酶與食品質(zhì)量安全課件

第十一章酶與食品質(zhì)量安全

主要內(nèi)容：

酶與食品質(zhì)量安全1食品用微生物酶制劑的安全問(wèn)題2酶制劑的安全評(píng)價(jià)3酶具有改善食品品質(zhì)和加工性能，酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用日益深入和廣泛，極大地促進(jìn)了酶制劑工業(yè)的發(fā)展。然而酶的來(lái)源及其性質(zhì)也關(guān)乎食品質(zhì)量安全，特別是隨著生物技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)基因工程手段改造部分微生物的基因，從而改變酶蛋白的基本結(jié)構(gòu)，達(dá)到強(qiáng)化酶在某方面功能特性目的的做法已成為商業(yè)上成功的典范，同時(shí)，這種做法給食品酶的應(yīng)用帶來(lái)安全隱患。對(duì)食品工業(yè)用酶制劑生產(chǎn)及應(yīng)用進(jìn)行安全衛(wèi)生管理，從而建立一套科學(xué)使用規(guī)范及酶制劑安全性評(píng)價(jià)體系。1酶與食品質(zhì)量安全酶存在于所有的新鮮食品當(dāng)中，例如堅(jiān)果、乳、奶油、干酪、新鮮水果和蔬菜、未燒煮的肉、魚(yú)和蛋中都富含各種酶類。當(dāng)人們食用這些食品時(shí)，相當(dāng)數(shù)量的酶就攝入人體中。在攝入的酶中，不僅有動(dòng)物和植物來(lái)源的，而且還有微生物來(lái)源的。在發(fā)酵和腌制食品中，例如干酪、酸奶、啤酒和腌黃瓜，就含有微生物來(lái)源的酶。作為微生物來(lái)源的食品酶制劑，通常除了包括酶蛋白本身以外，還含有微生物的代謝產(chǎn)物，以及添加的保存劑和穩(wěn)定劑。如果將加入食品中的酶看作為食品添加劑，那么就應(yīng)該考慮到衛(wèi)生和安全方面的問(wèn)題。迄今為止，還沒(méi)有充分的證據(jù)表明，用于食品工業(yè)中的酶是有害于人體健康的。此外，在大多數(shù)情況下，酶在加工中已失活，且在加工中失活的酶經(jīng)進(jìn)一步的單元操作是否尚存在于食品中，在很多情況下也是不確定的。因此在標(biāo)簽上注明添加的酶反而會(huì)引起誤解。

1.2酶催化有毒物質(zhì)的產(chǎn)生在生物材料中，酶和底物處在細(xì)胞的不同部位，僅當(dāng)生物材料破碎時(shí)，酶和底物的相互作用才有可能發(fā)生，其次，濕度、pH、溫度、輔酶和金屬離子等條件也是重要的。有時(shí)底物本身是無(wú)毒的，在經(jīng)酶催化降解后變成有害物質(zhì)。例如，木薯含有生氰糖苷，雖然它本身并無(wú)毒，但是在內(nèi)源糖苷酶的作用下，產(chǎn)生氫氰酸。如果將木薯根切成小塊后徹底清洗，那么留在組織中的微量HCN在隨后的燒煮中就很容易揮發(fā)除去。十字花科植物的種子以及皮和根含有葡萄糖芥苷，葡萄糖芥苷屬于硫糖苷，在芥苷酶作用下會(huì)產(chǎn)生對(duì)人和動(dòng)物體有害的甲狀腺腫素，可用加熱的方法使芥苷酶失活。因此，食品加工的條件必須按照終產(chǎn)物的物理化學(xué)性質(zhì)而變化。維生素的降解（1）脂肪氧合酶催化胡蘿卜素降解使面粉漂白，在其他食品如一些蔬菜的加工過(guò)程中脂肪氧合酶也參與了胡蘿卜素的破壞過(guò)程。（2）在一些用發(fā)酵方法加工的魚(yú)制品中，由于魚(yú)和細(xì)菌中的硫胺素酶的作用，使這些食品缺少維生素B。