食品生物技术第一章和第二章课件

1、 Henan University of Technology School of Food Science and Technology食品生物技术主讲教师：章绍兵 席俊Chapter One Introduction 第一节食品生物技术研究的内容：（一）The Definition of Biotechnology 生物技术是指以现代分子生物学为基础，采用基因工程、蛋白质工程、酶工程、发酵工程和细胞工程等新技术手段，按照预先设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的高新技术。 （ 信息、能源、生物技术、航天、材料、汽车和环境） 食品生物技术是指生物技术在食品中的应用。

2、 DNA双螺旋的结构特征 染色体 DNA 基因 人的染色体 将人们需要的基因从DNA或染色体上切割下来或人工合成，在细胞体外将该基因连接到载体上，通过转化或转导将重组子送入受体细胞，使后者获得复制该基因的能力，从而达到定向地改变生物遗传特性或创造新物种的目的。这种DNA重组技术（Recombinant technology）一般含四个步骤：（1）DNA片段的形成；（2）DNA和载体的连接；（3）载体进入受体细胞；（4）筛选、增殖和基因表达。1、基因工程（Gene Engineering）转基因食品：利用基因工程技术改变基因组构成的动物、植物和微生物生产的食品和食品添加剂。 -转基因食品卫生管理

3、办法1983世界上第一例转基因植物问世 （转抗虫基因的烟草）1994美国FDA批准延熟保鲜的转基因番 茄上市2、蛋白质工程(Protein Engineering)蛋白质工程：以蛋白质的结构及其功能为基础，通过基因修饰、蛋白质修饰等分子设计，对现有蛋白质加以改造，组建新型蛋白质的现代生物技术。 - 第二代基因工程 理性分子设计：基因定位突变 非理性分子设计：定向进化、随机突变 定位突变技术在酶结构改造中的应用淀粉酶突变淀粉酶在90时的半衰期比正常酶增加了9倍蛋白酶在枯草杆菌蛋白酶的活力位点内有一个Met残基，利用定位诱变用Cys代替Met可以增加酶的活力用含不可氧化氨基酸构造的突变酶可抗氧化3

4、、酶工程(Enzyme Engineering)酶工程的主要技术包括各类酶的开发和生产酶的分离、纯化及鉴定技术酶的固定化技术酶的非水相催化酶的应用发酵工程的主要内容包括工业化大生产菌种的选育最佳发酵条件的选择和控制生化反应器的设计产品的分离、提取和精制第二节 食品生物技术的发展简史 The History of Food Biotechnology近代时期 19世纪50年代开始，伴随欧洲文艺复兴带来科学和工业的繁荣。-法国科学家巴斯德（Pasteur）创立微生物学 -德国科学家柯赫（Koch）发明微生物的分离和纯种培养技术-法国科学家布合乃尔（Buchner）兄弟通过实验揭示发酵本质是细胞中酶

5、的作用 从传统发酵食品的生产靠天然微生物作用，发展为人工分离筛选和物理化学育种新阶段。第二节 食品生物技术的发展简史 The History of Food Biotechnology现代时期-1953年“DNA双螺旋结构”的发现 -1969年酶固定化技术的应用-1973年基因工程诞生 逐步形成以分子生物学为基础，以基因工程为核心手段，包括酶工程、发酵工程、细胞工程和蛋白质工程的现代生物技术。推动了传统食品工业的革新。生物化学重大发展年代表1897年 Buchner 发现酵母细胞裂解液能使糖发酵1902年 Fischer 肽键理论1926年 Sumner结晶得到了脲酶,证明酶是蛋白质1935年

6、 Schneider将同位素应用于代谢的研究 1944年 Avery等人证明遗传信息是核酸 1953年 Sanger胰岛素氨基酸的序列测定（第一个蛋白质分子） Waston-Crick提出DNA双螺旋模型 1958年 Perutz等解明肌红蛋白的立体结构 1954-1965年 遗传密码的破译1965年 人工合成胰岛素1970年 发现了DNA限制性内切酶 1972年 DNA重组技术的建立 1978年 DNA双脱氧测序法的建立 1990年 人类基因组计划的实施,2003年完成第二章 酶工程及其在食品工业中的应用The Application of Enzyme Engineeringin Food

7、 Industry前言1第一节 酶法应用于水解纤维素2 第二节 酶法应用于淀粉糖类的生产3 第三节 酶法生产低聚糖4 第四节 酶法生产活性肽5主要内容 第五节 酶法应用于干酪制品的生产6第六节 酶在其他食品加工中的应用7食品酶制剂由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。 -食品安全国家标准食品添加剂使用标准前言：酶简介生物细胞产生蛋白质组成（少数RNA)高效催化促进生物体代谢常见的酶 胃蛋白酶胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶脂肪酶淀粉酶酶催化化学反应的能力叫酶活力概念酶的活力 水解

