1、食品中的酶,fany,第九章 食品中的酶,食品中的酶,主要內(nèi)容,概述 食品中的酶促褐變 食品中的重要酶類 食品中酶的固定化 食用酶對(duì)食品質(zhì)量的影響 食用酶在食品加工中的應(yīng)用,食品中的酶,9.1概述,1 酶的定義 酶是一類存在與生物體內(nèi)，由活細(xì)胞合成的，對(duì)其特異底物具有高效催化功能，即能夠提高（生物）化學(xué)反應(yīng)速度，而自身在反應(yīng)前后不產(chǎn)生變化的物質(zhì)。,發(fā)酵啤酒時(shí)為何用大麥芽？,食品中的酶,2 酶對(duì)食品的重要性,食品加工上的應(yīng)用：利用酶改進(jìn)食品的品質(zhì)或開發(fā)新的食品； 食品分析中的應(yīng)用：利用酶的敏感性及專一性測(cè)定食品中的成分，如淀粉的酶法測(cè)定； 控制食品中的內(nèi)源酶活力，以控制食品的貯藏性及品質(zhì)。,食品

2、中的酶,9.2食品中的酶促褐變,食品中的酶,褐變,指食品在加工、貯藏過(guò)程中顏色發(fā)生變化而趨向加深的現(xiàn)象。 根據(jù)褐變的原因，可分為非酶褐變和酶促褐變。 考題：非酶褐變的類型主要有 美拉德反應(yīng) 、焦糖化褐變 和 抗壞血酸褐變?nèi)箢悺?食品中的酶,1食品中的酶促褐變,酶促褐變 ：需要和氧接觸，由酶催化的、非常迅速的變色反應(yīng)。 酶促褐變是在有氧條件下,由于多酚氧化酶(Polyphenol Oxidase, PPO,EC1.10.3.1)的作用，鄰位的酚氧化為醌，醌很快聚合成為褐色素而引起組織褐變。 PPO是發(fā)生酶促褐變的主要酶，存在于大多數(shù)果蔬中。在大多數(shù)情況下，由于 PPO 的作用，不僅有損于果蔬感

3、觀，影響產(chǎn)品運(yùn)銷，還會(huì)導(dǎo)致風(fēng)味和品質(zhì)下降，特別是在熱帶鮮果中，酶促褐變導(dǎo)致的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)50%。,食品中的酶,2食品中酶促褐變的機(jī)理,酶促褐變即酚酶催化酚類物質(zhì)形成醌及其深色聚合物的反應(yīng)過(guò)程。,食品中的酶,兒茶酚的酶促氧化聚合,食品中的酶,3 酶促褐變的抑制,食品加工中控制酶促褐變的方法主要從控制酶和氧兩方面入手。 熱處理法：熱燙、巴氏殺菌和微波加熱90-95，維持幾秒鐘； ，即可使酶全部或部分地失活。 酸處理法：酚酶的最適pH為6-7,低于pH為3時(shí)完全喪失活力。因此利用酸來(lái)控制酶促褐變是簡(jiǎn)便有效的做法。有機(jī)酸除了調(diào)節(jié)pH外，還可螯合銅離子（酚酶的輔基），鈍化酶。 驅(qū)除或隔絕氧氣：將半加工

4、的物料浸沒(méi)在清水或糖水、鹽水中，用真空滲入法驅(qū)除組織中的氧氣。 加入酶促褐變抑制劑：抗壞血酸是理想的酶促褐變抑制劑，它既可作為醌的還原劑，又可酶分子中銅離子的螯合劑，甚至可被直接氧化（競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑）。二氧化硫及亞硫酸鹽通過(guò)與醌生成無(wú)色加成產(chǎn)物，或把醌還原，可有效抑制酶促褐變。 加酚酶類似物或底物改性：前者可以有效控制蘋果汁的酶促褐變，后者通過(guò)使酚形成甲基取代物加以控制，但在實(shí)際應(yīng)用較難。,食品中的酶,9.3食品中的重要酶類,饅頭粉專用脂肪酶,食品中的酶,9.3.1水解酶類： 1、甜味劑中使用的酶,酶法生產(chǎn)甜味劑,食品中的酶,淀粉酶的類型,-淀粉酶:是一種內(nèi)切酶，只能水解-1，4 糖苷鍵，不能水

