第十一章食品加工中酶处理

1、第十一章食品加工中酶处理第十一章第十一章食品加工中的酶处理食品加工中的酶处理 第十一章食品加工中酶处理 一、概念 v1、定义、定义v酶工程亦称酶工艺，是在生物反应器中，利用酶的催化作用，酶工程亦称酶工艺，是在生物反应器中，利用酶的催化作用，将相应的原料转化为有用物质的技术将相应的原料转化为有用物质的技术 酶工程与发酵工程密酶工程与发酵工程密切相关，是发酵工业发展的产物，是酶学原理与化工技术相切相关，是发酵工业发展的产物，是酶学原理与化工技术相结合而形成的一门理论性很强的应用技术。主要内容包括各结合而形成的一门理论性很强的应用技术。主要内容包括各种酶的开发、生产和利用，酶的分离、纯化技术、酶的化

2、学种酶的开发、生产和利用，酶的分离、纯化技术、酶的化学修饰技术，固定化技术，酶反应器的研制和应用等。修饰技术，固定化技术，酶反应器的研制和应用等。 v酶是生物催化剂，是生物体产生的具有活性的蛋白质。它可酶是生物催化剂，是生物体产生的具有活性的蛋白质。它可高效、专一地催化特定的生化反应，酶的催化作用可使反应高效、专一地催化特定的生化反应，酶的催化作用可使反应速度提高速度提高10的的8次到次到10的的20次倍。酶促反应具有反应条件温次倍。酶促反应具有反应条件温和、能耗低、污染小、操作简单等优点。和、能耗低、污染小、操作简单等优点。第十一章食品加工中酶处理二、酶的探索与发现：二、酶的探索与发现：1、

3、史前时期、史前时期v距今距今4000多年前龙山文化时期，多年前龙山文化时期， 利用天然酵母酿酒。利用天然酵母酿酒。v公元前公元前12世纪世纪,制饴、制酱。制饴、制酱。v书经书经记载记载“若作酒軆，尔惟曲孽若作酒軆，尔惟曲孽”。v“曲曲”：长霉菌的谷物；：长霉菌的谷物；“孽孽”：谷芽。：谷芽。v左传左传用用“曲曲”、“孽孽”治病。治病。第十一章食品加工中酶处理2、近代发展近代发展v1833-1835年年,淀粉的第一次酶解法国化学家淀粉的第一次酶解法国化学家Anselme Payen和和ean-Franois Persoz描述描述了从大麦的麦芽中分离淀粉酶多聚体的过程，了从大麦的麦芽中分离淀粉酶多

4、聚体的过程，并将之命名为淀粉酶。并将之命名为淀粉酶。 v1836年年,德国生理学家德国生理学家Theodor Schwann在在研究消化过程时，分离出一种在胃内消化蛋研究消化过程时，分离出一种在胃内消化蛋白的物质，将它命名为胃蛋白酶。这是第一白的物质，将它命名为胃蛋白酶。这是第一个从动物组织中提取到的酶。个从动物组织中提取到的酶。v 1883年年,Johan Kjeldahl建立了一套检测有建立了一套检测有机物中机物中-3价氮的方法，即测定氮的含量的方价氮的方法，即测定氮的含量的方法。法。 第十一章食品加工中酶处理v1894年年,加酶食品的第一次商业化加酶食品的第一次商业化生产生产v1894-

5、1913年年,德国化学家德国化学家Emil Fisher根据糖化酶的特点建立了钥根据糖化酶的特点建立了钥匙匙-锁理论。锁理论。v1926年年,科学家发现酶是蛋白质科学家发现酶是蛋白质第十一章食品加工中酶处理v1953-1958年年,Watson 和和 Crick发现发现DNA是双螺旋结构是双螺旋结构v1963年年,碱性蛋白酶碱性蛋白酶-洗涤剂用酶的突洗涤剂用酶的突破破v1965-1974年年,淀粉工业的重大突破随淀粉工业的重大突破随着一种可以将淀粉分解成糖的，不含着一种可以将淀粉分解成糖的，不含转葡萄糖苷酶的葡萄糖淀粉酶上市，转葡萄糖苷酶的葡萄糖淀粉酶上市，微生物酶类应用于食品工业的首次重微生

6、物酶类应用于食品工业的首次重大突破于大突破于20世纪世纪60年代发生。年代发生。第十一章食品加工中酶处理v从从20世纪世纪50年代初开始，酶及产酶细胞的固定化技年代初开始，酶及产酶细胞的固定化技术在生产实践中得到迅速发展，引起食品、发酵工术在生产实践中得到迅速发展，引起食品、发酵工业一场大变革。业一场大变革。v美国美国20世纪世纪70年代初开始，使玉米淀粉经酶法液化、年代初开始，使玉米淀粉经酶法液化、糖化和异构化并采用固定化技术，工业化生产第一糖化和异构化并采用固定化技术，工业化生产第一代、第二代和第三代高果糖浆，代替蔗糖作为可口代、第二代和第三代高果糖浆，代替蔗糖作为可口可乐、百事可乐等饮料

