蛋白酶及其在食品中的应用

1997年第1 44 工 ，壶 15 ，杭州食靠科技 年第 期 总第 期 、 ／ · · ：：：：：：：：：： 蛋白酶及其在食品中的应用 崔东善 (黑龙江省三江食品公司) ．． ．． ．． ．． ．． ．． ：：：：：：：：：：：：：：：：：： 一 、前 言 酶是由生物活细胞产生的具有催化功能的蛋白质。它高效 、专一、稳定，本身无毒、无味、无 臭，不会损害食品价值。由于对底物严格的专一性，即使成份复杂的原料也不会引起额外的生 化反应，酶反应所要求温度(≤100℃)、pH(3--10)和压力(常压)等条件相当温和，用量少(≤ 2 底物)却使反应迅速，故食品加工的能耗、工艺难度大大降低．酶对于食品的色泽、风味和组 织结构可起到显著的改善作用。对于一些食品中存在的有害物质如氰化物、亚硝酸、单宁、乳 糖、寡糖半聚糖、植酸、合成化学防腐剂等，酶可以加以清除，同时有助于食品中营养成分的保 存及消化吸收，从而对人体起营养保健作用．对于细菌微生物普遍的多糖细胞壁结构可以催化 其水解，彻底破坏生物的细胞膜保护层，导致微生物的死亡 在不加合成防腐剂的食品中酶制 剂可有效防止食品腐败，大大延长货架期 酶反应有良好的可控性：高温低温、物料脱水、极端 的pH、底物改性、电离辐射等可有效控制酶制剂的催化活性、底物反应程度，响应迅速．选择最 佳的酶作用环境参数：温度、时间、pH、酶浓度、水含量、底物浓度等将使酶制剂在最短的时间 内发挥最有效的作用，获得最佳品质与产量。 酶的种类很多。食品应用中最重要的一类酶是蛋白酶。 二、蛋白酶 目前，在干酪生产、肉类嫩化和植物蛋白质改性中都大量地使用蛋白酶。此外，胃蛋白酶、 胰凝乳蛋白酶和氨肽酶都是人体消化道中的蛋白酶，在它们的作用下，人体摄入的蛋白质被水 解成小分子肽和氨基酸 血液吞噬细胞中的蛋白酶能水解外来的蛋白质，而细胞中溶菌体含有 的组织蛋白酶能促使蛋白质的细胞代谢。 蛋白酶催化的最普通的反应是水解蛋白质中的肽键： x-N^- C-C-N盼2 y 0 静R2 最早的蛋白酶分类 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 是根据酶的来源．木瓜蛋白酶、无化果蛋白酶和菠萝蛋白酶都是来 自植物；胰蛋白酶来自胰脏}胃蛋白酶和凝乳蛋白酶来自胃．以后又根据作用模式将蛋白酶分 为肽链端解酶和肽链内切酶。肽链端解酶从肽链的一个末端开始将氨基酸水解下来．它还可 以再分成羧酶和氨肽酶．前者的作用是从肽链的羧基末端开始，而后者是从氨基酸末端开始． 肽链内切酶从肽链的内部将肽链裂开． - 另一种分类方法将蛋白酶分为酸性蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶三大类． 维普资讯 http://www.cqvip.com t 16· 杭州食品科技 1997年第1期 总第 44期 在食品加工中常用的蛋白酶如下t ‘ 1·胃蛋白酶：胃蛋白酶最显著的特征是在胃酸这样的环境中具有很高的活力，甚至在 pH =1时仍保持有相当的活力，而其它的酶和蛋白质在这样的条件下则早已变性．胃蛋白酶是从 其前体胃蛋白酶元转变而来，在pHi5的条停下，由氢离子或已有的胃蛋白酶将酶元脱去一 段低分子量的肽而激活成有活性的蛋白酶． 2．胰蛋白酶：胰蛋白酶 是胰脏分泌的主要蛋白酶之一．胰蛋白酶元在肠道中经肠激酶或 已有的胰蛋白酶的作用，除去一个六肽片断而成胰蛋白酶．有钙离子存在时可加速胰蛋白酶元 转化为胰蛋白酶的过程．胰蛋白酶最适pH值范围为7—9． 3·凝乳酶：凝乳酶存在于犊牛的第四胃中，由凝乳酶元转变而成．在pH5时，由已有的凝 乳酶催化而激活，但在pH2时主要是 H 离子的激活作用．凝乳酶也是内肽酶。 4．