酶制劑一、酶及酶制劑的定義及作用

GB2760-2011《食品添加劑使用標準》術(shù)語與定義酶制劑是指動物或植物的可食或非可食部分直接提取，或由傳統(tǒng)或通過基因修飾的微生物（包括但不限于細菌、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程和提高食品質(zhì)量的物質(zhì)。二、酶制劑的發(fā)展至今，我國標準允許使用的酶制劑有（6+2+5+2+2+3+4+1+1)=26種。我國已工業(yè)化生產(chǎn)的用于食品工業(yè)的酶制劑有：α-淀粉酶、高溫α-淀粉酶、β-淀粉酶、異構(gòu)淀粉酶、糖化酶、葡萄糖異構(gòu)酶、果膠酶、改性蛋白酶、細菌中性蛋白酶、β-葡聚糖酶、木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶等。目前我國酶制劑生產(chǎn)企業(yè)約100家，均為中小型企業(yè)，現(xiàn)有生產(chǎn)能力40多萬噸。產(chǎn)品以糖化酶，a－淀粉酶、蛋白酶為主，這三種產(chǎn)品的年生產(chǎn)量占據(jù)總生產(chǎn)量的95％以上；還有果膠酶、β-葡聚糖酶、纖維素酶、堿性脂肪酶、a－乙酰乳酸脫羧酶、植酸酶、木聚糖酶等。我國酶制劑產(chǎn)品主要應(yīng)用于釀酒、淀粉糖、洗滌劑、紡織、皮革、飼料等行業(yè)。酶制劑工業(yè)是知識密集的高科技產(chǎn)業(yè)，是生物工程的經(jīng)濟實體。近年來，隨著生物技術(shù)深入研究，酶工程產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅速，成為21世紀大有發(fā)展前途的新興產(chǎn)業(yè)之一。近年來國際上在酶工程研究和酶工程產(chǎn)業(yè)方面發(fā)展非常迅速，酶制劑市場以年平均11％速度逐年增加。三、食品工業(yè)應(yīng)用酶制劑

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：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。6（1）α-淀粉酶(α-amylase)液化型淀粉酶，亦稱細菌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：

A.可越過α-1,6鍵水解α-1,4-糖苷鍵7

B.作用開始階段，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)由藍變紫，再轉(zhuǎn)變成紅色、棕色以至無色，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-淀粉酶細菌＞谷物酶＞曲霉酶8

表不同來源α-淀粉酶的最適pH值

來源最適pH來源最適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5活性緩慢下降）高粱芽4.8（5.0以上時失活速度較低）枯草桿菌5.0～7.0大麥芽4.8～5.4豬胰6.0～7.09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，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（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：

A.非還原性末端α-1,4-糖苷鍵（速度快）

B.分支點α-1,6-糖苷鍵（速度慢）水解產(chǎn)物：葡萄糖10轉(zhuǎn)糖基（縮合）特點：葡萄糖基的可逆轉(zhuǎn)移反應(yīng)，將一個葡葡糖分子轉(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℃11(3)β-淀粉酶(β-amylase)

又稱淀粉-1,4麥芽糖苷酶作用特點：從非還原性末端水解相隔的α-1,4糖苷鍵，但不能越過分支點的α-1,6-糖苷鍵，在達到分支點前2～3個葡萄糖殘基時就停止。水解產(chǎn)物：麥芽糖，大分子糊精最適條件：pH5～7，50℃～60℃12β-淀粉酶(β-amylase)水解特點13

表不同來源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，半胱氨酸可使之復活。最適pH值最適溫度植物β-淀粉酶5.0～6.050～60℃細菌β-淀粉酶6～750℃142.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。15(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16(2)木瓜蛋白酶(papain)

活性特點最適條件：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水解蛋白質(zhì)對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17（3）

菠蘿蛋白酶由菠蘿果實及莖經(jīng)壓榨提取、鹽折(或丙酮、乙醇沉淀)、分離、干燥而制得。用途與木瓜蛋白酶相同。（4）細菌蛋白酶主要由枯草桿菌經(jīng)深層發(fā)酵獲得。用于啤酒生產(chǎn)：添加細菌蛋白酶，可使大麥汁中的蛋白質(zhì)分解作用加強，有利于啤酒風味和提高泡沫非生物穩(wěn)定性等。3.其他酶制劑

（1）果膠酶(pectinase)20α-(1→4)-D-吡喃半乳糖醛酸單位組成的聚合物OCH3果膠酶種類與作用特點果膠裂解酶、果膠酯酶和聚半乳糖醛酸酶、原果膠酶21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)22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始水解，而內(nèi)切型是作用于分子內(nèi)部23果膠酸裂解酶在無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。24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，是否是真實的原果膠酶作用，尚不清楚。我國果膠酶中無此酶。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℃26（3）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)引起的風味惡化、除氧、解決半纖維素酶導致的面團變軟27（4）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℃。28

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養(yǎng)成分（膳食纖維）29（5）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：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：僅水解1,3位的酯鍵30最適條件：pH7～9，一般脂肪酸的鏈越長則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31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。32脂肪酶和脂肪氧合酶的混合物？四、食品酶制劑安全