酶在动物性食品加工中的应用课件

关于酶在动物性食品加工中的应用第1页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三主要内容酶在肉制品加工中的应用酶在水产品生产中的应用酶在乳制品工业中的应用酶在蛋制品加工中的应用第2页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三一、酶在肉制品加工中的应用1、蛋白酶水解物的生产应用食品中蛋白质的水解通常是为了提高营养价值、改善食品品质、增加溶解度、降低起泡性或凝聚性、改善乳化性、除去异味以及毒性物质等。蛋白质随着水解程度的提高而逐渐形成胨、肽、氨基酸等混合物。第3页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三用酸法和碱法水解蛋白质至少有100多年的历史，酸或碱水解能破坏L-型氨基酸，形成D-型氨基酸，产物复杂，蛋白质的营养损失比较大。与酸法和碱法比较，酶法水解效率高，而且条件温和，在营养成分的保留上有着不可比拟的优点。第4页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三水解蛋白质所用的酶为蛋白酶动物蛋白酶：胰蛋白酶、胃蛋白酶水解效果好、但价格高、副反应多植物蛋白酶：木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶水解效率低、反应周期长、受外界因素影响大、成本高微生物蛋白酶：碱性蛋白酶、中性蛋白酶酶活性高、可以通过工业化生产得到。价格低廉第5页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三蛋白质酶水解物的功能性质在蛋白质水解过程中，蛋白质分子发生很大变化：可解离的基团（NH4+，COO-）数目的增多；亲水性及静电荷数的增加；分子内部的疏水性残基暴露；功能性质如溶解性、黏度、乳化作用、起泡性、凝胶性及风味等发生变化第6页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三蛋白质酶水解物在较大范围的pH、温度、氮浓度和离子强度条件下具有较好的溶解性能。蛋白质酶水解物的乳化性质可以通过控制水解度得以改善，但高度水解的蛋白质的乳化能力急剧下降，乳化稳定性差。蛋白质酶水解物的黏度和蛋白质相比明显下降，在受热情况下不发生胶凝变性，热稳定性好。蛋白质在水解达到一定程度时产生苦味肽。苦味肽都含有一些长链烷基侧链或芳香侧链，疏水性较强，通过控制水解度可以降低苦味肽的产生量。第7页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三蛋白质酶水解物的应用蛋白质酶水解物由于其理化性质有所改善，应用范围大大拓宽。蛋白质在等电点时的溶解度很低，限制了它作为营养强化剂的应用，而蛋白质酶水解物在等电点时溶解度增加，常用于水果饮料的蛋白质强化。第8页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三这种溶解性增加的性质对于低过敏性婴儿食品和含水解物营养食品的加工是非常重要的。因为在强化蛋白水解物的营养食品中经常要强化一些矿物元素，故要求蛋白质水解物在高离子强度下应保持稳定。蛋白质酶水解物与蛋白质相比，粘度降低，这种流变学性质的变化使加工变得容易，如输送、搅拌、喷雾干燥工艺的实施。第9页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三蛋白质酶水解物作为优质的氮源，在营养保健方面对人类具有非常强的吸引力。由于蛋白质酶水解物已经经过酶消化，主要成分为小肽，与蛋白质相比更易消化吸收。而且由于其分子量较低，其致敏性与蛋白质相比比较明显下降，当肽分子量小于2000时过敏性基本消失，使其在医药食品中获得广泛应用，如可用来补充各种原因引起的营养不良患者的营养，也可用于运动员食品，补充消耗的体力。第10页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三2、明胶的生产应用以新鲜牛皮和猪皮为原料，采用全套不锈钢设备，严格筛选鲜骨皮，通过反复洗浸、脱脂中和、蒸煮液化、灭菌过滤、浓缩烘干等几十道工序流水线制成。生产出的明胶为一种无味、无色（略带浅黄色）、半透明、坚硬的非晶态物，不溶于有机溶剂，吸水性强、粘度高。第11页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三明胶是肽分子聚合物质，是胶原蛋白质的水解产物，所以可作为一种添加剂，我们生产的食用明胶因其具有许多独特的理化性能和较高的营养价值，富含人体必须的18种氨基酸，它可以直接制成浓汤、肉皮冻子、肉食罐头，水晶冻、色拉、蛋黄汁、糖霜、奶油糖、香味酱、巧克力、饮料、啤酒等供人们食用。第12页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三工业明胶为无色至淡黄色透明或半透明等薄片或粉粒。无味，无臭。在冷水中吸水膨胀。广泛用于纺织、印刷、印染、塑料、电子、国防、航空，砂布砂纸、火柴、墨、橡胶填料、工艺品粘贴、木器家具、皮革上光、染织上浆、冶金镀液、纸钞涂质、化妆发胶等工业和部门中。其中有用于提取水解动物蛋白质的低粘度低灰份的工业明胶，还有专用于饲料添加剂的工业明胶。