7、食品的甜味剂。可乐、百事可乐等饮料食品的甜味剂。v1982年美国年美国Cech研究组发现研究组发现RNA分子中含有一个分子中含有一个具有自身切接功能的片断，称为内含子，这种具有具有自身切接功能的片断，称为内含子，这种具有催化功能的催化功能的RNA称为核酸类酶。称为核酸类酶。v至目前为止，已发现自然界存在的酶有至目前为止，已发现自然界存在的酶有3000多种，多种，但真正形成工业规模生产的只有几十种。但真正形成工业规模生产的只有几十种。第十一章食品加工中酶处理3、现代酶学发展、现代酶学发展v70年代初实现年代初实现DNA重组技术或称克隆技术，促使重组技术或称克隆技术，促使酶学研究进入新的发展阶段。

8、酶学研究进入新的发展阶段。v“工具酶工具酶”基因工程中所应用的系列酶的总称。基因工程中所应用的系列酶的总称。v到目前为止，在基因工程中应用的工具酶已有到目前为止，在基因工程中应用的工具酶已有500多种。多种。v目前已有目前已有100多种酶基因克隆成功。多种酶基因克隆成功。v凝乳酶过去从小牛胃中提取，每年大约宰杀凝乳酶过去从小牛胃中提取，每年大约宰杀500万万头小牛。头小牛。 重组凝乳酶：重组凝乳酶：DNA重组技术重组技术第十一章食品加工中酶处理第二节第二节 酶的生产和利用酶的生产和利用第十一章食品加工中酶处理一、微生物酶制剂的生产一、微生物酶制剂的生产v酶制剂的大规模工业生产始于第二次世界大战

9、后，酶制剂的大规模工业生产始于第二次世界大战后，随着抗生素工业的发展而建立。随着抗生素工业的发展而建立。v国际市场国际市场1983年酶制剂产量年酶制剂产量6.5万吨万吨,销售额销售额4亿美元亿美元 20世纪世纪90年代初年代初, 销售额销售额10多亿美元多亿美元 90年代末年代末,销售额销售额20多亿美元多亿美元v（一）发酵法生产食品级酶要求：安全和卫生（一）发酵法生产食品级酶要求：安全和卫生 菌种严格控制、原料要求、防止有害物质的污染、菌种严格控制、原料要求、防止有害物质的污染、选择合理的提取工艺。选择合理的提取工艺。第十一章食品加工中酶处理（二）生产步骤：（二）生产步骤： 1、目的酶生产菌

10、株的分离筛选、目的酶生产菌株的分离筛选 v（1）从自然界分离筛选）从自然界分离筛选v（2）用物理、化学因子处理）用物理、化学因子处理诱变诱变v（3）用基因重组或细胞融合）用基因重组或细胞融合技术选育技术选育 第十一章食品加工中酶处理2、酶的生产、酶的生产 v（1） 要选择好的培养方法，要选择好的培养方法，包括培养基组成配比、培养温包括培养基组成配比、培养温度、度、pH 值、通气量等。值、通气量等。(图图:微生物在相当于三层楼高的发酵罐微生物在相当于三层楼高的发酵罐里生长繁殖，产生所需的酶里生长繁殖，产生所需的酶) 第十一章食品加工中酶处理v（2）确定工业规模大量生确定工业规模大量生产的一系列工

11、程和工艺条件，产的一系列工程和工艺条件，以及培养罐的形式、大小、以及培养罐的形式、大小、通气条件、温度和通气条件、温度和 pH 值的值的控制等。控制等。 (图：通过改变培养基类型、酸碱度、氧气图：通过改变培养基类型、酸碱度、氧气浓度和温度，研究人员现了生产某种酶浓度和温度，研究人员现了生产某种酶的微生物的最佳生长条件。的微生物的最佳生长条件。) 第十一章食品加工中酶处理二、酶的提取、分离和纯化二、酶的提取、分离和纯化 1、微生物酶制剂的工业提取步骤大致如下、微生物酶制剂的工业提取步骤大致如下： v如果是胞内酶，则首先要分离收集其菌体，如果是胞内酶，则首先要分离收集其菌体，使之破碎，将酶提取至液

12、相中，此为出发酶使之破碎，将酶提取至液相中，此为出发酶液；液； v如果是胞外酶，它的深层发酵液或固体培养如果是胞外酶，它的深层发酵液或固体培养物的抽提液则为出发酶液。物的抽提液则为出发酶液。 第十一章食品加工中酶处理2、制取工业酶制剂的步骤：、制取工业酶制剂的步骤： v第一步第一步除去出发酶液中除去出发酶液中的悬浮固形物，获得澄清酶的悬浮固形物，获得澄清酶液，必要时再进行减压浓缩；液，必要时再进行减压浓缩； v第二步第二步根据质量要求和根据质量要求和经济性采用适当方法（如用经济性采用适当方法（如用盐析法、有机溶剂沉淀法、盐析法、有机溶剂沉淀法、丹宁沉淀法等）将酶沉淀分丹宁沉淀法等）将酶沉淀分离

