第十一章 食品加工酶制劑

第十一章食品酶制劑1什么是酶制劑？

GB2760-2007《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》術(shù)語(yǔ)與定義酶制劑是指動(dòng)物或植物的可食或非可食部分直接提取，或由傳統(tǒng)或通過(guò)基因修飾的微生物（包括但不限于細(xì)菌、放線菌，真菌菌種）發(fā)酵、提取制得，用于食品加工，具有特殊催化功能的生物制品。食品添加劑功能類別從生物中提取的具有生物催化能力的物質(zhì)，輔以其他成分，用于加速食品加工過(guò)程和提高食品質(zhì)量的物質(zhì)。2

11.1食品酶制劑

11.1.1食品酶制劑與食品加工制造

345611.1.2酶制劑的特點(diǎn)

來(lái)源：①食品酶制劑多數(shù)源于動(dòng)物的臟器和腺體以及高等植物的種子、果實(shí)等。②微生物環(huán)境微生物和工程微生物。

711.1.3食品酶制劑安全性聯(lián)合國(guó)食品添加劑專家聯(lián)合委員會(huì)(1)凡是在動(dòng)植物可食部分的組織，或用食品加工傳統(tǒng)使用菌種生產(chǎn)的酶制劑，可作為食品對(duì)待不需要進(jìn)行毒理試驗(yàn)，只需建立有關(guān)酶化學(xué)和微生物學(xué)的規(guī)格即可。

(2)凡是非致病微生物生產(chǎn)的酶，除制定化學(xué)規(guī)格以外，需要做短期毒理試驗(yàn)，以確保無(wú)害，并分別評(píng)價(jià)，制定ADI。(3)對(duì)于非常見(jiàn)微生物制取的酶，不僅要有規(guī)格，還要做廣泛的毒理試驗(yàn)。88.1.4食品酶制劑管理

在《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中：

96版酶制劑設(shè)為11.000類。

07版取消編號(hào)，采用列表制。共有44支酶制劑，來(lái)源：

104種動(dòng)物、植物或微生物；或利用19個(gè)供體（提供基因片段的動(dòng)物、植物或微生物），經(jīng)過(guò)生物技術(shù)獲得。即基因修飾微生物的比例為18%。911.2食品工業(yè)應(yīng)用酶制劑

11.2.1淀粉酶淀粉酶(amylase)是水解淀粉、糖元和它們的降解中間產(chǎn)物的酶類。作用特點(diǎn)：按酶的水解方式分為α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶、切枝酶以及其他淀粉酶等。10（1）α-淀粉酶(α-amylase)液化型淀粉酶，亦稱細(xì)菌α-淀粉酶、退漿淀粉酶、糊精化淀粉酶和高溫淀粉酶等。作用特點(diǎn)：

A.可越過(guò)α-1,6鍵水解α-1,4-糖苷鍵11

B.作用開(kāi)始階段，迅速地將淀粉分子切斷成短鏈的寡糖，使淀粉液的黏度迅速下降，碘反應(yīng)由藍(lán)變紫，再轉(zhuǎn)變成紅色、棕色以至無(wú)色，這種作用稱為液化作用，故又稱之為液化型淀粉酶。水解產(chǎn)物：麥芽糖、葡萄糖和糊精熱穩(wěn)定性：

α-淀粉酶細(xì)菌＞谷物酶＞曲霉酶12

表不同來(lái)源α-淀粉酶的最適pH值

來(lái)源最適pH來(lái)源最適pH人類唾液6.0～7.0嗜熱脂肪芽孢桿菌3.0左右小麥4.5左右（超過(guò)5活性緩慢下降）高粱芽4.8（5.0以上時(shí)失活速度較低）枯草桿菌5.0～7.0大麥芽4.8～5.4豬胰6.0～7.0高濃度淀粉提高耐熱性，在適量的鈣鹽和食鹽，pH值為5.3～7.0時(shí)，93～95℃仍保持足夠高的活性。為便于保藏，常加入適量的碳酸鈣等作為抗結(jié)劑防止結(jié)塊13（2）糖化酶(amyloglucosidase)亦稱糖化淀粉酶、淀粉葡萄糖苷酶、葡萄糖淀粉酶(glucoamylase)和糖化型淀粉酶。水解特點(diǎn)：

A.非還原性末端α-1,4-糖苷鍵（速度快）

B.分支點(diǎn)α-1,6-糖苷鍵（速度慢）水解產(chǎn)物：葡萄糖14轉(zhuǎn)糖基（縮合）特點(diǎn)：葡萄糖基的可逆轉(zhuǎn)移反應(yīng)，將一個(gè)葡葡糖分子轉(zhuǎn)移到另一葡萄糖分子的α-1,4-糖苷鍵或α-1,6-糖苷鍵上，縮合產(chǎn)物：麥芽糖、異麥芽糖、低聚糖等多種寡糖最適條件：黑曲霉pH4.0～4.5，60℃