5、解-1，6 糖苷鍵，但可越過(guò)-1，6 糖苷鍵水解-1，4 糖苷鍵，但不能水解麥芽糖中的-1，4 糖苷鍵，利用-淀粉酶對(duì)淀粉進(jìn)行水解，產(chǎn)物中含有葡萄糖、麥芽糖、麥芽三糖。 分2步進(jìn)行： 淀粉糊精-麥芽糖，少量的葡萄糖 存在于所有的生物 內(nèi)切酶，水解“干” 顯著影響粘度 高溫下才失活,食品中的酶,-淀粉酶：是一種外切酶，從淀粉的還原端開始對(duì)淀粉進(jìn)行水解，能水解-1，4 糖苷鍵，不能水解-1，6 糖苷鍵，且不能越過(guò)-1，6 糖苷鍵水解-1，4 糖苷鍵，利用-淀粉酶對(duì)淀粉進(jìn)行水解，產(chǎn)物中含有-麥芽糖和-極限糊精。 存在于高等植物中 端解酶，水解“支” 被巰基試劑（半胱氨酸）所抑制 葡萄糖淀粉酶:是一種

6、外切酶，從淀粉的非還原端水解-1，4，-1，6 和-1，3 糖苷鍵，最終產(chǎn)物為葡萄糖。 異淀粉酶 水解支鏈淀粉或糖原的-,6-糖苷鍵。,食品中的酶,淀粉酶作用示意圖,食品中的酶,2、脂酶,水解處在油/水界面的三?；视偷孽ユI； 廣泛地分布于植物、動(dòng)物和微生物； 動(dòng)物胰臟脂酶和微生物脂酶是脂酶的主要來(lái)源； 水解方式： 1,2-二?；视?三?；视?2一?；视?2,3-二?；视?食品中的酶,脂酶的應(yīng)用,奶酪加工中 從乳脂中釋出風(fēng)味前體和風(fēng)味化合物 三?；视透男?通過(guò)脂酶催化的酯交換反應(yīng)，生產(chǎn)新的甘油三酯，后者具有期望的熔點(diǎn)或其它性質(zhì) 在非水環(huán)境下有可能實(shí)現(xiàn)，如果有水存在，脂酶將快速水解甘油

7、三酯 技術(shù)關(guān)鍵：固定化脂酶制劑,食品中的酶,食品中的酶,油脂水解 技術(shù)上可行，能否應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)取決于它和其他技術(shù)，例如蒸汽裂解的競(jìng)爭(zhēng) 從天然的甘油三酯制備多不飽和脂肪酸時(shí)，會(huì)優(yōu)先考慮酶法 合成乳化劑和風(fēng)味劑 安全、天然,食品中的酶,3、蛋白酶,蛋白酶的來(lái)源 內(nèi)源蛋白酶 肉類成熟 酵母自溶制備酵母提取物 微生物分泌的蛋白酶 加入的蛋白酶制劑 蛋白質(zhì)強(qiáng)化飲料,食品中的酶,食品中的酶,蛋白酶的作用,改進(jìn)食品蛋白質(zhì)的性質(zhì) 水解度，（Molecular Weight ，MW ）小的肽的比例 水解蛋白質(zhì)的溶解度 乳化能力和起泡能力改變 控制蛋白質(zhì)的水解程度是至關(guān)重要的,食品中的酶,蛋白質(zhì)的酶水解過(guò)程,肽