木瓜蛋白酶：木瓜蛋白酶是番术瓜胶乳中的主要蛋白酶，在pH5的介质中具有很好的 稳定性，pH<3或>11时稳定性显著降低．最适pH值因底物而异．一般在5—7范围内，与其 它蛋白酶相比，热稳定性较高，专一性较宽． 5．菠萝蛋白酶：菠萝汁中台有很强的蛋白酶，从果汁和粉碎的茎中可以提取得到，是一种 糖蛋白质一对底物的专一性也较宽，最适 p}I值范围6—8． 6一无花果蛋白酶：无花果胶乳中台有丰富的蛋白酶，一只新鲜的10--15克重的无花果中 可制得1OO一150毫克酶制荆。无花果蛋白酶对底物的专一性也较宽，在pH6—8时最稳定，最 适pH值很大程度上取决于底物．以酷蛋白为底物时，在pH一酵活力曲线上在pH6．7和9．5两 处有峰值，以弹性蛋白为底物时，最适pH值为 5．5。 7．微生物蛋白酶：微生物是蛋白酶的重要来源，细菌、酵母菌和霉菌都会有多种蛋白酶，已 经相当规模地用于食品工业中．食品加工中应用的重要微生物酶都是胞外酶． 三、常用蛋白酶的来源及在食品中的应用[见裹(一)] 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1 常用蛋白酶的来源及在食品中的应用 来 源 食品应用 1．菠萝蛋白酶 菠 萝 植物蛋白酶嫩化肉；抗冷冻牛肉；提高从动物和 植物提取油和蛋白质的得率；控髑和改良蛋白质 2．无花果蛋白酶 无花果 的功能性质；制备水解蛋白质；改进鱼蛋白质加 工；改进曲奇饼干和维夫饼干的质量；提高麦芽 3．术瓜蛋白酶 木 瓜 中淀粉酶的活力}改进热谷物、腌泡汁 ．^黑曲霉 改进面包的额色、质构和形态特征；控制面团漉 4．霉菌蛋白酶 变性质；嫩化肉；改进干燥乳的分散性；蒸发乳的 b ． 米曲酶 稳定性和涂抹用于千酪的潦沫性能 a．枯草杆菌 改进饼干、雏夫、薄蛩蛋糕和农果蛋糕的风眯、质 5．细菌蛋白酶 构和保截质量}帮肚氢中水分的蒸发；帮助在藏 b ． 地衣芽孢杆菌 糖生产过程中的过滤 猪或其它动物的 牛胃蛋白酶被用作为凝乳酶的取代品和乳凝结 6 ． 胃蛋白酶 胃 剂 ；生产水果蛋白质 维普资讯 http://www.cqvip.com 杭州食品科技 1997年第 1期 总第 44期 ·l7· 7．胰蛋白酶 动物胰 抑制乳的氧化风味，生产水解蛋白质 反刍动物的第 在制造干酪时 ，将乳凝结；在干酪成熟过程中，帮 四胃 18．粗制凝乳酶 b．内寄生虫 助形成风味和质构；惯用的动物(牛)粗制凝乳酶 c．毛霉属 中的主要成份是凝乳酶、胃蛋白酶和胃分解蛋白 酶；微生物粗制凝乳酶取代动物粗制凝乳酶 d．徽小毛霉 四、蛋白酶对食用蛋白质的改性 蛋白酶催化蛋白肽的脱酰胺水解，这与化学脱酰胺作用相似，并在反应中改变了蛋白质的 电荷分布。食用蛋白质受蛋白酶作用后，其大分子被水解切割成小分子的肽．功能性质发生了 变化，有利于食品加工的需要。 1．碱性蛋白酶的改性作用。为了改善食用蛋白质的功能性质，研究人员采用碱性蛋白酶对 牛奶酪蛋白质、大豆球蛋白质和小麦谷蛋白在50"C条件下进行改性。结果表明，碱性蛋白酶对 食用蛋白质具有良好的脱酰胺水解作用，能有效改善食用蛋白质的功能性质 2．酸性蛋白酶的改性作用 胃蛋白酶、凝乳酶是两种酸性蛋白酶，其作用功能基本相同。这两种酶能对食用蛋白改性， 以增加蛋白的凝乳性．这两种酶曾被用来对牛奶复台酪蛋白质改性，旨在提高蛋白质的凝乳性 能，增加奶酪生产的产量和效率。 3．中性蛋白酶的改性作用 用中性蛋白酶对大豆蛋白质进行改性。结果表明：经改性后，大豆分离蛋白质的水溶性、乳 化性、起泡性等功能性质大大改善。 五、酶水解应用于食品蛋白质 由脱脂大豆粉加工的等电点可溶水解蛋白质，由于在酸性条件下可以溶解。因而可以添加 到果汁等酸性饮料中，以提高营养价值和改善风味。 为了除去脱脂大豆扮中的寡糖和豆腥味成分，可以采取图(一)所示的四步清洗工艺．最后 得到蛋白质含量达 7O 的(以干物质计)浓缩大豆蛋白质．