第13页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三近几年，中国对酶法提取明胶的研究主要集中在食品领域。用碱法生产明胶污染太大，用酶法替代碱法在国内外研究越来越多。国外近几年已经申请了不少相关专利，并呈增加趋势。中国早在1990年就有相关的专利。第14页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三专利的方法是：首先将预处理后切碎的动物皮块加入脂肪酶、酶激活剂和碱性蛋白酶于36-42℃进行酶浴；然后将底物中加入氢键断裂剂和交联断裂剂或用碱处理法进行胶解；最后在pH为3.5-6.5，65-75℃提胶，生产周期较传统方法大大缩短，专利未提供最后产品性能的信息。第15页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三3、肉类的嫩化肉的嫩度对消费者来说是一个重要的质量指标，受到屠宰操作中诸多因素的影响。屠宰后立即销售的肉质量是不高的，因为动物尸体要在良好的贮藏条件下有足够的挂置时间来产生充分的嫩度和风味，这个过程称为宰后肉类的成熟。经过成熟，肉类得到嫩化，主要是由于肌肉中内源酶的作用。为了加快成熟速度，通过外源酶改善肉的嫩度在生产中也逐渐得到一定的应用。第16页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三内源酶（1）在中性pH下有活性的蛋白酶

钙激活酶，最重要的肌肉蛋白酶，被认为在促进肌原纤维削弱中有着显著的地位。具有两个主要同源型钙激活酶（钙激活酶Ⅰ）和m钙激活酶（钙激活酶Ⅱ）。另外，肌肉中同时存在一个天然的蛋白抑制剂-钙蛋白酶抑制蛋白，共同构成钙激活酶系统。第17页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三（2）在酸性pH下有活性的蛋白酶溶酶体蛋白酶（包括内肽酶和外肽酶）历史上称为组织蛋白酶，被广泛研究。与肉的成熟最相关的内肽酶是组织蛋白酶B、D、H、L。组织蛋白酶D在pH5以下最有效，但在环境温度以下对完整肌原纤维的活性很低，因此对冷藏条件下肉的成熟没有作用第18页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三组织蛋白酶B能削弱肌原纤维的Z盘、M线及A带，肌动蛋白和肌球蛋白被优先降解。组织蛋白酶H能降解肌球蛋白，对完整肌原纤维没有明显作用。组织蛋白酶L是溶酶体酶中削弱肌原纤维方面最有效的。在pH4.5-5最有效，能降解肌原纤维蛋白如肌球蛋白的轻链和重链、肌动蛋白、原肌球蛋白、伴肌动蛋白、肌联蛋白和-辅肌动蛋白。第19页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三向僵直状态的细肉条中添加过量的钙离子，足以激活m钙激活酶，能加快成熟，并且在24h的处理时间内达到完全嫩化。钙蛋白酶可以参加到成熟的前阶段中，但是组织蛋白酶在成熟过程的后期显得更有效。pH的下降使溶酶体的稳定性降低，从而使酶泄露到基质中，并且最终进入胞外空间。电刺激可以引起pH的快速和较早下降加快了溶酶体酶的释放，可能对嫩度改善有作用。第20页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三外源酶粗制木瓜蛋白酶由于安全和廉价的原因，作为肉的嫩化剂应用是最广泛的。这种酶从干燥的胶乳制得，以粉状销售，在世界的许多地方都生产。菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶和某些其他的蛋白酶尽管对降解结缔组织有更高的效率，但它们的生产成本都更高或安全性没有木瓜蛋白酶好。第21页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三木瓜蛋白酶对于肌原纤维蛋白在40-70℃有最强的活性，这个温度范围是在煮制过程中的，而在冷却肉中几乎没有蛋白水解活力。