13、；离； (图：只有酶和水能通过转鼓式过滤图：只有酶和水能通过转鼓式过滤机；培养基和微生物则被留在硅机；培养基和微生物则被留在硅藻土上。藻土上。)第十一章食品加工中酶处理v第三步第三步收集沉淀、干燥、研收集沉淀、干燥、研粉、加适当的稳定剂、填充剂、粉、加适当的稳定剂、填充剂、做成粉末制剂。做成粉末制剂。 酶粒是在大型连续运转的水平混酶粒是在大型连续运转的水平混合机内生产出来的。提取的酶与盐、合机内生产出来的。提取的酶与盐、纤维素及其他成分混合形成纤维素及其他成分混合形成0.5mm大大小的粒状物。然后用一种聚合体包裹，小的粒状物。然后用一种聚合体包裹，以防止酶尘在使用过程中可能引起的以防止酶尘在使

14、用过程中可能引起的致敏危险。致敏危险。 (图图:用多聚体包裹酶以减少酶尘引起的致用多聚体包裹酶以减少酶尘引起的致敏危险。敏危险。) 第十一章食品加工中酶处理3、其他方法其他方法 对于质量要求高可提取液中共存有妨碍目的酶工艺对于质量要求高可提取液中共存有妨碍目的酶工艺效果的其他酶时，常用一些特殊纯化方法将目的酶效果的其他酶时，常用一些特殊纯化方法将目的酶与其他酶和杂蛋分开，再分别沉淀制取。常用的方与其他酶和杂蛋分开，再分别沉淀制取。常用的方法有：法有： v（ 1 ）蛋白质选择性变性法）蛋白质选择性变性法 v（ 2 ）分级盐析法）分级盐析法 v 有机溶剂分级沉淀法有机溶剂分级沉淀法 v 等电点法等

15、电点法 v 柱层析法柱层析法 v 电泳法电泳法 v 亲和层析法亲和层析法 第十一章食品加工中酶处理三、酶的化学修饰技术三、酶的化学修饰技术通过各种方法使酶分子的结构通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变，从而改变酶发生某些改变，从而改变酶的某些特性和功能的技术过的某些特性和功能的技术过程。程。通过基因定位突变和聚合酶链通过基因定位突变和聚合酶链反应（反应（PCRPCR）技术，改变）技术，改变DNADNA中的碱基序列，使酶分子的中的碱基序列，使酶分子的组成和结构发生改变，获得组成和结构发生改变，获得具有新特性和功能的酶分子。具有新特性和功能的酶分子。( (图：微生物的基因经修饰能够产图：微生物的

16、基因经修饰能够产生所需的酶生所需的酶) )第十一章食品加工中酶处理1、金属离子置换修饰金属离子置换修饰 ：把酶分子中的金属离：把酶分子中的金属离子换成另一种金属离子。子换成另一种金属离子。结晶的钙型结晶的钙型-淀粉酶的活力比一般结晶的杂离淀粉酶的活力比一般结晶的杂离子型子型-淀粉酶的活力提高淀粉酶的活力提高3倍以上，稳定性增倍以上，稳定性增加加铁型超氧化物歧花酶（铁型超氧化物歧花酶（Fe-SOD）中铁离子被）中铁离子被锰离子置换（锰离子置换（Mn-SOD），对过氧化氢的稳），对过氧化氢的稳定性显著增强。对叠氮钠（定性显著增强。对叠氮钠（NaN3）的敏感性）的敏感性显著降低显著降低第十一章食品加

17、工中酶处理2、大分子结合修饰、大分子结合修饰 ：采用水溶性大分子与酶：采用水溶性大分子与酶的侧链基团共价结合，使酶分子的空间构象的侧链基团共价结合，使酶分子的空间构象发生改变发生改变SOD催化超氧负离子（催化超氧负离子（O2-）进行氧化还原反应，）进行氧化还原反应，生成氧和过氧化氢。具有抗氧化、抗辐射、生成氧和过氧化氢。具有抗氧化、抗辐射、抗衰老的功效。在血浆中半衰期抗衰老的功效。在血浆中半衰期6-30min。聚乙二醇聚乙二醇-SOD 35h具有抗癌作用的精氨酸酶经聚乙二醇结合修饰，具有抗癌作用的精氨酸酶经聚乙二醇结合修饰，生成（生成（PEG-Arginase）其抗原性被消除。）其抗原性被消除

18、。酶大多从微生物、植物或动物中获得，对人体外源性蛋白质。酶大多从微生物、植物或动物中获得，对人体外源性蛋白质。酶蛋白进入人体，成为抗原，刺激体内产生抗体。酶再次进酶蛋白进入人体，成为抗原，刺激体内产生抗体。酶再次进入人体内，产生的抗体与抗原酶特异结合，酶失去功能。入人体内，产生的抗体与抗原酶特异结合，酶失去功能。第十一章食品加工中酶处理3、肽链有限水解修饰、肽链有限水解修饰 ：在肽链的限定位点进：在肽链的限定位点进行水解，使酶的空间结构发生某些精细的改行水解，使酶的空间结构发生某些精细的改变。变。枯草杆菌中性蛋白酶，在经过枯草杆菌中性蛋白酶，在经过EDTA处理后，处理后，再通过纯水或稀盐缓冲液

