蛋白酶及其在食品工业中应用(论文).doc

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蛋白酶及其在食品工业中应用

09化本3班2009364308梁容

摘要：

随着科学技术的发展，食品加工的精度越来越高，食品加工的方法越来愈多，人们对食品的要求也越来越高。

蛋白酶作为具有高效性、转移性而且有非常安全的生物催化剂，在食品加工和生产中备受关注。

本文介绍了蛋白酶的种类及其在食品工业中的应用，以其在制糖工业、蛋白制品加工、果蔬加工、焙烤食品、酿酒工业中以及生产油脂中的应用为代表。

关键词：

蛋白酶、制糖、鱼、啤酒

一、蛋白酶

1.蛋白酶是一类由活细胞产生的具有生物催化功能的分子量适中的蛋白质,具有极高的催化效率、高度的特异性及控制的灵敏性。

大多数酶是水溶性的。

由于酶催化反应具有底物专一性、催化高效性、反应条件温和等优点,符合绿色化学的要求，从而被大家高度重视，已在许多领域得到广泛的应用[1]。

蛋白酶广泛的存在于动物、植物以及微生物体内。

蛋白酶主要来源于高等植物的种子和果实,动物的内脏和腺体,以及某些微生物如酵母、霉菌和杆菌等。

目前已商品化的酶制剂中,植物来源的蛋白酶有木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶和生姜蛋白酶等。

动物来源的蛋白酶有从家畜胰脏和胃中提取的胰蛋白酶和胃蛋白酶等。

微生物来源的蛋白酶是商品化酶的主体。

2.种类

木瓜蛋白酶，是一种蛋白水解酶，可将抗体分子水解为3个片段。

是番木瓜中含有的一种低特异性蛋白水解酶，活性中心含半胱氨酸，属巯基蛋白酶，是一种在酸性、中性、碱性环境下均能分解蛋白质的蛋白酶。

它的外观为白色至浅黄色的粉末，微有吸湿性。

胃蛋白酶（英文名称：

Pepsin），是一种消化性蛋白酶，由胃部中的胃粘膜主细胞所分泌，功能是将食物中的蛋白质分解为小的肽片段。

胃蛋白酶原由胃底主细胞分泌，在pH1.5～5.0条件下，被活化成胃蛋白酶，将蛋白质分解为胨，而且一部分被分解为酪氨酸、苯丙氨酸等氨基酸。

可分解蛋白质中苯丙氨酸或酪氨酸与其他氨基酸形成的肽键，产物为蛋白胨及少量的多肽和氨基酸，该酶的最适pH为2左右。

中性蛋白酶，是由枯草芽孢杆菌经发酵提取而得的，属于一种内切酶，可用于各种蛋白质水解处理。

在一定温度、PH值下，本品能将大分子蛋白质水解为氨基酸等产物。

胰凝乳蛋白酶（英文名称：

chymotrypsin）又叫糜蛋白酶，是一种典型的丝氨酸蛋白酶，脊椎动物的消化酶。

属于肽链内切酶，主要切断多肽链中的芳香族氨基酸残基的羧基一侧。

催化弹性蛋白，其肽键或由中性氨基酸形成的其他肽键水解的一种酶。

其外观呈淡黄色至深黄色粉末，也可是浅褐至深褐色液体。

可溶于水，不溶于乙醇，有吸湿性。

可使结缔组织蛋白质中的弹性蛋白消化分解，包括肽键结合的、酰胺结合的和酯结合的进行加水分解。

作用的最适pH值7.8，最适作用温度25℃。

除了以上这些蛋白酶，蛋白酶的种类还有很多：

胰蛋白酶、胰蛋白酶等等。

这些在不同的食品加工方面都有各自的应用。

二、蛋白酶的在食品工业中的应用

1.蛋白酶在制糖工业中的应用

葡萄糖的生产

以前工业上生产葡萄糖，主要用淀粉或纤维素在酸的作用下加压水解。

到了20世纪50年代末，国内外开始用酶法生产葡萄糖，并迅速推广普及。

该方法是：

将淀粉用水配成30~35%的淀粉乳，加入α-高温液化淀粉酶，经液化喷射器一次高压喷射二次加酶连续液化反应，水解成DE值（葡萄糖值）在14-25%之间的多聚糖、糊精等；再经过冷却降温后加入复合糖化酶，在48~60个小时内使糖化液DE值达到98%以上；经灭酶、脱色、压滤、离子交换脱除有机杂质和无机盐离子，再经蒸发浓缩、冷却结晶、离心分离、干燥生产出结晶葡萄糖[2]。

生产高果糖浆

高果糖浆的主要成分是一果糖和葡萄糖。

现在许多饮料公司利用果葡糖浆代替蔗糖用作饮料和食品的甜味剂，每年消耗大量的果葡糖浆。

生产高果糖浆的基本过程是，含淀粉的浆液经过α-淀粉酶的催化作用，可以形成糊精；糊精经过糖化酶的催化作用形成葡萄糖；葡萄糖在葡萄糖异构酶的催化作用下，分子的结构发生变化，这叫做葡萄糖异构化。