在60℃以上的温度，胶原纤维开始变性并变得易于被木瓜蛋白酶降解，而且在70℃附近断裂最多。第22页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三应用外源酶处理肉可采用几种方法：①撒粉②蘸③浸泡④混合⑤多针注射⑥血管泵注第23页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三二、酶在水产品生产中的应用1、脱乙酰酶甲壳素，又称几丁质，广泛存在于甲壳类动物及昆虫的外壳，真菌的细胞壁中也大量存在，是自然界产量仅次于纤维素的第二大生物有机资源，它由N-乙酰氨基-D-葡萄糖单体通过-1，4-糖苷键连接而成的直链高分子化合物。第24页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三当分子中的乙酰基被部分或全部脱除后，生成所谓的壳聚糖，成为N-葡萄糖胺。第25页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三壳聚糖分子中有大量的游离氨基，分子中带正电荷，化学性质活泼，易于对其进行各种化学修饰，并且易溶于中性及酸性水溶液中，因而有广泛的应用价值。例如用于污水处理、饮用水及饮料的澄清、食品的防腐剂、增稠剂、稳定剂等，另外据报道，壳聚糖还有许多保健功能，可以作为膳食纤维添加到食品中。第26页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三甲壳素脱乙酰酶（CDA）能催化水解甲壳素分子上的乙酰基，可以利用它代替现有的浓碱热解法生产高质量的壳聚糖。这不但可以解决目前壳聚糖生产中的环境污染问题，而且可以生产出用化学法不能解决的壳聚糖产品质量问题，因此该酶具有重要的工业应用潜在价值。第27页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三2、甲壳素酶和壳聚糖酶壳聚糖由于水溶性差，其应用受到一定的限制，今年来发现壳聚糖降解产物即甲壳低聚糖具有独特的生理功能，水溶性好，更利于人体吸收，在食品工业中可作为食品添加剂。因而筛选产甲壳素酶、壳聚糖酶的微生物，用酶法制备甲壳低聚糖已成为目前研究热点。第28页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三甲壳素酶为复合酶体，主要包含两种酶，两者相互协同作用。甲壳素酶随机降解甲壳素，生成甲壳二糖及少量的甲壳三糖；N-乙酰葡萄糖胺酶，也称为甲壳二糖酶，水解甲壳二糖生成N-乙酰葡萄糖胺第29页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三壳聚糖酶是专一性降解壳聚糖的水解酶，这种酶对胶态甲壳素不水解，但是能够降解完全脱乙酰化的壳聚糖。分子量在10000-50000，最适pH为4.0-8.0，最适温度为30-70℃，等电点在8.0-10.1，对底物有一定专一性，产物为聚合度为2-4的壳寡糖。第30页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三根据酶解产物不同壳聚糖酶可分为内切酶和外切酶。内切酶作用方式是随机切断壳聚糖链，产生分子量较小的低聚糖，适合于制备壳低聚糖。外切酶从糖链的非还原末端逐个切下单糖残基，产物为氨基葡萄糖。第31页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三3、卡拉胶酶

卡拉胶被广泛应用于食品、医药、化工等工业，目前从海洋来源的麒麟菜、沙菜中提取的卡拉胶仍沿用酸碱法，而且在高温下进行，反应复杂，并造成污染。卡拉胶除用作食品添加剂外，降解产物不同链长的卡拉胶在临床上应用其抗凝血性，毒性小。因此，采用酶法降解卡拉胶具有重要的学术价值和广阔的应用前景。微生物来源的卡拉胶酶的生产菌种包括海洋细菌，食鹿角菜交替单胞菌和噬纤维菌属的细菌等。第32页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三4、转谷氨酰胺酶转谷氨酰胺酶（TGase）或称为蛋白质-谷氨酰胺--谷氨酰胺基转移酶是一种能催化多肽或蛋白质的谷氨酰胺残基的-羟胺基团（酰基的供体）与许多伯胺化合物（酰基受体）之间的酰基转移反应的酶，其中酰基受体包括蛋白质赖氨酸的-氨基。当不存在伯胺底物时，水会成为酰基的受体，从而催化谷氨酰胺残基的脱氨反应。TGase可以通过胺的导入、交联以及脱胺三种途径改性蛋白质。第33页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三转谷氨酰胺酶在水产品加工中的应用用转谷氨酰胺酶处理鱼糜制品可增加鱼糜的硬度，随着酶制剂添加量的增加，鱼糜制品的硬度也显著提高。