（3）抗壞血酸是最不穩(wěn)定的維生素，雖然抗壞血酸氧化酶能催化抗壞血酸氧化生成脫氫抗壞血酸，當(dāng)脫氫抗壞血酸內(nèi)酯進(jìn)一步水解生成2,3-二酮古羅糖酸后，Vc的活性才完全喪失。1.4酶作用的解毒反應(yīng)1.4.1去除食品中的抗?fàn)I養(yǎng)因子植酸以鈣、鎂、和鉀鹽的形式存在于豆類和谷類中，易于同膳食中的鐵、鋅和其他金屬離子形成難溶的絡(luò)合物，因而使人體吸收這些元素變得困難。植酸酶能催化植酸水解成磷酸和肌醇，顯著降低植酸和寡糖的含量。近年植酸酶還用于釀造和飼料工業(yè)，以改善原料中磷的利用，以及用于去鉀大豆蛋白食物的生產(chǎn)，成為腎臟病人蛋白質(zhì)的來(lái)源。酶法低乳糖牛乳的生產(chǎn)工藝水解14-16h，水解率達(dá)50%以上1.4.3降低淀粉類食品高溫產(chǎn)生丙烯酰胺含量自從2002年4月瑞典斯德哥爾摩大學(xué)MargaretaTornqvist教授首次發(fā)現(xiàn)，在油炸或焙烤的馬鈴薯和谷物類食品中存在具有神經(jīng)毒性的潛在致癌物——丙烯酰胺，有關(guān)丙烯酰胺的問(wèn)題立即引起了全世界的廣泛關(guān)注。隨后英國(guó)、美國(guó)、加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家也開(kāi)展了相關(guān)研究。許多國(guó)家和國(guó)際性機(jī)構(gòu)對(duì)丙烯酰胺在食品中形成機(jī)理、危害評(píng)估和消除方法等方面進(jìn)行廣泛而深入研究。目前，淀粉類食品在加工中丙烯酰胺的生成機(jī)理的研究已有突破性進(jìn)展；在食品貯藏和加工方法方面，歐美和日本等國(guó)對(duì)食物加工前的保存條件、加工溫度對(duì)食品中丙烯酰胺含量的影響進(jìn)行了研究，并提出減少丙烯酰胺的方法，如降低加工溫度、體系pH值，減少原料中天門冬酰胺的含量等。瑞士科學(xué)家Vass等研究發(fā)現(xiàn)天門冬酰胺酶應(yīng)用可降低薄脆餅干70％丙烯酰胺含量，但作用機(jī)理還有待于進(jìn)一步深入分析和研究。1.5酶作為現(xiàn)代食品質(zhì)量與安全快速、靈敏分析的重要手段如酶聯(lián)免疫測(cè)定、PCR、生物傳感器、酶抑制率法2食品用微生物酶制劑的安全問(wèn)題1、培養(yǎng)基的殘留物如霉變糧食的毒素，無(wú)機(jī)鹽中的重金屬2、發(fā)酵過(guò)程中致病菌的污染沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌3、發(fā)酵過(guò)程中非預(yù)期成分（毒素）的產(chǎn)生黃曲霉素、黃天精應(yīng)對(duì)措施從接種到培養(yǎng)過(guò)程中嚴(yán)防有害微生物的混入；嚴(yán)格選用培養(yǎng)基，并充分滅菌；提取提純過(guò)程中符合食品生產(chǎn)操作規(guī)范；3.1酶制劑來(lái)源安全性的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)（1）來(lái)自動(dòng)植物可食部位即傳統(tǒng)上作為食品成份，或傳統(tǒng)上用于食品的菌種所生產(chǎn)的酶，如符合適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)與微生物學(xué)要求，即可視為食品，而不必進(jìn)行毒性試驗(yàn)。（2）由非致病的一般食品污染微生物所產(chǎn)的酶要做短期毒性試驗(yàn)。