葡萄糖经过异构化，就形成了果糖。

淀粉糖的生产

该方法包括酶法液化与糖化两个部分,工业上应用酶法生产淀粉糖需要48-72h,其中液化只需几十分钟或者几小时,而糖化则需几十小时,因此,糖化过程是淀粉转化生产淀粉糖的关键步骤。

为了缩短反应时间同时提高酶的利用率,Chi-Bata于1978年首次提出了固定化酶的概念,但由于酶在固定化后活性部位被掩盖或是酶固定不牢等缺点,固定化酶并没有在淀粉行业中得到很好的应用。

近年来,由于酶工程技术的快速发展及膜分离技术的不断进步,一个新的概念——酶膜反应器,正在逐渐被人们熟知并且开始逐渐应用于淀粉行业[3]。

2.蛋白酶在蛋、鱼制品的应用

蛋白水解酶是一大酶类,其中每一种都具有高度的专一性,有选择地水解一种肤键,反应温度温和（50~60℃）反应时间与pH因要求不同而异。

典型的蛋白质分子约由20种氨基酸组成,有380个可被蛋白酶作用的肤键。

当蛋白质末变性时,肤键大多埋藏在三维结构的内部,它们不易被水解。

在食品工业中因抽提和热处理,三维结构被破坏,从而使酶水解蛋白质成为可能。

例如未变性豆蛋白质的溶解度低,所以口感粗糙。

研究表明,只需有8%的肤键被水解,其溶解增,

从而提高了它在食品工业中的有效利用。

水解过的蛋白质在食品中的第二个特性是能使油在水中的乳化液保持稳定,在肉园、鱼丸、香肠等产品里都可应用。

当控制大豆蛋白质水解度为4%时,其溶液起泡性最好,国内已研制出酶水解植物蛋白。

经酶水解,的蛋白质粘度可以降低,适当控制酶作用条件,还能有效地去除豆腥味。

利用葡萄糖氧化酶可以去除全蛋粉、蛋黄粉中存在的少量葡萄糖，防止产品褐变或产生异味，保持产品的色、香、味[4]。

海洋中许多鱼类因其色泽、外观或味道欠佳等原因，都不能食用，而这类水产却高达海洋水产的80%左右。

在肉类食品生产中，添加少量的木瓜蛋白酶可以分解胶原蛋白，软化肉品。

在生产鱼蛋白粉可以利用蛋白酶[5]；三甲基胺氧化酶可以脱腥除味，使鱼制品风味更佳。

3.酶用于啤酒生产

啤酒工业用糖化酶可增加发酵度、缩短糖化时间。

啤酒是以麦芽为原料，淀粉酶可液化、糖化淀粉、促进酵母的生产,进而生产啤酒、酒精等[6]。

麦芽中含降解原料生产可发酵性物质所必需的各种酶类。

由于麦芽制造时，原料（大麦）中淀粉呼吸损失，很不经济,因此酿酒厂常用大麦、大米、玉米等作为辅助原料来替代一部分麦芽，以致引起酶活力不足，使糖化不能充分，蛋白质降解不足，从而影响啤酒的收率与风味。

采用微生物淀粉酶、蛋白酶、β-淀粉酶、β-葡聚糖酶等酶制剂，可补充麦芽酶活力不足的缺陷。

特别是在用大麦作辅料或用发芽欠佳的麦芽时，由于其中含有粘性的β-葡聚糖，使麦芽汁难过滤，况且由于β-葡聚糖不溶于酒精，从而在啤酒中生成沉淀而不易滤清，采用β-葡聚酶处理就可使其分解而改善过滤操作。

原料糖化时添加糖化酶可增加发酵度，缩短糖化作用时间，可用于生产低热量啤酒。

采用中性蛋白酶可分解原料中蛋白质以增加麦芽汁中氨基酸含量，从而促进酵母发酵。

采用木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶或霉菌酸性蛋白酶则可使啤酒澄清，防止混浊，延长保存期。

蛋白酶已经广泛应用于食品工业中。

我们应与基因工程、蛋白质工程、发酵工程等相应技术与酶工程结合运用，让蛋白酶发挥其更大的作用。

相信将会成为未来健康食品加工的新主流[7]。

参考文献：

[1]彭志英.食品酶学导论[M].北京:

中国轻工业出版社,2002.1-2.

[2]唐芳琼,孟宪伟,陈东等.纳米颗粒增强的葡萄糖生物传感器[J].中国科学B辑,2000,30

（2）:

119-124.

[3]刘坤,张桂,赵国群酶膜反应器在淀粉糖行业中的研究应用[J],粮食与饲料工业,2010（9）:

34-37.

[4]吴华昌,邓静,吴晓莉,韩莎.蛋白质工程在改造工业用酶中的应用[J].四川轻化工学院学报,2004,17

（2）:

81-84.

[5]钱敏,白卫东.蛋白酶及其在食品工业中的应用[J].农产品加工学刊,2008,10（151）:

52.

[6]姜锡瑞,段钢.酶制剂在酿酒生产上应用技术[M].山东.山东食品发酵,2003,2（129）:

12-16.

[7]张今.分子酶学工程导论[M].北京:

科学出版社,2003.