根霉pH4.0～5，55℃15(3)β-淀粉酶(β-amylase)

又稱淀粉-1,4麥芽糖苷酶作用特點(diǎn)：從非還原性末端水解相隔的α-1,4糖苷鍵，但不能越過(guò)分支點(diǎn)的α-1,6-糖苷鍵，在達(dá)到分支點(diǎn)前2～3個(gè)葡萄糖殘基時(shí)就停止。水解產(chǎn)物：麥芽糖，大分子糊精最適條件：pH5～7，50℃～60℃16β-淀粉酶(β-amylase)水解特點(diǎn)17

表不同來(lái)源β-淀粉酶的最適條件

β-淀粉酶的活性中心都含有巰基(-SH)，重金屬、巰基試劑能使之失活，半胱氨酸可使之復(fù)活。最適pH值最適溫度植物β-淀粉酶5.0～6.050～60℃細(xì)菌β-淀粉酶6～750℃18（4）切枝酶(debranchingenzyme)

又稱普魯蘭酶、支鏈淀粉酶、異淀粉酶作用特點(diǎn)：專一性地水解支鏈淀粉分枝點(diǎn)α-1,6-糖苷鍵，將整個(gè)側(cè)鏈切下。產(chǎn)物特點(diǎn)：大小不同的直鏈淀粉最適條件：pH4.5～5.5，60℃19（5）環(huán)麥芽糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶

環(huán)糊精結(jié)構(gòu)20作用機(jī)理：分子內(nèi)轉(zhuǎn)葡萄糖基反應(yīng)可轉(zhuǎn)化淀粉成為環(huán)糊精(CD)在淀粉與蔗糖共存時(shí)，通過(guò)葡萄糖基轉(zhuǎn)移反應(yīng)將分子內(nèi)葡萄糖基從α-1,4-葡聚糖或CD轉(zhuǎn)移到受體分子上(偶聯(lián)反應(yīng)或歧化反應(yīng))水解α-1,4-葡聚糖成CD產(chǎn)物：環(huán)糊精與偶聯(lián)糖2111.2.2果膠酶(pectinase)

α-(1→4)-D-吡喃半乳糖醛酸單位組成的聚合物22果膠酶種類與作用特點(diǎn)果膠裂解酶、果膠酯酶和聚半乳糖醛酸酶、原果膠酶23（1）果膠酯酶也稱為果膠甲酯酶（pectinesterase）,果膠酶(pectase),脫甲氧基果膠酶(pectindemethoxylase)24（2）聚半乳糖醛酸酶水解果膠物質(zhì)分子中脫水半乳糖醛酸單位的α-1,4-糖苷鍵。外切型是從聚合物的末端糖苷鍵開(kāi)始水解，而內(nèi)切型是作用于分子內(nèi)部25（3）果膠酸裂解酶

在無(wú)水條件下能裂解果膠和果膠酸之間的糖苷鍵

存在于微生物中，而在高等植物中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有內(nèi)切酶和外切酶。及作用于果膠或果膠酸的果膠裂解酶。26（4）原果膠酶（Protopectinase）第4種類型的果膠降解酶，僅存在于少數(shù)幾種微生物中。原果膠酶水解原果膠生成果膠。植物中原果膠酶的活力是來(lái)源于果膠甲酯酶和聚半乳糖醛酸酶二者共同作用的結(jié)果，是否是真實(shí)的原果膠酶作用，尚不清楚。我國(guó)果膠酶中無(wú)此酶。2711.2.3葡萄糖異構(gòu)酶(glucoseisomerase)

亦稱木糖異構(gòu)酶使D-葡萄糖轉(zhuǎn)化為D-果糖，使木糖轉(zhuǎn)化為木酮糖放線菌葡萄糖異構(gòu)酶，Mg2+和Co2+激活和穩(wěn)定，最適pH7.5～8.5。最適溫度40～65℃。乳酸短桿菌葡萄糖異構(gòu)酶，Mn2+、K+保護(hù)熱活性，最適pH6～7。有Mn2+時(shí)最適溫度為60℃，無(wú)Mn2+時(shí)為45℃。2811.2.4乳糖酶(lactase)

β-半乳糖苷酶(β-plactosidase)

乳糖分子中β-1,4-半乳糖苷鍵而水解成為半乳糖和葡萄糖的可逆反應(yīng)在高濃度乳糖存在下，可催化半乳糖分子的轉(zhuǎn)移反應(yīng)，生成雜低聚乳糖大腸桿菌酶最適pH7.0～7.5，酵母菌酶6.0～7.0，霉菌酶5.0左右。最適溫度為37～50℃2911.2.5葡萄糖氧化酶(glucoseoxidase，COD)