8、鍵水解后，羧基和 -氨基間產(chǎn)生質(zhì)子交換 在pH 6.5以上時(shí)，質(zhì)子化的氨基酸將離解 要保持反應(yīng)體系pH不變，就必須加入堿液,食品中的酶,蛋白酶的分類,按活性中心所含有的必需的催化基團(tuán)分類 絲氨酸蛋白酶羥基 胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、彈性蛋白酶和凝血酶以及微生物蛋白酶 巰基蛋白酶（或半胱氨酸蛋白酶）巰基 木瓜蛋白酶、無(wú)花果蛋白酶、菠蘿蛋白酶以及微生物蛋白酶（鏈球菌蛋白酶） 金屬蛋白酶Zn2+ 肽鏈端解酶，例如羧肽酶A 天冬氨酸蛋白酶（或酸性蛋白酶）羧基 最適pH范圍是24,食品中的酶,蛋白酶的應(yīng)用,制備水解蛋白質(zhì) （如生產(chǎn)大豆水解蛋白） 從油料種子加工分離蛋白質(zhì) 制備濃縮魚蛋白質(zhì) 改進(jìn)明膠生產(chǎn)工藝

9、 凝乳酶和其他蛋白酶應(yīng)用于干酪生產(chǎn) 從加工肉制品的下腳料回收蛋白質(zhì) 對(duì)豬（牛）血蛋白質(zhì)進(jìn)行酶法改性脫色 作為食品添加劑改善食品的質(zhì)量 木瓜蛋白酶用于配制肉類嫩化劑 減少啤酒低溫混濁現(xiàn)象,食品中的酶,大豆蛋白纖維,屬于再生植物蛋白纖維類，是以榨過(guò)油的大豆豆粕為原料，利用生物工程技術(shù)，提取出豆粕中的球蛋白，通過(guò)添加功能性助劑，與腈基、羥基等高聚物接枝、共聚、共混，制成一定濃度的蛋白質(zhì)紡絲液，改變蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)，經(jīng)濕法紡絲而成. 其有著羊絨般的柔軟手感，蠶絲般的柔和光澤，棉的保暖性和良好的親膚性等優(yōu)良性能，還有明顯的抑菌功能，被譽(yù)為“新世紀(jì)的健康舒適纖維”。,食品中的酶,4、果膠酶,1提高果汁得率

10、果實(shí)破碎后加入果膠酶，降低粘度，再壓榨或離心 2果汁澄清 直接壓榨后，用果膠酶處理，使果汁混濁的粒子沉淀下來(lái) 混濁粒子是蛋白質(zhì)-糖類化合物復(fù)合物，粒子表面帶負(fù)電荷，在果膠等構(gòu)成的保護(hù)層里面則是帶正電的蛋白質(zhì) 蘋果汁澄清包括酶催化果膠解聚和非酶靜電相互作用兩個(gè)階段。,食品中的酶,（1） 果膠甲酯酶,水解甲酯鍵，生成果膠酸和甲醇 二價(jià)離子Ca2+存在時(shí)，與羧基交聯(lián)，提高質(zhì)構(gòu)強(qiáng)度,食品中的酶,（2）聚半乳糖醛酸酶,水解-1,4 糖苷鍵 包括兩種 內(nèi)切：從果膠分子內(nèi)部水解糖苷鍵 端切：水解分子末端的糖苷鍵,食品中的酶,（3）果膠酸裂解酶,存在于微生物中，非高等植物中 裂解果膠和果膠酸分子中的糖苷鍵 形

11、成一個(gè)含還原基團(tuán)的產(chǎn)物和一個(gè)雙鍵產(chǎn)物 235 nm 處有特征吸收,食品中的酶,食品中的酶,5、纖維素酶,使纖維素增溶和糖化 果蔬中的纖維素影響細(xì)胞的結(jié)構(gòu) 纖維素酶與食品原料的軟化有關(guān) 微生物纖維素酶將不溶性纖維素轉(zhuǎn)化為葡萄糖,食品中的酶,纖維素酶分類,內(nèi)切葡聚糖酶 粘度快速下降，還原基團(tuán)緩慢增加 纖維二糖水解酶 端解酶，還原基團(tuán)較快增加 端解葡萄糖水解酶 水解速度隨底物鏈長(zhǎng)的減小而降低 -葡萄糖苷酶 水解速度隨底物鏈長(zhǎng)的減小而增加,食品中的酶,9.3.2氧化還原酶類,葡萄糖氧化酶及過(guò)氧化氫酶 過(guò)氧化物酶 抗壞血酸氧化酶 脂氧合酶 多酚氧化酶,食品中的酶,1葡萄糖氧化酶及過(guò)氧化氫酶,食品中的酶,