8、酶 氧化还原酶 异构酶 转移酶酶的生产方法提取分离法 最早用于酶生产的方法。生产成本高，目前适用于难以实现生物合成或化学合成的酶类。生物合成法 包括微生物发酵产酶（目前最主要的酶生产方法）和细胞培养产酶。化学合成法 1965年，我国人工合成出胰岛素。1969年，美国人首次成功合成核糖核酸酶。生产成本高，只能合成化学结构已经清楚的酶。前言：酶的来源菠萝蛋白酶木瓜蛋白酶花青素酶1949年，人们开始用芽孢杆菌来生产-淀粉酶从立方米的芽孢杆菌培养液里获取的-淀粉酶， 相当于几千头猪的胰脏的含量。 -揭开了近代酶工业的序幕基因工程技术应用于酶生产用基因工程的手段, 将这种芽孢杆菌的合成-淀粉酶的基因转移

9、到一种繁殖更快、生产性能更好的枯草杆菌的DNA 里，转而用这种枯草杆菌生产- 淀粉酶，使产量提高了数千倍基因工程菌基因工程技术应用于酶生产凝乳酶是第一个应用基因工程技术把小牛胃中的凝乳酶基因转移至细菌或真核微生物生产的一种酶。目前世界上已有17个国家采用基因工程菌生产凝乳酶并应用于干酪的生产。目前世界食品用酶的60%是Novo公司提供的，这些酶制剂中有60%是基因工程菌生产的。 通过各种方法改变酶分子的结构，从而使酶的某些特性和功能发生改变的技术称为酶分子修饰。化学修饰 大分子结合修饰、分子交联、氨基酸置换、金属离子置换等物理修饰 高压处理、变性剂处理酶的分子修饰蛋白质工程中的定位突变技术酶的

10、缺点(游离酶)稳定性差使用寿命短使用效率低不能反复使用难实现连续化前言：固定化酶工程的概念和优点概念： 将水溶性的酶，用物理或化学方法处理使其变成不溶于水的酶的技术称为固定化酶技术。优点： 1.一般固定化酶热稳定性较游离酶热稳定性高（因为介质的保护），因此可以利用温度的提高来加速反应的速率； 2.可反复使用多次，效率高，专一性强； 3.易与产物分离，有利于精制，提高产品质量； 4.具有一定的机械强度，可以置于专门的反应器中进行连续的催化反应，便于连续化和自动化的操作；前言：酶固定化的发展1953年，Grubohofer等人将羧肽酶、淀粉酶等固定在聚胺苯乙烯树脂重氮化载体上。1969年，日本科学

11、家将固定氨基酰化酶用于D,L型氨基酸的拆分1973年，日本科学家又采用固定化微生物细胞连续化生产L-天冬氨酸， 固定化活细胞的发展使固定化酶更进一步，省去了酶的分离、纯化工序，又有更强的代谢能力，生产效率高，又能连续化、管道化和自动化 固定化细胞的限制因素：细胞中酶很多，可能产生副反应，使产物不纯；细胞壁和细胞膜对底物和产物的扩散产生限制，反应速率降低； 细胞内蛋白酶可能会分解反应所需酶； 如细胞发生自溶，将影响产品纯度。I、吸附法： 利用各种固体吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面上，而使酶固定化的方法称为物理吸附法，简称吸附法。 物理吸附法常用的固体吸附剂有活性炭、氧化铝、硅藻土、多孔陶瓷、多

12、孔玻璃、硅胶、羟基磷灰石等。 靠物理吸附作用，结合力较弱，酶与载体结合不牢固而容易脱落，所以使用受到一定限制。固定化酶（细胞）的方法II、包埋法 将酶或含酶菌体包埋在各种多孔载体中，使酶固定化的方法称为包埋法。 包埋法使用的多孔载体主要有：琼脂、琼脂糖、海藻酸钠、角叉菜胶、明胶、聚丙烯酰胺、光交联树脂、聚酰胺、火棉胶等。 包埋法制备固定化酶或固定化菌体时，根据载体材料和方法的不同，可分为凝胶包埋法和半透膜包埋法两大类。凝胶包埋法：凝胶包埋法是将酶或含酶菌体包埋在各种凝胶内部的微孔中，制成一定形状的固定化酶或固定化含酶菌体。大多数为球状或片状，也可按需要制成其他形状。常用的凝胶有琼脂凝胶、海藻酸

13、钙凝胶、角叉菜胶、明胶等天然凝胶以及聚丙烯酰胺凝胶、光交联树脂等合成凝胶。半透膜包埋法：半透膜包埋法是将酶包埋在由各种高分子聚合物制成的小球内，制成固定化酶。常用于制备固定化酶的半透膜有聚酰胺膜、火棉胶膜等。III、结合法 选择适宜的载体，使之通过共价键或离子键与酶结合在一起的固定化方法称为结合法。 根据酶与载体结合的化学键不同，结合法可分为离子键结合法和共价键结合法。 离子键结合法：通过离子键使酶与载体结合的固定化方法称为离子键结合法。 离子键结合法所使用的载体是某些不溶于水的离子交换剂。常用的有DEAE-纤维素、TEAE-纤维素、DEAE-葡聚糖凝胶等。 共价键结合法：通过共价键将酶与载体

