功能性食品添加剂-酶制剂

酶制剂一、酶及酶制剂的定义及作用

GB2760-2011《食品添加剂使用标准》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。二、酶制剂的发展至今，我国标准允许使用的酶制剂有（6+2+5+2+2+3+4+1+1)=26种。我国已工业化生产的用于食品工业的酶制剂有：α-淀粉酶、高温α-淀粉酶、β-淀粉酶、异构淀粉酶、糖化酶、葡萄糖异构酶、果胶酶、改性蛋白酶、细菌中性蛋白酶、β-葡聚糖酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶等。目前我国酶制剂生产企业约100家，均为中小型企业，现有生产能力40多万吨。产品以糖化酶，a－淀粉酶、蛋白酶为主，这三种产品的年生产量占据总生产量的95％以上；还有果胶酶、β-葡聚糖酶、纤维素酶、碱性脂肪酶、a－乙酰乳酸脱羧酶、植酸酶、木聚糖酶等。我国酶制剂产品主要应用于酿酒、淀粉糖、洗涤剂、纺织、皮革、饲料等行业。酶制剂工业是知识密集的高科技产业，是生物工程的经济实体。近年来，随着生物技术深入研究，酶工程产业发展非常迅速，成为21世纪大有发展前途的新兴产业之一。近年来国际上在酶工程研究和酶工程产业方面发展非常迅速，酶制剂市场以年平均11％速度逐年增加。三、食品工业应用酶制剂

1.淀粉酶淀粉酶(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。6（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。作用特点：

A.可越过α-1,6键水解α-1,4-糖苷键7

B.作用开始阶段，迅速地将淀粉分子切断成短链的寡糖，使淀粉液的黏度迅速下降，碘反应由蓝变紫，再转变成红色、棕色以至无色，这种作用称为液化作用，故又称之为液化型淀粉酶。水解产物：麦芽糖、葡萄糖和糊精热稳定性：

α-淀粉酶细菌＞谷物酶＞曲霉酶8

表不同来源α-淀粉酶的最适pH值

来源最适pH来源最适pH人类唾液6.0～7.0嗜热脂肪芽孢杆菌3.0左右小麦4.5左右（超过5活性缓慢下降）高粱芽4.8（5.0以上时失活速度较低）枯草杆菌5.0～7.0大麦芽4.8～5.4猪胰6.0～7.09高浓度淀粉提高耐热性，在适量的钙盐和食盐，pH值为5.3～7.0时，93～95℃仍保持足够高的活性。为便于保藏，常加入适量的碳酸钙等作为抗结剂防止结块（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。水解特点：

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10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，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℃11(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℃12β-淀粉酶(β-amylase)水解特点13

表不同来源β-淀粉酶的最适条件

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。最适pH值最适温度植物β-淀粉酶5.0～6.050～60℃细菌β-淀粉酶6～750℃142.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。15(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pH5.3～6.3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16(2)木瓜蛋白酶(papain)

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17（3）

菠萝蛋白酶由菠萝果实及茎经压榨提取、盐折(或丙酮、乙醇沉淀)、分离、干燥而制得。用途与木瓜蛋白酶相同。（4）细菌蛋白酶主要由枯草杆菌经深层发酵获得。用于啤酒生产：添加细菌蛋白酶，可使大麦汁中的蛋白质分解作用加强，有利于啤酒风味和提高泡沫非生物稳定性等。3.其他酶制剂

（1）果胶酶(pectinase)20α-(1→4)-D-吡喃半乳糖醛酸单位组成的聚合物OCH3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21果胶酯酶也称为果胶甲酯酶（pectinesterase）,果胶酶(pectase),脱甲氧基果胶酶(pectindemethoxylase)22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23果胶酸裂解酶在无水条件下能裂解果胶和果胶酸之间的糖苷键

存在于微生物中，而在高等植物中没有发现有内切酶和外切酶。及作用于果胶或果胶酸的果胶裂解酶。24原果胶酶（Protopectinase）第4种类型的果胶降解酶，仅存在于少数几种微生物中。原果胶酶水解原果胶生成果胶。植物中原果胶酶的活力是来源于果胶甲酯酶和聚半乳糖醛酸酶二者共同作用的结果，是否是真实的原果胶酶作用，尚不清楚。我国果胶酶中无此酶。25（2）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℃26（3）葡萄糖氧化酶(glucoseoxidase，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27（4）纤维素酶(cellulase)将纤维素多糖中的β-1,4-葡聚糖水解为β-糊精。最适条件：pH4.5～5.5，温度50～60℃。28

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）29（5）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30最适条件：pH7～9，一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31应用举例在面包生产中使用，增加体积，提高白度，改善香气。32脂肪酶和脂肪氧合酶的混合物？四、食品酶制剂安全