19、透析，可以使该酶再通过纯水或稀盐缓冲液透析，可以使该酶部分水解，得到仍具有蛋白酶活性的小分子部分水解，得到仍具有蛋白酶活性的小分子肽段，用作消炎剂使用时，不产生抗原性。肽段，用作消炎剂使用时，不产生抗原性。4、侧链修饰、侧链修饰 ：采用一定的方法（一般为化学：采用一定的方法（一般为化学法）使酶分子的侧链基团发生改变。法）使酶分子的侧链基团发生改变。第十一章食品加工中酶处理v氨基修饰、羧基修饰、巯基修饰、胍基修饰、氨基修饰、羧基修饰、巯基修饰、胍基修饰、酚基修饰、咪唑基修饰、吲哚基修饰酚基修饰、咪唑基修饰、吲哚基修饰v用亚硝酸修饰天冬酰胺酶，使其氨基末端的用亚硝酸修饰天冬酰胺酶，使其氨基末端的亮

20、氨酸和肽链中的赖氨酸残基上的氨基产生亮氨酸和肽链中的赖氨酸残基上的氨基产生脱氨基作用，变成羟基。经过修饰后，酶的脱氨基作用，变成羟基。经过修饰后，酶的稳定性大大提高，使其在体内的半衰期延长稳定性大大提高，使其在体内的半衰期延长2倍。倍。第十一章食品加工中酶处理五、固定化酶和固定化细胞五、固定化酶和固定化细胞游离酶、游离细胞在酶催化反应中很难反复或连续使游离酶、游离细胞在酶催化反应中很难反复或连续使用，也很难实现连续化、自动化。用，也很难实现连续化、自动化。 固定化：将游离酶、细胞或细胞器等的催化活动完全固定化：将游离酶、细胞或细胞器等的催化活动完全或基本上限制在一定空间内的过程，分固定化酶或或

21、基本上限制在一定空间内的过程，分固定化酶或固定化细胞。固定化细胞。 1、固定化酶的特征、固定化酶的特征v（1）反应完成后经过过滤或离心等简单的分离就）反应完成后经过过滤或离心等简单的分离就可回收，重复使用，降低了酶制剂的成本；可回收，重复使用，降低了酶制剂的成本； v（2）可以装成酶柱，当底物溶液流经酶柱时，就）可以装成酶柱，当底物溶液流经酶柱时，就能发生酶促反应，适合于工业化应用；能发生酶促反应，适合于工业化应用； v（3）酶经固定化后，稳定性一般都有所提高。）酶经固定化后，稳定性一般都有所提高。 第十一章食品加工中酶处理2、固定化酶的特点、固定化酶的特点v（1）省去了酶分离纯化的时间和费用

22、；省去了酶分离纯化的时间和费用； v（2）可进行多酶反应；）可进行多酶反应； v（3）保持了酶的原始状态，从而增加了酶的）保持了酶的原始状态，从而增加了酶的稳定性；稳定性； v（4）由于辅助因子存在和细胞内的连续性合）由于辅助因子存在和细胞内的连续性合成，酶的活力较为持久，半衰期在一个月以成，酶的活力较为持久，半衰期在一个月以上，就有工业应用价值；上，就有工业应用价值；v（5）用固定化细胞反应柱或反应床可连续进）用固定化细胞反应柱或反应床可连续进行发酵，一边加入培养基，一边排出发酵液，行发酵，一边加入培养基，一边排出发酵液，可避免产物对酶活性的抑制。可避免产物对酶活性的抑制。 第十一章食品加工

23、中酶处理3、固定化酶的方法、固定化酶的方法（1）载体结合法）载体结合法 va、物理吸附法、物理吸附法 是将酶吸附在活性炭、多孔玻璃、酸性白土、高岭土、是将酶吸附在活性炭、多孔玻璃、酸性白土、高岭土、硅胶等惰性载体上，此法对酶活性破坏较少，但吸附硅胶等惰性载体上，此法对酶活性破坏较少，但吸附作用力常较弱而易脱落，因而常与交联法结合使用。作用力常较弱而易脱落，因而常与交联法结合使用。 vb、离子结合法、离子结合法 是利用离子键将酶及带有离子交换基团的不溶性载体，是利用离子键将酶及带有离子交换基团的不溶性载体，如离子交换树脂或带有交换基团的纤维素、葡萄聚糖如离子交换树脂或带有交换基团的纤维素、葡萄聚

24、糖结合在一起，此法操作简便，酶回收率也较高，但在结合在一起，此法操作简便，酶回收率也较高，但在较强离子强度下进行酶反应时易于脱落。较强离子强度下进行酶反应时易于脱落。 vc、共价结合法、共价结合法 是利用共价键将酶和载体加以偶联，但因涉及条件较是利用共价键将酶和载体加以偶联，但因涉及条件较苛刻而化学反应又剧烈，因而酶回收率较低、操作复苛刻而化学反应又剧烈，因而酶回收率较低、操作复杂，但酶与载体的结合相当牢固。杂，但酶与载体的结合相当牢固。 第十一章食品加工中酶处理(2)交联法交联法 这是利用双功能试剂将酶分子相互交联而不需要载体。常用这是利用双功能试剂将酶分子相互交联而不需要载体。常用的交联剂