14、结合的固定化方法称为共价键结合法。 载体有：纤维素、琼脂糖凝胶、葡聚糖凝胶、氨基酸共聚物、甲基丙稀醇共聚物等。IV、交联法 借助双功能试剂使酶分子之间发生交联作用，制成网状结构的固定化酶的方法称为交联法。交联法也可用于含酶菌体或菌体碎片的固定化。 常用的双功能试剂有戊二醛、己二胺、顺丁烯二酸酐、双偶氮苯等。其中应用最广泛的是戊二醛。V、热处理法 将含酶细胞在一定温度下加热处理一段时间，使酶固定在菌体内，而制备得到固定化菌体。 热处理法只适用于那些热稳定性较好的酶的固定化，在加热处理时，要严格控制好加热温度和时间，以免引起酶的变性失活。饲料洗涤剂纺织品造纸有机酸医药食品酶的应用45%32%11%

15、7%4% 诺维信丹尼斯克帝斯曼北京东华强盛天津利华宁夏夏盛湖南尤特尔第一节 酶法应用于水解纤维素 Apply Enzyme to hydrolyze cellulose主要研究内容纤维素酶的研究概况纤维素酶的种类和来源纤维素酶的提取、精制及回收纤维素酶活力的测定纤维素酶作用的影响因素纤维素酶在食品工业中的应用一、纤维素酶的研究概况纤维素酶（cellulase)是一组能够降解纤维素生成葡萄糖的酶的总称。自1906年Sellieres在蜗牛消化液中发现纤维素酶以来，纤维素酶的研究和应用受到了国内外学者的极大关注，取得了很大的进展。可再生性碳水化合物资源秸秆，稻梗含纤维素有5亿吨尚有80%未被利用土

16、壤环境二、纤维素酶的种类和来源 The Kinds and Origin of Cellulase（一）种类：是一类复合酶类，一般分为三类 ：1、葡萄糖内切酶（endo-1,4-glucanase,EC.3.2.1.4,简称EG) 从纤维素分子内部的非结晶区开始，随机水解-1,4糖苷键，将长链纤维素分子截断，产生大量非还原性末端的小分子纤维素这是对纤维素最初起作用的酶，它最终破坏纤维素链的结晶结构，起水化作用。即是作用于不溶性纤维素表面，使结晶纤维素链开裂、长链纤维素分子末端部分游离，从而使纤维素链易于水化。二、纤维素酶的种类和来源 The Kinds and Origin of Cellul

17、ase2、葡萄糖外切酶 (exo-1，4-glucanase,EC.3.2.1.91)又称为纤维二糖水解酶（cellobiohgdrolase, 简称CBH)作用于纤维素线状分子末端，水解-1，4糖苷键，每次切下一个纤维二糖 。二、纤维素酶的种类和来源 The Kinds and Origin of Cellulase3、-葡萄糖苷酶(-glucosidase,EC.3.2.1.21,简称BG)这类酶水解纤维二糖和短链的纤维寡糖生成葡萄糖，对纤维二糖和纤维三糖水解速度快，随着聚合度的增加水解速度降低。上述三种纤维素酶在分解纤维素时，任何一种酶都不能裂解晶体纤维素，只有三种酶共同存在并协同作用时

18、，才能完成水解过程。二、纤维素酶的种类与来源 The Kinds and Origin of Cellulose（二）产酶菌种：纤维素广泛存在于自然界的生物体中。细菌、真菌和动物体都能产生纤维素酶真菌 ：木霉属(Trichoderma)、曲霉属（Aspergillus）和青霉属(Penicillium）。酵母：基因工程菌，表达纤维素酶基因 三、纤维素酶的提取、精制及回收：用于蛋白质分离和纯化的技术几乎全都能用于纤维素酶的研究，如：利用热稳定性的不同分离；分级沉淀电泳法层析法凝胶过滤法离子交换等电聚焦亲和层析工业上常用以下方法： 硫酸铵盐析； 酒精沉淀； 单宁沉淀； 离心、喷雾干燥四、纤维素酶活

19、力测定的方法 1、滤纸崩溃法，棉线断裂法；2、CMC（羧甲基纤维素）糖化力（以还原糖表示）；3、CMC 液化力（以粘度表示）由于纤维素酶和它的底物的复杂性以及对酶的本质和底物特异性的区别，再加上反应产物的不同，纤维素酶活力的测定方法有很多种：五、纤维素酶作用的影响因素 1.底物、由于空间障碍和纤维素本身的结晶度和 聚合度都很高，会影响到酶解的敏感性，降低酶解效率。 因此，选择不同的方法来处理底物至关重要。物理法、化学法、生物三种方法2.酶的组成，纤维素完全水解需要多种酶的协同作用 。3.最适pH、酶的最适pH为4.5-6.5。但它会随着酶活力测定方法和底物的不同而不同。 4.温度，一般稳定性较