12、2過(guò)氧化物酶,ROOH+AH2 ROH+A+H2O 還原劑被氧化后產(chǎn)生有色物質(zhì)，因此可用比色法測(cè)定酶的活性。 由于過(guò)氧化物酶具有很強(qiáng)的耐熱性，廣泛存在于植物組織中，比色法測(cè)定簡(jiǎn)便易行，靈敏度高，因此可作為熱燙或消毒有效性的指示劑。,食品中的酶,3抗壞血酸氧化酶,L-抗壞血酸1/2O2 脫氫抗壞血酸H2O,食品中的酶,4脂氧合酶,食品中的酶,9.4食品中酶的固定化,9.4.1定義 將水溶性酶用物理或化學(xué)方法處理，固定于高分子支持物(或載體)上而成為不溶于水，但仍有酶活性的一種酶制劑形式，稱固定化酶。 優(yōu)點(diǎn) 酶的穩(wěn)定性提高； 酶能反復(fù)多次使用； 產(chǎn)物中不含酶，不需要采用熱處理滅酶，有助于提高食品的

13、質(zhì)量。,食品中的酶,9.4.2食用酶的固定方法,（1）吸附 將酶吸附在氧化鋁、有機(jī)聚合物、玻璃、無(wú)機(jī)鹽或硅膠等材料上。 優(yōu)點(diǎn)： 無(wú)需特殊化學(xué)試劑，簡(jiǎn)便價(jià)廉； 缺點(diǎn)： 結(jié)合力是弱鍵作用，當(dāng)溫度、pH和離子強(qiáng)度改變，或者當(dāng)?shù)孜锎嬖跁r(shí)，結(jié)合的酶可能會(huì)解吸。,食品中的酶,（2）共價(jià)連接 化學(xué)試劑或雙官能試劑（如戊二醛） 載體 優(yōu)點(diǎn)： 共價(jià)鍵牢固，酶不易泄漏 缺點(diǎn)： 一部分酶起著載體的作用而失去了催化能力，因此用交聯(lián)法固定的酶活力較低。對(duì)于價(jià)格昂貴的酶，不經(jīng)濟(jì)。,食品中的酶,（3）載體截留 凝膠（聚丙烯酰胺） 特點(diǎn)： 低MW底物可通過(guò)擴(kuò)散自由進(jìn)入凝膠顆粒，酶和高M(jìn)W的終產(chǎn)物不能從凝膠顆粒中滲漏出去。 局

14、限： 只能適用于低MW底物。食品體系常常有大分子。 酶通過(guò)擴(kuò)散而損失的可能性還是存在的。,食品中的酶,（4）膠囊包合 類似載體截留法，形成很小的顆?；蚰z囊 硝酸纖維素或尼龍 只適合低MW底物,食品中的酶,共價(jià)偶聯(lián)法,交聯(lián)法,食品中的酶,食品中的酶,9.4.3固定化酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用,僅有少數(shù)固定化酶被應(yīng)用于工業(yè)化 固定化葡萄糖異構(gòu)酶，生產(chǎn)高果糖漿 玉米淀粉 糊精（DP10） 葡萄糖 高果糖漿,-淀粉酶,葡萄糖淀粉酶,葡萄糖異構(gòu)酶,食品中的酶,菌種 鏈霉素、凝結(jié)芽孢桿菌、放線菌 載體 DEAE-纖維素、多孔陶瓷 反應(yīng)平衡常數(shù)=1，葡萄糖=果糖,食品中的酶,其它固定化酶 氨基?；D(zhuǎn)移酶 天冬酶