25、有戊二醛、异氰酸酯、双重氮联苯胺或乙烯双马来的交联剂有戊二醛、异氰酸酯、双重氮联苯胺或乙烯双马来亚胺（形成重氮盐）。此法反应也较为剧烈，从而影响酶的亚胺（形成重氮盐）。此法反应也较为剧烈，从而影响酶的回收，但固定后的酶稳定性较好。回收，但固定后的酶稳定性较好。 (3)包埋法包埋法 va、网格型、网格型 是将酶固定在具有网格结构的高分子凝胶中。通常作为凝胶是将酶固定在具有网格结构的高分子凝胶中。通常作为凝胶材料者有聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等合成高分子材料以及海藻材料者有聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等合成高分子材料以及海藻酸、明胶、胶原等天然大分子材料。此法操作方便，很少改酸、明胶、胶原等天然大分子材料。此法

26、操作方便，很少改变酶的高级结构，因而回收率高，但在反应中存在变酶的高级结构，因而回收率高，但在反应中存在“固相固相”扩散阻力，只适用于小分子底物和产物，机械强度往往也较扩散阻力，只适用于小分子底物和产物，机械强度往往也较差。差。 vb、微囊型、微囊型 是将酶液包埋在微小（是将酶液包埋在微小（300m ）的具有半透性高分子材料）的具有半透性高分子材料外壳形成的珠囊中。此法操作较复杂，酶回收率一般不高，外壳形成的珠囊中。此法操作较复杂，酶回收率一般不高，但被包埋的酶不易流失，微囊的比表面积很大，一般也只能但被包埋的酶不易流失，微囊的比表面积很大，一般也只能适用于小分子底物和产物。适用于小分子底物和

27、产物。 第十一章食品加工中酶处理六、酶反应器 v酶催化反应：在均相或非酶催化反应：在均相或非均相系统中由酶参与的将均相系统中由酶参与的将底物转变为产物的过程。底物转变为产物的过程。v酶催化反应器：在此反应酶催化反应器：在此反应中所采用的设备中所采用的设备v酶反应器酶反应器 游离酶反应器游离酶反应器 均相不可截留固定化酶反均相不可截留固定化酶反应器非均相应器非均相 可截留不可截可截留不可截留：是指酶一次性分批使留：是指酶一次性分批使用不再回收。用不再回收。 v可截留：是通过超滤膜将可截留：是通过超滤膜将酶截留在反应系统中。酶截留在反应系统中。 酶反应器酶反应器 游离酶反应器游离酶反应器 均相均相

28、不可截留不可截留固定化酶反应固定化酶反应器非均相器非均相 可截留可截留第十一章食品加工中酶处理第三节第三节 酶工程在食品工业中的应用酶工程在食品工业中的应用 第十一章食品加工中酶处理一、酶的用途一、酶的用途 反应反应 酶酶 水解淀粉生产葡萄糖水解淀粉生产葡萄糖 淀粉淀粉+H2O 葡萄糖葡萄糖 糖化酶糖化酶-淀粉酶淀粉酶 水解水解RNA生产生产 5-IMP及及5-GMP RNA+ H2O 5-AMP+5- GMP+5- UMP+5 - CMP 5-AMP+ H2O 5-AMP+NH3 磷酸二酯酶磷酸二酯酶 AMP 脱氨酶脱氨酶 用用Plaste in 反应修饰蛋白质反应修饰蛋白质 肽肽 + 蛋氨

29、酸乙酯蛋氨酸乙酯 肽肽 - 蛋氨酸蛋氨酸 木瓜酶木瓜酶 消除桔汁苦味消除桔汁苦味 柚苷柚苷 + H2O 鼠李糖鼠李糖 + 柚配质柚配质 -7- 葡糖苷葡糖苷 (2) 柚配质柚配质-7-葡糖苷葡糖苷 葡萄糖葡萄糖+柚配柚配质质 柚苷酶柚苷酶 黄酮化合物糖苷黄酮化合物糖苷酶酶 生产果葡糖浆生产果葡糖浆 D-葡萄糖葡萄糖 D-果糖果糖 葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶 增加甜菜糖收率增加甜菜糖收率 棉子糖棉子糖 + H2O 半乳糖半乳糖 + 蔗糖蔗糖 蜜二糖酶蜜二糖酶 (-半乳半乳糖苷酶糖苷酶 ) 分解牛奶及乳清中乳糖分解牛奶及乳清中乳糖 乳糖乳糖 + 水水 D-半乳糖半乳糖 + 葡萄糖葡萄糖 - 半乳糖苷

30、酶半乳糖苷酶 消除食品中残留消除食品中残留 H2O2 H2O2+ H2O O2+ 2 H2O 过氧化氢酶过氧化氢酶 第十一章食品加工中酶处理分离鱼碎肉废水中油和蛋白质分离鱼碎肉废水中油和蛋白质 蛋白质、油、聚丙烯酸钠、水蛋白质、油、聚丙烯酸钠、水肽肽氨基酸、油聚丙烯酸氨基酸、油聚丙烯酸 碱性蛋白酶碱性蛋白酶 啤酒澄清啤酒澄清 蛋白质蛋白质 肽肽 木瓜酶木瓜酶 桔子脱囊衣桔子脱囊衣 半纤维素（高分子）半纤维素（高分子）半纤维素半纤维素（低分子）（低分子） 粥化酶粥化酶 改进谷物淀粉收率改进谷物淀粉收率 淀粉、半纤维素、蛋白质（高分子）淀粉、半纤维素、蛋白质（高分子） 淀粉、肽、半纤维素（低分子）