20、高，40-60。5.抑制剂和激活剂等 常见的竞争性抑制剂：纤维二糖；葡萄糖；甲基纤维素；酚类；单宁；花色素；卤素化合物；重金属；去垢剂；常见的激活剂：Mg,Ca等中性盐类六、纤维素酶在食品工业中的应用琼脂可发酵糖速溶茶种子蛋白果蔬香料果汁食品工业高等植物细胞壁和细胞膜由果胶物质、 纤维素和蛋白质等物质构成，在通常情况下难以破碎, 细胞内液体难以释放，果蔬汁加工和压榨难度大，出汁低，加入纤维素酶和半纤维素酶能催化纤维素水解，能使纤维素增溶和糖化，植物细胞壁降解，使细胞内的液体比较容易释放出来， 增加果蔬的出汁率。NOVO 公司将纤维素复合酶应用到苹果汁的加工工艺中，将苹果清洗捣碎后，加入酶制剂，

21、再榨汁，果汁的出汁率提高到5%-25%。在草莓汁加工中加入上述酶制剂能大大提高出汁率，比传统工艺平均高出汁9%， 并且压榨时间缩短15min将绿色木霉菌株 SN-9106 生产的复合纤维素酶制剂应用于提取菠菜汁的加工工艺中，结果表明， 榨汁前用纤维素酶 5-15u/g 进行处理，可提高菠菜出汁率 4%-16% ，同时不溶性残渣减少9%-15% ， SEM观察菜籽细胞及纤维素复合酶处理后细胞的超微结构 酶解30分钟后酶解60分钟后酶解120分钟后未酶解菜籽细胞六、纤维素酶在食品工业中的应用原料纤维素预处理水解糖化发酵酒精酸和酶酵母世界上，以纤维素为原料生产酒精工艺条件研究还不成熟。虽然中国科学院

22、早在1980年在广州召开“全国纤维素化学学术会议”，就把开发利用纤维素资源作给为动力燃料提到议事日程，但到目前为止，仍没有取得重大突破，天然纤维素转化为酒精新型开发技术在工业上尚未大规模实施，其工艺技术改进和基础理论研究仍在进行之中。因此，在我国以纤维素废物为原料生产酒精仍需进一步深入研究。诺维信生物能源市场总监宣布，其合作伙伴意大利M&G集团开始动工建设一座年产4万吨纤维素乙醇的工厂，预计2012年完工。该厂以小麦秸秆、能源作物和其他生物质为生产原料，不仅是欧洲第一座也是世界上第一个商业化规模的生产厂，这标志着纤维素乙醇从实验室、中试阶段正式走向商业化。 第二节 酶法应用于淀粉糖类的生产 A

23、pply Enzyme to Starch Carbohydrate Production 主要研究内容淀粉糖酶类作用特性及其来源果葡糖浆的生产超高麦芽糖浆的生产一、淀粉糖酶类作用特性及其来源淀粉酶-淀粉酶-淀粉酶葡萄糖淀粉酶脱枝酶（一）-淀粉酶 （EC.3.2.1.1 ; 1,4-D-glucan glucanohyrolase）1 、-淀粉酶及其作用特点;（液化性淀粉酶） 从底物分子内部随机内切淀粉分子中的-1，4糖苷键生成分子量不等的糊精（主要）和少量低聚糖，麦芽糖和葡萄糖,而使淀粉糊的粘度迅速下降，即起“液化”作用，所以该酶又称液化酶。（一）-淀粉酶 （EC.3.2.1.1 ; 1,4

24、-D-glucan glucanohyrolase）2、-淀粉酶的来源及性质 ：（1）主要存在于动物、植物和微生物中。工业化生产主要来自于细菌和真菌。细菌主要为芽孢杆菌，真菌主要为米曲霉和黑曲霉。但在国内真菌-淀粉酶的生产工艺和技术还没有完全建立。（一）-淀粉酶 （EC.3.2.1.1 ; 1,4-D-glucan glucanohyrolase）2、-淀粉酶的来源及性质 ：（2）性质：作用温度范围6090，最适作用温度6070，作用pH范围5.57.0，最适pH6.0。Ca2+是其辅助因子，可提高酶活力的稳定性。但经过基因工程改良和诱变后其性能可以大大提高。耐高温淀粉酶（热稳定性在90 以上

25、的- 淀粉酶），如地衣芽孢杆菌经基因工程诱变耐热温度可达到105115 （二）-淀粉酶（EC .3.2.1.2；1，4-D-glucan maltohydrolase）1 、-淀粉酶及其作用特点：从淀粉分子非还原端每次切下两个葡萄糖单位即一个麦芽糖单位，并将原来的-构型变为-构型，故由此得名。 -淀粉酶不能水解-1，6糖苷键，故水解支链淀粉是不完全的，因而，水解至分枝点前2-3个葡萄糖残基时停止，而残留较大分子的极限糊精。产物是麦芽糖和极限糊精。（二）-淀粉酶（EC .3.2.1.2,1,4-D-glucan maltohydrolase）2、来源：广泛存在于植物和微生物中。植物中：大麦、小麦