转谷氨酰胺酶对鱼糜制品的弹性也有影响，随着酶制剂添加量的增加，鱼糜制品的弹性也显著提高。添加转谷氨酰胺酶可以提高鱼糜制品的硬度和弹性，使鱼糜达到优质鱼糜的要求。第34页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三三、酶在乳制品工业中的应用在欧美，牛奶和干酪是主要的食品之一，产量和人均消费量都很可观。中国随着人民生活水平的提高，以及消费观念的改变，对牛奶和干酪等奶制品的需求成上升趋势。在乳制品加工中不管是内源酶还是外源酶，与乳制品的生产与质量有密切关系。第35页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三目前在乳制品工业中起重要作用的酶主要有凝乳酶、蛋白酶、乳糖酶、脂肪酶、过氧化氢酶等。主要用于对乳品质量的控制，改善干酪的成熟速度，以及对废液乳清的处理。第36页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三1、乳品中的内源酶与乳品质量牛乳中酶的来源有三个：乳腺分泌挤乳后由于微生物代谢生成白血球破裂牛乳中酶种类很多，但与乳品生产有关的主要为水解酶类和氧化酶类。第37页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三水解酶类（1）脂酶：牛乳中的脂酶至少有2种，一种是只附在脂肪球膜上的膜脂酶，它在常乳中不常见，在末乳、乳房炎乳及其他一些生理异常乳中常出现。另一种是存在于脱脂乳中与酪蛋白相结合的乳浆脂酶。第38页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三脂酶的分子量一般为7000-8000，最适温度为37℃，最适pH为9.0-9.2。钝化温度至少80-85℃。乳脂肪在脂酶的作用下水解产生游离脂肪酸，使牛奶带上脂肪分解的酸败气味，这是乳制品特别是奶油生产上常见的问题。为了抑制脂酶的活性，在奶油生产中一般采用不低于80-85℃的高温或超高温处理第39页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三（2）磷酸酶：酸性磷酸酶，存在于乳清中碱性磷酸酶，吸附于脂肪球膜处碱性磷酸酶的最适pH为7.6-7.8，经60℃、30min或71-75℃、15-30s加热后可钝化，可以利用这种性质来检验低温巴氏杀菌法处理的消毒牛乳的杀菌程度是否完全。第40页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三（3）蛋白酶牛乳中的蛋白酶来自乳本身和污染的微生物。多为细菌性酶，使蛋白质水解后形成蛋白胨、多肽和氨基酸。其中由乳酸菌形成的蛋白酶，在干酪中有非常重要的意义。蛋白酶在75-80℃温度中即被破坏，在70℃以下可以稳定耐受长时间加热，在37-42℃时，在弱碱性环境中作用最大、中性及酸性环境中作用减弱。第41页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三氧化还原酶（1）过氧化氢酶牛乳中的过氧化氢酶主要来自白血球的细胞成分，特别在初乳和乳房炎乳中含量较多，利用对过氧化氢酶的测定可判定牛乳是否为乳房炎乳或其他异常乳。经65℃、30min加热，95%的过氧化氢酶会钝化；经75℃、20min加热，则100%钝化第42页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三（2）过氧化物酶过氧化物酶是最早从乳中发现的酶，能促使过氧化氢分解产生活泼的新生态氧，从而使乳中的多元酚、芳香胺及某些化合物氧化。主要来源于白血球的细胞成分，其数量与细菌无关，是乳中固有的酶。最适温度25℃，最适pH6.8，钝化温度和时间大约为76℃、20min；77-78℃、5min；85℃、10s。通过测定过氧化物酶的活性可以判断牛乳是否经过热处理或判断热处理的程度。第43页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三（3）还原酶还原酶由挤乳后进入乳中的微生物代谢产生。能使甲基蓝还原为无色。乳中还原酶的量与微生物的污染程度正相关，因此可以通过测定还原酶的活力来判断乳的新鲜程度。第44页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三2、干酪的生产应用凝乳酶是存在于哺乳期小牛第四胃中的天冬氨酸蛋白酶，以无活性的酶原形式被分泌出来。随着小牛的长大，由摄取母乳改变成青草和谷物时，凝乳酶的数量下降，而胃蛋白酶的数量增加。