化和酶脱毛方法也不断得到改进。

现代制革技术中 ,酶发挥着日益重要的作用 ,已成为制革生产必不可少的材料。

2.3 酶在淀粉糖工业中的应用
随着酶技术的发展应用,酶法糖化已成为淀粉转化生产淀粉糖的主要方法。

该方法包括酶法液化与糖化两个部分,工业上应用酶法生产淀粉糖需要48～72 h,其中液化只需几十分钟或者几小时,而糖化则需几十小时,因此,糖化过程是淀粉转化生产淀粉糖的关键步骤。

为了缩短反应时间同时提高酶的利用率,Chi-Bata于1978年首次提出了固定化酶的概念,但由于酶在固定化后活性部位被掩盖或是酶固定不牢等缺点,固定化酶并没有在淀粉行业中得到很好的应用。

近年来,由于酶工程技术的快速发展及膜分离技术的不断进步,一个新的概念——酶膜反应器,正在逐渐被人们熟知并且开始逐渐应用于淀粉行业[8]。

3.酶在食品生产和原料处理中应用的前景
综上所述，酶在食品生产和原料处理中已经得到了广泛的应用。

随着基因程的应用，其潜力有望进一步发挥。

展望未来，我们可以从酶学里找到既又环保的方法，来解决食品工业和工业原料处理等方面的问题。

故酶在食品生产和原料处理方面有着广阔的应用前景。

参考文献：
[1]凌关庭. 食品加工用酶制剂. 中国食品用化学品[M], 1997, 3: 11- 16.
[2] 唐忠海, 绕力群. 酶工程技术在食品工业中的应用[M], 2004, 25( 4) : 10- 13.
[3]蒲海燕, 刘春芳, 贺雅非, 等. 酶制剂在食品中的应用概况[J]. 中国食品添加剂, 2004, ( 4) : 101- 104.
[4]卢士玲,樊庆鲁,盖玉坤,等.酶制剂在食品工业的应用[J],农村新技术,NEW RURAL TECHNOLOGY2010,2004.(12) : 24-26
[5]姜锡瑞, 段钢. 酶制剂实用技术手册[M].北京：北京轻工业出版社,2002（3）:255-260；277-279.
[6]姜锡瑞, 段钢. 酶制剂在酿酒生产上应用技术[M].山东.山东食品发酵, 2003, 2 (129) :
12- 16.
[7]陈慧;酶制剂在制革中的应用[J];西部皮革;2005年04期
[8]刘坤;张桂;赵国群酶膜反应器在淀粉糖行业中的研究应用[J];《粮食与饲料工业》2010年第09期.。