26、、山芋、大豆（工业生产麦芽糖时广泛使用）。微生物：芽孢杆菌、假单孢杆菌、放线菌以及曲霉、根霉和内孢霉等产生。 （虽然成本低，但热稳定性不及植物-淀粉酶） （二）-淀粉酶（EC .3.2.1.2,1,4-D-glucan maltohydrolase）3、性质：不同来源酶性质不同 。Ca2+、Ba2+、Zn2+在一定浓度范围内对- 淀粉酶有激活作用, 其中Ca2+ 的激活作用最显著, 当Ca2+ 浓度为30 mmol/L 时, 可使- 淀粉酶的活性提高近3 倍;Cu2+、Fe3+、Al3+ 等离子对- 淀粉酶的活性有较强的抑制作用; （二）-淀粉酶（EC .3.2.1.2,1,4-D-gluca

27、n maltohydrolase）（三）葡萄糖淀粉酶又称为糖化酶(EC.3.2,1.3， -D-glucoside glucohydrolase)1、葡萄糖淀粉酶的作用特点： 从淀粉的非还原端依次水解-1，4糖苷键，生成葡萄糖，并把其构型转变为-型，因此产物为-葡萄糖 。此外，也能水解淀粉的-1，6 糖苷键和-1，3 糖苷键（速率差异很大）。2、来源：主要从霉菌和酵母等真菌中提取，也可以从细菌中得到 。脱枝酶的作用特点：此酶只作用于-1，6糖苷键，把淀粉的分枝切下来，但是对异麦芽糖的1，6糖苷键不起作用，必须要有1，4糖苷键同时存在时DBE才能起作用。 （四）脱枝酶（异淀粉酶）(EC.3.2,

28、1.9，debranching enzyme，简称DBE)二、果葡糖浆的生产 The production of HFS （一）果葡糖浆简介：果葡糖浆是一种由淀粉转化为葡萄糖后经异构酶异构，再精制而成的一种新型的保健型淀粉糖，其主要成分为果糖和葡萄糖。 由于果葡糖浆的甜度与蔗糖相当，又有其特殊性质如果葡糖浆溶解度高，应用广泛 。国际上按果糖含量及其发展分为三代：第一代F42 (，含42%果糖，甜度为蔗糖的100%）；第二代F55 (甜度为蔗糖的110-120%） ；第三代F90(甜度为蔗糖的140%） 二、果葡糖浆的生产 The production of HFS淀粉液化糊精低聚糖糖化过滤纯化

29、耐热性-淀粉酶糖化酶（二）果葡糖浆生产工艺：异构化异构酶过滤纯化果葡糖浆DE值95-96%二、果葡糖浆的生产 The production of HFS （三）果葡糖浆应用：1、应用果葡糖浆的产品口感清润爽口，风味好，透明度高，并且由于果糖低温时甜度增加，所以经冷冻后风味更佳。目前，国内大型饮料厂都采用果葡糖浆来替代部分砂糖。 二、果葡糖浆的生产 The production of HFS （三）果葡糖浆应用： 2、果葡糖浆的易发酵和保湿性好，用于面包和糕点等，能较长时间保持新鲜和松软，延长货架保存期。而且在烘烤过程中果糖和葡萄糖易起美拉德反应，产生诱人的焦黄色和香味。 二、果葡糖浆的生产 T

30、he production of HFS（三）果葡糖浆应用： 3、果糖和葡萄糖能被直接吸收，而且果糖的分解不需胰岛素，还有特殊的解毒作用，能大大减轻肝脏的负担，故果糖能抑制体内蛋白质的消耗和具有保肝功效。果糖还能促进酒精的分解，有防醉作用。三、超高麦芽糖浆的生产 The production of UHFS（一）超高麦芽糖浆简介：饴糖、麦芽糖浆（酶法饴糖）、高麦芽糖浆和超高麦芽糖浆麦芽糖浆是淀粉水解产物，麦芽糖含量为40-50%左右，也有少量葡萄糖及低聚糖，其甜度为蔗糖的30-40，超高麦芽糖浆是麦芽糖浆的一种，麦芽糖含量75 1吸湿性小，利于保存，并能增加糖果的韧性和强度，使糖果不易碎裂。

31、2低龋齿性和优良抗结晶性。可防止果酱、果脯、果冻等食品中蔗糖返砂，延长货架期。 3有较高透明度。特别是浇铸糖果自动生产线中具有一般淀粉糖浆不可比拟的优越性。 4热稳性好，熬煮温度到140C以上，也不产生美拉德反应，是糖果工业最佳的甜味剂。 5.有良好发酵性，其发酵性随着麦芽糖转化程度而增高，适用于：面包、蛋糕和啤酒。（二）超高麦芽糖浆特性和优点（三）超高麦芽糖浆用途 用于果酱果冻生产，起着甜味剂、增稠剂、填充剂的作用，可控制粘合渗透性，均衡甜度和颜色。 用于饮料、乳饮料中，可使产品的风味更佳，入口清爽，由于麦芽糖低温时甜度增加，所以经冷冻后风味更佳。 作为蚝油、老抽等调味品的辅料，有甜味剂、增