第45页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三凝乳酶从无活性酶原转变成活性酶时经受了部分水解，分子量从36000下降到31000，pH5时酶原主要通过自身催化作用激活，而在pH2时，激活过程进行得非常快。凝乳酶在pH5.5~6.5最稳定，在pH3.5~4.5由于自我消化而失活。在中性和碱性范围，无凝乳活力。第46页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三凝乳酶催化酪蛋白中的苯丙氨酸和亮氨酸之间的裂解，结果导致凝乳。这个过程是干酪制作中的基本过程。酪蛋白酸钙+凝乳酶副酪蛋白钙

+糖肽+凝乳酶第47页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三凝乳酶催化酪蛋白沉淀是干酪制造中非常重要的一步。原料乳杀菌——添加发酵剂、凝乳酶、色素——凝块形成——排除乳清——切块、搅拌、加热（CaCl20.01%）——成型压榨——腌渍——发酵成熟——上色挂蜡——成品第48页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三传统干酪制作过程中成熟时间太长，对于工业规模生产奶酪制造来说是一个缺点，因为工厂要求快速周转以降低设备和人工成本。通过外源酶的应用，可加速干酪成熟，改善奶酪质量。大多数加快熟化的研究都应用了蛋白质和脂肪的分解。可以控制蛋白质分解成肽和氨基酸，也可以控制脂肪分解成脂肪酸、内酯和丙酮，从而控制干酪成熟。第49页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三在加速干酪熟化中应用的酶有：蛋白酶、脂肪酶、-半乳糖苷酶、肽酶、酯酶。蛋白酶和脂肪酶是当前开发干酪熟化系统的首选。第50页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三3、低乳糖奶的生产应用牛奶和干酪制造产业产生的副产物乳清中含有大量的乳糖。乳糖的存在易造成乳糖不耐症。除北欧人和非洲牧民具有乳糖耐受性外，世界人口的70%的大于3周岁的人是乳糖不耐受的。乳糖不耐受的人摄入的乳糖因小肠中乳糖酶的水平太低而不被水解，但是可以通过吸收进入血液从尿液中排出，或进入大肠。第51页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三大肠中过量的乳糖会导致：乳糖被大肠微生物菌群发酵产生氢气和二氧化碳气体，引起发酵性腹泻和膨胀病、肠胃气胀等症状由于酸度低使钙的吸收不良由于渗透压效应而引起组织脱水第52页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三乳糖酶，即-半乳糖苷酶的开发为解决如何利用牛奶乳清和乳清中的乳糖提供了有效的手段。乳糖酶在动植物和微生物中分布广泛，但实际应用中一般从微生物中得到，一般以黑曲霉、米曲霉、乳酸克鲁维酵母、脆壁克鲁维酵母等作为酶源第53页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三酵母生产的乳糖酶最适温度35-42℃，最适pH为6-7，对于牛奶和乳清处理来说是最理想的条件；霉菌生产的乳糖酶最适温度35-45℃，最适pH为4-5，较适用于酸性乳清的处理。第54页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三使用乳糖酶对乳糖水解，可以使牛奶变为低乳糖奶，使乳清转化为非常有应用潜力的食品配料，因为乳糖水解后变成了葡萄糖和半乳糖两个组成单位，这样就制成了一种糖浆。这种工艺将使世界上人口中大部分人能食用乳产品。第55页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三四、酶在蛋制品加工中的应用1、蛋清或蛋壳中提取溶菌酶通过控制温度、调节酸度和加盐，可以使新鲜蛋清中的溶菌酶得到分离和纯化。采用超滤的方法将溶菌酶提取液浓缩及脱盐并进一步纯化。最后采用喷雾干燥的方法制成成品，产品活力可达11000U/mg。第56页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三工艺流程：蛋清搅打均匀酶提取冷却离心蛋白沉淀物蛋白片上清液调节pH至中性超滤喷雾干燥产品第57页，讲稿共65页，2023年5月2日，星期三2、酶在干蛋白品生产过程中的应用干燥蛋制品简称干蛋品，它是将鲜蛋液经过干燥脱水处理后的一类蛋制品，具有体积小、质量稳定、便于贮存和运输等优点。根据加工方法不同，干蛋品分为干蛋片和干蛋粉两种。干蛋品主要是蛋白片；蛋粉包括全蛋粉、蛋白粉和蛋