31、淀粉、肽、半纤维素（低分子） 半纤维素酶、果胶半纤维素酶、果胶酶酶 提高饲料效率提高饲料效率 淀粉、半纤维素、纤维素淀粉、半纤维素、纤维素 肽、纤肽、纤维、半纤维维、半纤维 粥化酶粥化酶 生产干酪生产干酪 酪素酪素 肽肽 内肽酶内肽酶 生产干酪用脂肪酶增香生产干酪用脂肪酶增香 脂肪脂肪 脂肪酸脂肪酸 脂肪酶脂肪酶 改良面团改良面团 淀粉淀粉 糊精糊精 -淀粉酶淀粉酶 生产环糊精生产环糊精 环糊精葡萄糖转移环糊精葡萄糖转移酶酶 消除大豆腥臭消除大豆腥臭 RCHO+NAD+ H2O RCOOH+NADH RCHO+ H2O + O2 RCOOH+ H2O2 醛脱氢酶醛脱氢酶 醛氧化酶醛氧化酶 消除

32、桔子汁柠碱消除桔子汁柠碱 柠碱酶柠碱酶 第十一章食品加工中酶处理二、酶在食品工业的应用二、酶在食品工业的应用1、酶用于淀粉糖的生产、酶用于淀粉糖的生产 以淀粉为原料，经以淀粉为原料，经淀粉酶和葡淀粉酶和葡萄糖淀粉酶催化水解，得萄糖淀粉酶催化水解，得D葡萄葡萄糖，将它通过固定化糖，将它通过固定化D葡萄糖异葡萄糖异构酶柱完成由构酶柱完成由D葡萄糖至葡萄糖至D果果糖的转化，再通过精制、浓缩等手糖的转化，再通过精制、浓缩等手段，即可得到不同种类的高果糖浆。段，即可得到不同种类的高果糖浆。 (图图:酶将玉米或小麦等作物中的淀粉酶将玉米或小麦等作物中的淀粉转化为糖转化为糖)第十一章食品加工中酶处理2、酶用

33、于甜味剂的生产、酶用于甜味剂的生产 国外大量生产的阿期巴甜（国外大量生产的阿期巴甜（APM）就是一种高甜度的甜味剂。）就是一种高甜度的甜味剂。阿期巴甜（天门冬酰丙氨酸甲酯）是二肽甜味剂，其甜度是阿期巴甜（天门冬酰丙氨酸甲酯）是二肽甜味剂，其甜度是蔗糖的蔗糖的200倍。过去化学法合成。现在日本采用酶法合成新倍。过去化学法合成。现在日本采用酶法合成新工艺，可用价格较低的工艺，可用价格较低的DL苯丙氨酸为原料，且产品都是苯丙氨酸为原料，且产品都是型体（型体（型体有苦味），使生产成本下降型体有苦味），使生产成本下降 30% 。 3、酶用于乳品加工、酶用于乳品加工 （1）干酪生产）干酪生产 v 全世界生

34、产干酪所耗牛奶达全世界生产干酪所耗牛奶达1亿多吨，占牛奶总产量的亿多吨，占牛奶总产量的1/4。v干酪生产：将牛奶用乳酸菌发酵制成酸奶，然后加凝乳酶水干酪生产：将牛奶用乳酸菌发酵制成酸奶，然后加凝乳酶水解解K-酪蛋白，在酸性条件下，钙离子使酪蛋白凝固，再经切酪蛋白，在酸性条件下，钙离子使酪蛋白凝固，再经切块加热压榨熟化而成。块加热压榨熟化而成。 v凝乳酶：未断奶的小牛的第四胃中的天冬氨酸蛋白酶凝乳酶：未断奶的小牛的第四胃中的天冬氨酸蛋白酶v奶酪制作成熟过程：乏味的凝乳中的脂肪、蛋白质和碳水化奶酪制作成熟过程：乏味的凝乳中的脂肪、蛋白质和碳水化合物的缓慢的受控制的降解合物的缓慢的受控制的降解v熟化

35、技术：三或四个月内产生成熟奶酪的典型风味和口感。熟化技术：三或四个月内产生成熟奶酪的典型风味和口感。第十一章食品加工中酶处理 乳乳 加快加快v 乳糖乳糖 发酵发酵 蛋白质蛋白质 脂肪脂肪 乳酸乳酸 成熟成熟 乙酸乙酸 肽肽 酮酮 丙酸丙酸 氨基酸氨基酸 内酯内酯 双乙酰双乙酰 胺胺 乙醇乙醇 含硫化合物含硫化合物 脂肪酸脂肪酸 协同作用协同作用 特征性温和奶油风味特征性温和奶油风味 硫脂硫脂 奶酪奶酪第十一章食品加工中酶处理主要方法：主要方法： 1.提高温度：增加微生物败坏的可能提高温度：增加微生物败坏的可能 2.添加酶：酶的来源有限，有过度熟化的危险添加酶：酶的来源有限，有过度熟化的危险 3