15、富馬酸酶 半乳糖苷酶：水解棉子糖（防止蔗糖結(jié)晶） 乳糖酶：水解乳糖（乳糖不耐癥） 應(yīng)用于食品分析 酶電極,食品中的酶,9.5食用酶對(duì)食品質(zhì)量的影響,酶對(duì)生物體的重要性 酶催化反應(yīng)產(chǎn)生的效果 加快食品變質(zhì)的速度 提高食品的質(zhì)量 控制酶活力,食品中的酶,1食用酶對(duì)食品色澤的影響,顏色 食品質(zhì)量 以瘦肉為例 脫氧肌紅蛋白暗紅色 氧合肌紅蛋白鮮紅色 高鐵肌紅蛋白(Fe2+氧化為Fe3+ )褐色,食品中的酶,導(dǎo)致色素變色的三種酶,（1） 脂肪氧合酶（LOX) 六方面的功能 小麥粉和大豆粉的漂白 面團(tuán)制作中形成二硫鍵 破壞葉綠素和胡蘿卜素 產(chǎn)生氧化性的不良風(fēng)味 氧化破壞維生素和蛋白質(zhì) 氧化破壞必需脂肪酸,

16、有益,有害,食品中的酶,脂肪氧合酶催化過(guò)程,作用于不飽和脂肪酸產(chǎn)生自由基中間物 產(chǎn)生氫過(guò)氧化物 進(jìn)一步非酶反應(yīng)，產(chǎn)生醛等不良風(fēng)味 Eg.大豆和大豆制品中的豆腥味，就是由于LOX催化其亞 麻酸氧化生成的氫過(guò)氧化物繼續(xù)裂解而產(chǎn)生的。,食品中的酶,（2）葉綠素酶,水解葉綠素產(chǎn)生植醇和脫植基葉綠素 果蔬失去Mg2+，失去綠色,食品中的酶,（3）多酚氧化酶,存在于植物、動(dòng)物和一些微生物中 催化兩類反應(yīng),羥基化,氧化,黑色素褐變,非酶反應(yīng),食品中的酶,控制多酚氧化酶的活力,消除氧和酚類化合物 抗壞血酸、亞硫酸鹽和巰基化合物 有還原性，將鄰-苯醌還原成底物，防止黑色素 直接使酶失活 破壞活性中心的組氨酸殘基

17、和Cu2+ 非底物的酚類（苯二酚、苯甲酸） 酶抑制劑（與底物競(jìng)爭(zhēng)酶）,食品中的酶,2食用酶對(duì)食品質(zhì)構(gòu)的影響,果蔬 果蔬的質(zhì)構(gòu)取決于碳水化合物 果膠物質(zhì)、纖維素、半纖維素、淀粉、木質(zhì)素 自然界存在作用于碳水化合物的酶 動(dòng)物組織和高蛋白質(zhì)植物組織 蛋白酶作用導(dǎo)致質(zhì)構(gòu)的軟化,食品中的酶,（1）果膠酶,內(nèi)容同本章ppt 26-30,食品中的酶,（2）纖維素酶,果蔬中的纖維素影響細(xì)胞的結(jié)構(gòu) 纖維素酶與食品原料的軟化有關(guān) 微生物纖維素酶將不溶性纖維素轉(zhuǎn)化為葡萄糖,食品中的酶,（3）戊聚糖酶,存在與微生物和一些高等植物中 水解木聚糖、阿拉伯聚糖和阿拉伯木聚糖（5碳聚糖） 小麥中存在 微生物戊聚糖酶制劑,食品

18、中的酶,（4）淀粉酶,存在于動(dòng)物、高等植物和微生物中 淀粉決定食品的粘度和質(zhì)構(gòu) 淀粉降解,食品中的酶,（5）蛋白酶,蛋白質(zhì)決定動(dòng)物性食品原料的質(zhì)構(gòu) 存在于動(dòng)物組織細(xì)胞的溶菌體內(nèi) 五種組織蛋白酶：A、B、C、D和E，還分離出一種組織羧肽酶 參與了肉成熟期間的變化 宰后pH下降，酶釋放，導(dǎo)致肌原纖維以及胞外結(jié)締組織（膠原）分解 在酸性pH具有活性。在pH 2.54.5范圍內(nèi)具有最高的活力。,食品中的酶,乳蛋白酶,堿性絲氨酸蛋白酶 水解-酪蛋白產(chǎn)生疏水性更強(qiáng)的-酪蛋白，也能水解s-酪蛋白，但不能水解-酪蛋白 奶酪成熟過(guò)程中參與蛋白質(zhì)的水解作用 對(duì)熱較穩(wěn)定，形成乳的凝膠 還存在著一種最適pH 4左右的