32、稠剂、调色剂作用。用在焦糖色素的制作中，可提高其红色指数及色率，并使其具有很好的焦糖香味，提高产品质量。 医药行业作为药用糖浆的甜味剂、增稠剂。 用于生产高档的软糖和硬糖。 三、超高麦芽糖浆的生产 The production of UHFS脱枝淀粉酶淀粉液化糖化精制浓缩-淀粉酶-淀粉酶麦芽糖浆50%（二）超高麦芽糖浆生产工艺：超高麦芽糖浆75%超高麦芽糖浆的生产设备：还有哪些食品行业会应用淀粉酶？讨 论第三节 酶法生产低聚糖 Apply Enzyme to Produce oligosaccharide主要研究内容新型低聚糖的研究进展新型低聚糖的酶法生产一、新型低聚糖的研究进展低聚糖的概念：

33、2-10个单糖单位通过糖苷键连接形成普通的低聚糖（蔗糖、乳糖、麦芽糖、麦芽三糖）功能性低聚糖。包括低聚异麦芽糖、大豆低聚糖、低聚果糖、低聚木糖、低聚乳果糖、低聚半乳糖、乳酮糖、帕拉金糖、低聚龙胆糖等。它能改善肠道菌群结构, 增强人体免疫力， 防止龋齿和便秘；有的还具有其它特性， 如海藻糖对生物体和生物分子具有神奇的非特异性保护作用， 因而成为国内外研究开发的热点。 人体胃肠道内没有水解这些低聚糖的酶系统, 因此它们不被消化吸收而直接进人大肠内优先为双歧杆菌所利用，是双歧杆菌的增殖因子。一、新型低聚糖的研究进展迄今为止, 已知的功能性低聚糖有很多种, 自然界中只有少数食品中含有天然的功能性低聚糖

34、, 例如洋葱、香蕉等含有较多低聚果糖, 大豆中含有大豆低聚糖。国际上非常重视新型低聚糖的开发，早在20世纪80年代初期, 一些功能性低聚糖产品在日本就已形成了工业化规模生产。这些低聚糖与其它甜味剂和食品原料混和可制成种种营养疗效的补剂与保健食品。近年来日本又开发出许多功能性更好的低聚糖品种，如龙胆寡糖，低聚黑糖，果胶寡糖，磷酸寡糖，藻蔗糖等。他们不仅包含一般低聚糖的功能，更增加了免疫激活和风味改善等作用。在我国，功能性低聚糖自九十年代后期才有批量生产，研究及生产也集中在低聚异麦芽糖，低聚果糖和低聚木糖几个品种，与国外有相当大的差距一、新型低聚糖的研究进展二、新型低聚糖的酶法生产主要研究内容低聚

35、果糖的生产帕拉金糖的生产异麦芽寡糖的生产低聚半乳糖大豆低聚糖（一）低聚果糖的生产简介：低聚果糖(fructooligsacchride，简称FOS)又名蔗果低聚糖，寡果糖或蔗果三糖族低聚糖，分子式为G-F-Fn(n=l，2，3，G为葡萄糖，F为果糖)，它是由蔗糖和l3个果糖基通过-l，2糖苷键与蔗糖中的果糖基结合而成的蔗果三糖(GF2)，蔗果四糖(GF3)和蔗果五糖(GF4)等一类碳水化合物总称。其化学结构式为：(1)蔗果三糖(2)蔗果四糖(3)蔗果五糖（一）低聚果糖的生产化学结 构(1)蔗果三糖(2)蔗果四糖(3)蔗果五糖 Fru-O-Glu + E-H Fru-E + H-O-Glu (1

36、) H-OH Fru-OH + E-H (2)Fru-E- H-OR Fru-OR+ E-H (3)（一）低聚果糖的生产-果糖转移酶-呋喃果糖苷酶酶法合成低聚果糖的过程中，控制蔗糖浓度是关键，在低浓度下，低聚果糖转换率低，在低于5%的浓度下几乎不生成低聚果糖。（一般控制在50-60%为宜）产物葡萄糖会抑制底物蔗糖的进一步转化。 提高低聚果糖含量的方法有： 加入酵母菌消耗葡萄糖（同化葡萄糖速度快要同化低聚果糖）； 加入葡萄糖氧化酶将葡萄糖氧化为葡萄糖酸；（一）低聚果糖的生产性质：FOS进入人体后不能被唾液和消化酶分解，直接通过胃和小肠到达大肠，被大肠内的有益菌主要是双歧杆菌所利用，使双歧杆菌得到

37、大量繁殖，同时产生有机酸如醋酸、丙酸、丁酸和乳酸等。抑制肠内沙门氏菌等腐败菌的生长，从而起到防止便秘、降低血脂和胆固醇、促进矿物质的吸收和肠内有毒废物的排除、提高免疫力等一系列作用。而且其本身由于极难被人体吸收，故属于低热量难消化、低龋齿性的可溶性膳食纤维。 （一）低聚果糖的生产 应用实例1： 杭州娃哈哈集团将低聚果糖添加到其新产品“娃哈哈双能博士AD钙奶”中，该产品口味纯正，口感良好，具有增加双歧杆菌，促进儿童饮食及生产发育，改善肠道菌群的显著功效。应用实例2：山西杏花村酒厂生产的传统产品“竹叶青” 在添加了低聚果糖后，其保健功能得到加强。同时还使调配后的酒，口感更加醇厚爽快，使千年老酒焕发