主要作用：將β-D-葡萄糖氧化為葡萄糖內(nèi)酯最適條件：pH4.5～7.5。溫度30～60℃應(yīng)用：用于食品中控制葡萄糖參與美拉德反應(yīng)引起的風(fēng)味惡化、除氧、解決半纖維素酶導(dǎo)致的面團(tuán)變軟3011.2.6纖維素酶(cellulase)

將纖維素多糖中的β-1,4-葡聚糖水解為β-糊精。最適條件：pH4.5～5.5，溫度50～60℃。31

主要應(yīng)用：果蔬汁加工中卻常利用纖維素酶改善其品質(zhì)（將纖維素轉(zhuǎn)化為可溶性葡萄糖）提高果酒的出酒率（能破壞果肉細(xì)胞壁和分離果膠質(zhì)，還能增加原酒的溶解物）提高植物成分提取率

注意：植物在成熟和后熟時(shí)質(zhì)地的變化則是由果膠物質(zhì)發(fā)生變化引起的。蔬菜、水果和谷物中的不可消化的碳水化合物是重要的營(yíng)養(yǎng)成分（膳食纖維）3211.2.7蛋白酶(protease)

水解肽鍵的一類酶。將蛋白質(zhì)依次被水解成胨、多肽、肽，最后成為蛋白質(zhì)的組成單位——氨基酸。有些蛋白酶還可水解多肽及氨基酸的酯鍵或酰胺鍵。在有機(jī)溶劑中有些蛋白酶具有合成肽類和轉(zhuǎn)移肽類的作用。用于肉類嫩化、植物蛋白質(zhì)改性、蛋白質(zhì)水解、烘焙食品生產(chǎn)等。33蛋白酶分類

按其作用方式分為：內(nèi)肽酶（氨肽酶）從蛋白質(zhì)或多肽的內(nèi)部切開(kāi)肽鍵生成分子質(zhì)量較小的胨和多肽，是真正的蛋白酶。外肽酶（羧肽酶）只能從蛋白質(zhì)或多肽分子的氨基或羧基末端水解肽鍵而游離出氨基酸。34蛋白酶分類按酶的來(lái)源分類：動(dòng)物臟器胃蛋白酶、胰蛋白酶植物果實(shí)木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶微生物細(xì)菌或霉菌蛋白酶等。3536(1)凝乳酶(rennin)

亦稱皺胃酶，哺乳期小牛第四胃中分泌凝乳酶使牛乳形成凝塊或凝膠結(jié)構(gòu)的過(guò)程：第一階段是酶作用增加含氮組分第二階段包括經(jīng)酶作用而改變的酪蛋白膠粒聚集成凝膠結(jié)構(gòu)pH5.3～6.3間最穩(wěn)定提高溫度和增加鈣離子濃度可加快凝膠形成的速度37(2)木瓜蛋白酶(papain)

活性特點(diǎn)最適條件：pH5～7，65℃酶的活力被抑制氧化劑或重金屬離子影響作用特點(diǎn)水解蛋白質(zhì)對(duì)酯和酰胺類底物也表現(xiàn)出很高的活力具有從蛋白質(zhì)水解物再合成蛋白質(zhì)類物質(zhì)的能力3811.2.8脂酶(lipase)和脂肪氧合酶

脂酶也稱甘油酯水解酶，脂肪酶作用特點(diǎn)：水解位：α-位（1位）、α′-位（3位）的速度快，β-位（2位）的速度較慢胰脂酶水解特點(diǎn)：僅水解1,3位的酯鍵39最適條件：pH7～9，一般脂肪酸的鏈越長(zhǎng)則pH值越高。增香作用最適溫度為20℃。工業(yè)產(chǎn)酶菌有酵母、曲霉等應(yīng)用：脂肪改性，奶酪、焙烤食品生產(chǎn)，奶油香精的生產(chǎn)脂肪氧合酶40應(yīng)用舉例在面包生產(chǎn)中使用，增加體積，提高白度，改善香氣。脂肪酶和脂肪氧合酶的混合物？4111.2.9谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶TG

作用機(jī)理：利用肽鏈上的谷氨酰胺殘基的γ-甲酰胺基為乙?；w，受體可以是蛋白質(zhì)上的或游離氨基酸上的胺基、伯胺基、水，形成的共價(jià)健在一般的非酶催化條件下很難斷裂。最適條件：pH6.0（5.0～8.0）

52℃（42℃～57℃）Gln-CO-NH2+RNH2Gln-CO-NHR+NH3Gln-CO-NH2+NH2-LysGln-CO-NH-Lys+NH3Gln-CO-NH2+H2OGln-CO-OH+