19、酸性蛋白酶，易熱失活,食品中的酶,3食用酶對(duì)食品風(fēng)味的影響,硫代葡萄糖苷酶 在芥菜子和辣根中存在著芥子苷 S-糖苷發(fā)生糖苷配基裂解和分子重排 產(chǎn)物中異硫氰酸酯是含硫的揮發(fā)性化合物，與蔥的風(fēng)味有關(guān) 芥子油主要成分即為異硫氰酸烯丙酯,食品中的酶,裂解和分子重排,芥子油 具有特殊風(fēng)味,S-糖苷的酶分解,食品中的酶,4食用酶對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量的影響,脂肪氧合酶 必需脂肪酸含量的下降 氧化過(guò)程中產(chǎn)生的自由基，降低維生素和氨基酸含量 抗壞血酸氧化酶 硫胺素酶 破壞硫胺素（氨基酸代謝中必需的輔助因子） 核黃素水解酶 多酚氧化酶 引起褐變的同時(shí)，降低有效賴氨酸的含量,食品中的酶,9.6食用酶在食品加工中應(yīng)用,1

20、食品加工中加入酶的目的： 提高食品品質(zhì) 制造食品或食品配料 增加提取成分的速率和產(chǎn)量 改良風(fēng)味 穩(wěn)定食品品質(zhì),食品中的酶,食品中的酶,食品中的酶,2 酶在食品加工中的應(yīng)用舉例,酶在淀粉加工中的應(yīng)用 在乳品加工中的應(yīng)用 在酒類釀造中的應(yīng)用 在肉、蛋、魚加工中的應(yīng)用 在面包及焙烤制品中的應(yīng)用 在食品添加劑和食品配料生產(chǎn)中的應(yīng)用,食品中的酶,a酶在淀粉加工中的應(yīng)用,以淀粉為原料，用一種或數(shù)種淀粉酶作用生產(chǎn)各種淀粉糖：麥芽糖、麥芽糊精、葡萄糖、果糖、果葡糖漿等。 使用的酶：淀粉酶、異構(gòu)酶,食品中的酶,食品中的酶,b在乳品加工中的應(yīng)用,乳糖酶降解乳糖； 凝乳酶用于制造干酪； 過(guò)氧化氫酶用于消毒牛奶； 脂

21、肪酶用于干酪和黃油的風(fēng)味。,食品中的酶,c在酒類釀造中的應(yīng)用,淀粉酶用于啤酒、白酒、黃酒和酒精生產(chǎn)中，可提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品出率。 果膠酶、酸性蛋白酶、淀粉酶可用于果酒制造，提高過(guò)濾速率，并澄清酒體。,食品中的酶,d在肉、蛋、魚加工中的應(yīng)用,植物蛋白酶用于肉類嫩化劑（水解膠原蛋白）； 動(dòng)物和植物蛋白酶用于調(diào)味料的生產(chǎn)； 葡萄糖氧化酶和過(guò)氧化氫酶共同處理用 除去蛋品中的葡萄糖，防止褐變發(fā)生，還可用于螃蟹肉、蝦肉保鮮； 轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶用于碎肉的再利用。,食品中的酶,e在面包及焙烤制品中的應(yīng)用,淀粉酶適量添加于面包、糕點(diǎn)中可延緩產(chǎn)品老化； 面團(tuán)品質(zhì)改良劑中常加入活性大豆粉，利用其中的脂氧合酶的作用使面筋網(wǎng)絡(luò)形成的更好。,食品中的酶,f 在食品添加劑和