38、出新的生命力。简介：帕拉金糖，学名异麦芽酮糖，是由甘蔗、蜂蜜等产品中发现的一种天然糖类，是蔗糖(-1,2)的异构体，由一分子葡萄糖和一分子果糖以-1,6键结合方式形成。由于它有不会引起蛀牙，低血糖值，抑制脂肪堆积等功能，全世界已大量研究和开发。（目前抗龋齿能力最强）（二）帕拉金糖的生产最初，从德国一个甜菜糖厂的糖汁中分离出一株红色精朊杆菌后来发现能合成帕拉金糖的酶为- 葡萄糖基转移酶，其可将蔗糖分子内的葡萄糖切离后再以-1，6键的形式结合到原来的果糖分子上（二）帕拉金糖的生产（二）帕拉金糖的应用应用：帕拉金糖是一种低甜度甜味剂（甜度约为蔗糖的42%），有非常好的口感，可应用于低甜饮料。它可以单

39、独使用或与蔗糖一起使用。可用于保健食品，糖果，果酱，馅料，口香糖，酸奶，病人流食，安神或减肥饮料等产品中。 帕拉金糖还有非常好的遮蔽异味效果，例如DHA的鱼油味、蔬果汁的异味和豆奶的豆腥味等。 （三）低聚异麦芽糖的生产低聚异麦芽糖是以淀粉为原料，经过特殊酶（- 葡萄糖苷酶）的作用而制成的分枝低聚糖。它是指210个葡萄糖分子之间至少有一个以-1.6糖苷键结合而成的单糖数在2 5个不等的一类支链状低聚糖。包括异麦芽糖（Isomaltose）、异麦芽三糖（Isomaltotrise）、潘糖（Panose），以及异麦芽四糖及以上的各支链寡糖等。 麦芽糖()：1.89 异麦芽糖()：15.15 麦芽三糖

40、()：0.38 潘糖()：3.40 异麦芽三糖()：6.19 葡萄糖()： 0.22 四糖以上()： 6.16 性质：改善肠道中的微生态环境，增加营养物质的吸收，减少有毒产物的毒害，并防止便秘和下痢的发生。一般异麦芽低聚糖摄取量在每人每天10克(按有效成份计)、低聚果糖7克左右就能起到显着增殖双歧杆菌的作用。（三）异麦芽寡糖的生产酶法制糖工艺流程 淀粉悬浮液（30%） -淀粉酶 连续喷射液化（DE6-10） -淀粉酶， - 葡萄糖苷酶（-1，6链葡萄糖苷转移反应） 糖化 除渣过滤糖渣 一次脱色过滤 新鲜活性炭 二次脱色过滤 离交脱色除杂喷雾干燥异麦芽低聚糖粉 浓缩 异麦芽低聚糖浆(或高麦芽糖浆

41、)简介：低聚半乳糖(Galactooligosaccharide 简称GOS) 大量存在于动物的乳汁和乳清中的一组功能性低聚糖,它是在乳糖分子的半乳糖残基上以-1，4 、 -1，6键连接2-3个半乳糖而形成的寡糖类混合物。生产：以乳糖为原料，由-半乳糖苷酶（即乳糖酶）进行半乳糖转移反应。其合成原理类似于低聚果糖的酶法合成。（四）低聚半乳糖的生产理化性质及应用：它具有独特的生理功能和理化性质，广泛地应用于烘焙食品、糖果、果酱、清凉饮料、糕点、调味品、疗效食品等中。低聚糖因其显著的生理功能，已成为近年糖生物学的研究热点。目前，世界上低聚半乳糖的工业产品主要利用生物技术， 以糖苷水解酶的酶法水解和酶

42、法转移活性来进行生产。（四）低聚半乳糖的生产（五）大豆低聚糖的生产简介：大豆低聚糖是大豆中可溶性糖类的总称。约占大豆质量的10%，它由水苏糖(2.7%4.7%）、棉子糖(1.1% 1.3%，)和蔗糖（4.2%5.7%)等。大豆低聚糖中还含有葡萄糖、果糖、半乳糖肌醇甲醚、右旋肌醇甲醚等。（五）大豆低聚糖的生产结 构是一种功能性甜味剂,能替代蔗糖应用在功能性食品或低能量食品中。对人体具有重要的医学价值,摄入人体后,在小肠内不被消化、吸收,能促进双歧杆菌等有益菌的增殖,从而具有抑制有害菌生长繁殖、防癌抗癌、防止便秘、老年性疾病及延缓衰老等生理功效;且具有稳定性高、安全性好、甜度及热能低等良好的理化特