36、.改进发酵剂：技术复杂，目前还不经济改进发酵剂：技术复杂，目前还不经济v蛋白酶、脂肪酶、蛋白酶、脂肪酶、-半乳糖苷酶、发酵酶复合物（包埋在脂肪中半乳糖苷酶、发酵酶复合物（包埋在脂肪中产生更多醋味）、脱硫酸化酶、脱甲巯基酶（产生挥发性硫化物产生更多醋味）、脱硫酸化酶、脱甲巯基酶（产生挥发性硫化物的酶）、肽酶、脂酶的酶）、肽酶、脂酶v发酵剂中凝乳酶、蛋白酶共同作用酪蛋白降解为肽，许多苦味或发酵剂中凝乳酶、蛋白酶共同作用酪蛋白降解为肽，许多苦味或酸味酸味v胞内肽酶降解具有风味增强特性的氨基酸和小肽胞内肽酶降解具有风味增强特性的氨基酸和小肽v打断酪蛋白网络结构，脆性增大，质地软化打断酪蛋白网络结构，脆

37、性增大，质地软化v混合酶胶囊化：发酵剂自身的肽酶与蛋白酶相结合，混合酶胶囊化：发酵剂自身的肽酶与蛋白酶相结合，812 （2）分解乳糖）分解乳糖 牛奶中含有牛奶中含有4.5%的乳糖。乳糖是一种缺乏甜味且溶解度很低的的乳糖。乳糖是一种缺乏甜味且溶解度很低的双糖，难于消化。有些人饮奶后常发生腹泻、腹痛等病，其原因双糖，难于消化。有些人饮奶后常发生腹泻、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、冰淇琳中呈砂状即在于此。而且由于乳糖难溶于水，常在炼乳、冰淇琳中呈砂状结晶析出，从而影响食品风味。将牛奶用乳糖酶处理，使奶中乳结晶析出，从而影响食品风味。将牛奶用乳糖酶处理，使奶中乳糖水解为半乳

38、糖和葡萄糖即可解决上述问题。糖水解为半乳糖和葡萄糖即可解决上述问题。 第十一章食品加工中酶处理（3）黄油增香）黄油增香 乳制品特有香味主要是加工时所乳制品特有香味主要是加工时所产生的挥发性物质（如脂肪酸、醇、产生的挥发性物质（如脂肪酸、醇、醛、酮、酯以及胺类等）所致。乳醛、酮、酯以及胺类等）所致。乳品加工时添加适量的脂肪酶可增加品加工时添加适量的脂肪酶可增加干酪和黄油的香味。将增香黄油用干酪和黄油的香味。将增香黄油用于奶糖、糕点等食品，可节约黄油于奶糖、糕点等食品，可节约黄油用量，提高风味用量，提高风味 （4）婴儿奶粉）婴儿奶粉 人奶与牛奶区别之一在于溶菌酶人奶与牛奶区别之一在于溶菌酶含量的不

39、同。奶粉中添加卵清溶菌含量的不同。奶粉中添加卵清溶菌酶可防止婴儿肠道感染。催化细菌酶可防止婴儿肠道感染。催化细菌细胞壁中肽多糖水解细胞壁中肽多糖水解 第十一章食品加工中酶处理4、酶用于肉类和鱼类加工、酶用于肉类和鱼类加工 （1）改善组织、嫩化肉类）改善组织、嫩化肉类 v 牛肉：结缔组织和肌纤维中的胶原蛋白质及弹性蛋牛肉：结缔组织和肌纤维中的胶原蛋白质及弹性蛋白质含量高。白质含量高。v交联键可分成耐热的和不耐热的两种。交联键可分成耐热的和不耐热的两种。v幼动物胶原蛋白不耐热交联键多，加热即行破裂；幼动物胶原蛋白不耐热交联键多，加热即行破裂；v老动物的肉因耐热键多，烹煮时软化较难，肉质粗老动物的肉

40、因耐热键多，烹煮时软化较难，肉质粗糙，难以烹调，口感亦差。糙，难以烹调，口感亦差。v采用蛋白酶可以将肌肉结缔组织中胶原蛋白分解，采用蛋白酶可以将肌肉结缔组织中胶原蛋白分解，从而使肉质嫩化。从而使肉质嫩化。v作为嫩化剂的蛋白酶可以分为两类：最常用的一类作为嫩化剂的蛋白酶可以分为两类：最常用的一类是植物蛋白酶，另一类是微生物蛋白酶。是植物蛋白酶，另一类是微生物蛋白酶。第十一章食品加工中酶处理v嫩化酶：巴婆树和番木瓜树上采来的叶子包裹肉在嫩化酶：巴婆树和番木瓜树上采来的叶子包裹肉在煮制时吸收植物的汁煮制时吸收植物的汁v半胱氨酸蛋白酶，木瓜蛋白酶半胱氨酸蛋白酶，木瓜蛋白酶v产生硬度的原因：冷却太快而致