（3）由非常見(jiàn)微生物所產(chǎn)生的酶要做廣泛的毒性試驗(yàn)，包括實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的長(zhǎng)期喂養(yǎng)試驗(yàn)。這一標(biāo)準(zhǔn)為各國(guó)酶的生產(chǎn)提供了安全性評(píng)估的依據(jù)，即：（1）生產(chǎn)菌種必須是非致病性的，（2）不產(chǎn)生毒素、抗生素和激素等生理活性物質(zhì)，菌種需經(jīng)各種安全性試驗(yàn)證明無(wú)害才準(zhǔn)使用于生產(chǎn)。對(duì)于毒素的測(cè)定，除化學(xué)分析外，還要做生物分析。3.2通過(guò)常規(guī)方法改造菌種得到的食品酶制劑，通常要考慮的安全因素包括:菌種產(chǎn)毒素的可能性和潛在的致病性致過(guò)敏性和刺激性致癌性和誘導(dǎo)突變性影響生育和導(dǎo)致胎兒畸形酶反應(yīng)的產(chǎn)物酶與其他食品成分之間的反應(yīng)和酶對(duì)消費(fèi)者的直接作用等。放射菌產(chǎn)生的毒素一般是小分子量的有機(jī)分子，一般稱作毒枝菌素，大多數(shù)毒枝菌素的毒性很強(qiáng)，而且它們中的多數(shù)毒素可以誘發(fā)慢性疾病(如癌癥)。細(xì)菌產(chǎn)生的經(jīng)口起作用的生物毒素還可以引起食物中毒，此類毒素以蛋白質(zhì)類物質(zhì)的形式存在，能夠引起快速的反應(yīng)。因此，在使用微生物酶制劑時(shí)，必須選擇從不產(chǎn)生真菌毒素的菌種生產(chǎn)的酶，或者檢查每一批酶制劑以確定是否含有真菌毒素。3.2.2潛在的致病性一般來(lái)說(shuō)，明顯的人類致病菌不能在食品酶制劑工廠的生產(chǎn)中應(yīng)用，同時(shí)微生物也不可能在成品的酶制劑中存活。即便如此，作為常規(guī)的工業(yè)化操作規(guī)范，還是要通過(guò)動(dòng)物模型來(lái)確定未知微生物的潛在的致病危害。3.2.4工程化酶蛋白質(zhì)工程是通過(guò)改變蛋白質(zhì)肽鏈內(nèi)在的氨基酸的排列順序從而影響蛋白質(zhì)功能，可以通過(guò)化學(xué)誘變、紫外線輻射、菌種突變等誘導(dǎo)和隨機(jī)誘變技術(shù)實(shí)現(xiàn)。另外，也可采用定點(diǎn)突變技術(shù)，該法是針對(duì)確定蛋白質(zhì)功能的基因片斷直接突變，從而獲得所需的蛋白質(zhì)功能。蛋白質(zhì)分子修飾是否會(huì)對(duì)酶的安全性造成影響？目前并無(wú)直接證據(jù)表明，酶的這種變化致使酶產(chǎn)毒素。事實(shí)上通過(guò)口服起作用的生物毒素相對(duì)數(shù)以千計(jì)的食物蛋白來(lái)說(shuō)非常少，而且生物毒素的結(jié)構(gòu)和作為商品的食品酶在結(jié)構(gòu)上差異很大。基因重組等高新技術(shù)在菌種改造中的應(yīng)用，給酶制劑的發(fā)展開(kāi)拓了很大的發(fā)展空間，但由于這項(xiàng)技術(shù)及其應(yīng)用尚未十分完善，對(duì)基因工程菌株的安全性評(píng)價(jià)問(wèn)題尚待解決，酶制劑產(chǎn)品使用的安全性也無(wú)法在短期內(nèi)確證，所以，利用基因重組甚至轉(zhuǎn)基因技術(shù)改造菌種來(lái)生產(chǎn)酶制劑時(shí)，要充分認(rèn)識(shí)該技術(shù)的安全性和可靠性，由此