43、性,可广泛用作饮料等。（五）大豆低聚糖的生产生理功能（五）大豆低聚糖的生产脱脂豆粕粉碎水浴浸提加水过滤加酸沉淀蛋白离心分离上清液脱色过滤脱盐浓缩微波酶处理大豆低聚糖 第四节 酶法生产活性肽 Apply Enzyme to Produce active peptides大豆肽粉(soy peptides powder): 以大豆粕或大豆蛋白等为主要原料，用酶解或微生物发酵法生产的，相对分子质量在5000以下，主要成分为肽的粉末状物质。 -B/T 22492-2008蛋白质活性肽活性肽 一种正在兴起的功能性食品1易消化吸收低致敏性 多种生理活性酶水解23抗氧化降血压抗肿瘤免疫调节国内外市场上的活性

44、肽产品大豆肽 武汉天天好 哈高科 日本不二制油胶原肽酪蛋白磷酸肽 酪蛋白磷酸肽（Casein Phosphopeptides，CPPs）CPP 是含有成簇的磷酸丝氨酸的肽,分子量 2 0004 000,在动物小肠内能与钙结合,阻止磷酸钙沉淀,使肠内溶解钙的量大大增加,从而促进钙的吸收和利用。CPP已被中国食品添加剂标准化技术委员会批准列入食品添加剂使用卫生标准。胰蛋白酶胃蛋白酶固定胰蛋白酶固定碱性蛋白酶 胰蛋白酶（Trypsin）能选择地水解蛋白质中由赖氨酸或精氨酸的羧基所构成的肽链 大豆肽大豆抗氧化（抗衰老）肽具有较强的清除自由基、降低细胞损伤活性。大豆降血压肽主要是通过竞争性抑制人体中的血

45、管紧张素转化酶活性而达到降血压作用的,体外模拟人体消化过程证实,大豆降血压肽经肠胃蛋白酶作用后仍能保持89%的体外ACE抑制活性。 高F值寡肽在氨基酸或寡肽混合物中,支链氨基酸(Branched chain amino acids,简称BCAA)与芳香族氨基酸(Aromatic amino acids,简称AAA)的摩尔比称为Fischer值,简称F值, 高F值寡肽即具有高支链、低芳香族氨基酸组成特征的寡肽（2-9个氨基酸组成）。 BCAA：缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸 AAA：酪氨酸、苯丙氨酸、色氨酸护肝抗疲劳解酒 正常人血液中F值为3-3.5，而肝病病人的F值小于1，高F值寡肽的F值一般大于2

46、0制备高F值寡肽的酶解过程分为两步:(1) 使用蛋白酶水解蛋白质原料形成可溶性肽,要求水解发生在特定的位置使得切下的肽段的N-末端或C-末端为芳香族氨基酸。(2) 利用蛋白酶（羧肽酶）切断芳香族氨基酸旁的肽键,并将其从肽链中释放出来。玉米蛋白粉是良好的生产原料第五节 酶法应用于干酪制品的生产 Apply Enzyme to Produce Cheese简介1：干酪是以鲜乳为原料，经过添加发酵剂和凝乳酶使乳凝固，并经排除乳清、压榨、发酵成熟而制成的一种发酵乳制品第五节 酶法应用于干酪制品的生产 Apply Enzyme to Produce Cheese简介2：干酪中的蛋白质经过发酵后，由于凝乳

47、酶及微生物中蛋白酶的分解作用，形成胨、肽、氨基酸等，所以很容易被人体消化吸收，（干酪中的蛋白质在人体内的消化率为9698），干酪中所含有的必需氨基酸与其他动物性蛋白质相比质优而量多。简介3：奶酪（其中的一类也叫干酪）是发酵的牛奶制品，都含有保健的乳酸菌，性质与酸牛奶相似，但是奶酪的浓度比酸奶更高（牛奶发酵成酸奶后在锅中慢慢煮，直到具有一定粘度时取出在通风处风干即做成奶酪，奶酪保质期长） 公斤牛奶浓缩成1公斤奶酪，第五节 酶法应用于干酪制品的生产 Apply Enzyme to Produce Cheese因此，奶酪比酸奶和牛奶营养价值高就工艺而言，奶酪是发酵的牛奶；就营养而言，奶酪是浓缩的牛奶

48、。奶酪 、牛奶和酸奶营养成分比较 奶酪营养价值更加丰富，含有丰富的蛋白质、钙、脂肪、磷和维生素等营养成分。一、酶法制造干酪的研究进展干酪作为食品已有9000年历史了。圣经上记载，干酪最早是从亚洲流传到欧洲，在罗马盛世传遍欧洲大地。在中世纪修道院的记录中系统地提到了干酪的制备方法，可见僧侣们为干酪制造业做出了很大的贡献。到了十九世纪中期，美国农场上开始出现了制造干酪的作坊，农场主们将过剩的牛奶制成了大批干酪以备保存。第一家干酪工厂是由杰西维廉于1958年在美国纽约建成。一、酶法制造干酪的研究进展目前世界上已出现了几百种不同的干酪。许多干酪是根据其出产的国家、地区或城市而命名。尽管它们有不同的名称，但可能会具有十分相近的风味