41、冷收缩成熟时产生硬度的原因：冷却太快而致冷收缩成熟时间不够过量的抗热结缔组织间不够过量的抗热结缔组织v植物蛋白酶和哺乳动物半胱氨酸蛋白酶有同源性，植物蛋白酶和哺乳动物半胱氨酸蛋白酶有同源性，植物和动物是否有共同的古代基因？植物和动物是否有共同的古代基因？v粗制：含有凝乳木瓜蛋白酶、番木瓜蛋白酶粗制：含有凝乳木瓜蛋白酶、番木瓜蛋白酶（）和蛋白酶和蛋白酶v采用的方法：撒粉、蘸、浸泡、混合、多针注射、采用的方法：撒粉、蘸、浸泡、混合、多针注射、血管泵注血管泵注v英国牛肉产品大约英国牛肉产品大约2死前注射，美国比例更高死前注射，美国比例更高第十一章食品加工中酶处理（2）转化废弃蛋白）转化废弃蛋白 将废

42、弃的蛋白、如杂鱼、动物血、碎肉等用蛋将废弃的蛋白、如杂鱼、动物血、碎肉等用蛋白酶水解，抽提其中蛋白质以供食用或用作饲料，白酶水解，抽提其中蛋白质以供食用或用作饲料，是增加人类蛋白质资源的一项有效措施。海洋中许是增加人类蛋白质资源的一项有效措施。海洋中许多鱼类因其色泽、外观或味道欠佳等原因，都不能多鱼类因其色泽、外观或味道欠佳等原因，都不能食用，而这类水产却高达海洋水产的食用，而这类水产却高达海洋水产的80%左右。采左右。采用这项生物技术新成果，使其中绝大部分蛋白质溶用这项生物技术新成果，使其中绝大部分蛋白质溶解，经浓缩干燥可制成含氮量高、富含各种水溶性解，经浓缩干燥可制成含氮量高、富含各种水溶

43、性维生素的产品，其营养不低于奶粉，可掺入面包、维生素的产品，其营养不低于奶粉，可掺入面包、面条中等食用，或用作饲料，其经济效益十分显著。面条中等食用，或用作饲料，其经济效益十分显著。 （3）其他方面的应用）其他方面的应用 用酸性蛋白酶在用酸性蛋白酶在pH值呈中性条件下处理解冻鱼值呈中性条件下处理解冻鱼类，可以脱腥。现今开发利用碱性蛋白酶水解动物类，可以脱腥。现今开发利用碱性蛋白酶水解动物脱色来制造无色血粉，作为廉价而安全的补充蛋白脱色来制造无色血粉，作为廉价而安全的补充蛋白资源，这一技术已用于工业化生产。资源，这一技术已用于工业化生产。 第十一章食品加工中酶处理5、酶用于果蔬加工、酶用于果蔬加

44、工 （1）水果罐头加工）水果罐头加工 v 制作桔子罐头时需除桔瓣囊衣，过去使用碱处理法，耗水制作桔子罐头时需除桔瓣囊衣，过去使用碱处理法，耗水量大，又费工时。现采用黑曲霉产生的半纤维素酶、果胶酶量大，又费工时。现采用黑曲霉产生的半纤维素酶、果胶酶和纤维素酶的混合物，可很好地除去桔瓣囊衣，而避免上述和纤维素酶的混合物，可很好地除去桔瓣囊衣，而避免上述缺点。桔子罐头常发白色浑浊，这是同桔肉中橙皮苷造成的。缺点。桔子罐头常发白色浑浊，这是同桔肉中橙皮苷造成的。采用橙皮苷酶，可将橙皮苷水解成为水溶性的橙皮素，从而采用橙皮苷酶，可将橙皮苷水解成为水溶性的橙皮素，从而消除桔子罐头的白浊现象。桃果实含有红色

45、花青素，罐藏时消除桔子罐头的白浊现象。桃果实含有红色花青素，罐藏时同金属离子作用而呈紫褐色。采用花青素酶处理桃酱、葡萄同金属离子作用而呈紫褐色。采用花青素酶处理桃酱、葡萄汁等，即可脱色而提高经济价值。这是因为花青素酶可以水汁等，即可脱色而提高经济价值。这是因为花青素酶可以水解花青色素，使之变为无色物质。解花青色素，使之变为无色物质。 （2）柑桔类脱苦）柑桔类脱苦 v 柑桔类脱苦问题历来是果品加工中的一大问题。桔子中的柑桔类脱苦问题历来是果品加工中的一大问题。桔子中的柠檬苦素是引起桔汁产生苦味的原因，利用球形节杆菌固定柠檬苦素是引起桔汁产生苦味的原因，利用球形节杆菌固定化细胞的柠檬酶处理即可消除苦味。化细胞的柠檬酶处理即可消除苦味。 第十一章食品加工中酶处理（3）果汁加工）果汁加工 水果中均含有果胶物质。果胶的重水果中均含有果胶物质。果胶的重要特性之一，就是在酸性和高浓度的糖要特性之一，就是在酸性和高浓度的糖存在时，即可形成凝胶。这一性质是制存在时，即可形成凝胶。这一性质是制造果冻、果酱的基础。但在果汁加工上，造果冻、果酱的基础。但在果汁加工上，却造成了压榨、澄清的因难。现采用果却造成了压榨、澄清的因难。现采用果胶酶处理