然后在pH8条件下用微生物蛋白酶 的酶制剂水解浓缩大豆蛋白质，根据pH-stat法原理控制水解度(DH)在 l0 左右[见图(二)]． 从酸洗和酶术解的联合工艺，可以从脱脂大豆粉回收65 的蛋白质。在酶水解工艺中，蛋白质 回收率达到75 。蛋白质的其余损失是由于酸洗时带走了一部分在低pH时可溶的蛋白质． 田(一) 在等电点分步清洗脱膳大点粉 熏盼 譬盲> 维普资讯 http://www.cqvip.com ·l8· 杭州食品科技 1997年第1期 总第 44期 嗡 围(= ) 生产无苦味、可溶性水解大豆鼍白质的 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 围 水解大豆蛋白质除了添加到酸性饮料中外，还可以应用在西式火腿加工中，以取代一部分 肉类蛋白质．营养研究表明，水解大豆蛋白质的消化率 生产价值和蛋白质净效系数与未处理 的大豆蛋白质没有显著的差别． 2．提高蛋白质的回收率 在应用蛋白质酶水解技术时，在一些场合下，首先考虑的是使蛋白质的性质改变，以适合 于某种特殊应用的需要；而在另一些场合下，首先考虑的是提高蛋白质的回收率或提高产量． 将酶水解技术应用于生产豆乳就是一个很好的例子． 加工豆乳的传统方法是先将大豆浸泡过夜，然后研磨、煮沸和过滤或离心。豆奶的成分是 随加工条件而变化的，其蛋白质的含量为1—4 ，而脂肪含量为0—1．9 ．在豆乳工艺中应用 蛋白酶能提高产量，这已引起食品科学家浓厚的兴趣．图(三)是酶法生产豆乳的工艺流程图 ( 实验室 17025实验室iso17025实验室认可实验室检查项目微生物实验室标识重点实验室计划 规模)。 l0Dg全脂大豆粉一 lOOg水— I酶反应,30--60州n + 巴氏杀菌90_c，los ● 离 心 ● 液体 一残 渣 维普资讯 http://www.cqvip.com 抗州食品科技 1997年第l期 总第d4期 ·19· 圉(---) 酶法生产豆乳(实验宣规模) 除了蛋白酶外，其它的永解酶，例如纤维素酶、果胶酶和淀粉酶等也曾经与蛋白酶一起被 应用的酶法生产豆乳工艺中 表(二)比较了酶法工艺和传统工艺的产量。在酶法工艺中采用 先蛋白酶后果胶酶的两步酶反应流程。表(二)中的数值是以相同的豆乳总体积为基础进行计 算的。酶法工艺能显著地提高产量的机制以及它在工业化规模上的可行性还有待于更进一步 的研究。 表(二) 酶法豆乳工艺和传统工艺产量的比较 酶法工艺(两步酶反应 成 分 传统工艺(两步水提取) 一 蛋白酶和果胶酶) NX6．25 1．38 3．31 糖 1．77 1．76 脂肪 O．5O 1．17 灰分 O．7O 。 O．60 ％千物质 4．46 6．80 蛋白质酶法水解还有许多重要的应用，例如，从油料种子加工分离蛋白质；制备浓缩鱼蛋 白质；改进明胶生产工艺；凝乳酶和其它蛋白酶应用于千酪生产；从加工肉制品的下脚料—— 骨回收蛋白质和对猪(牛)血蛋白质进行酶法改性脱色等。 另外，在昆虫学方面也有应用例子 例如，大豆粉经过一般烘烤能为杂食性和许多多食性 昆虫所接受，但用来饲养寡食性的家蚕还必须经过正已烷和乙醇的抽提才能获得最好的取食 效果。经过这些处理的大豆粉饲养单食性的三化螟，仍然产生拒食反应，只有经过水解，融成水 解大豆以后，才能为三化螟幼虫接受。 六、蛋白酶作为食品添加剂 蛋白酶可以作为食品添加剂用来改善食品的质量，以蛋白酶为主要成分配制的肉类嫩化 荆就是一十例子。 从宰杀老龄的动物得到的肉类，经烧煮后口感粗糙和坚硬。肉类中存在着一定的数量的胶 原蛋白质，胶原蛋白质中的交联数目和强度随动物年龄的增加而提高，这可能是导致肉类质量 下降的原因。肉类嫩化剂的主要成分是蛋白酶和盐，其中使用最多的蛋白酶是木瓜蛋白酶。虽 然在蛋白酶的作用和嫩化荆的效力之间的关系方面作了很多的研究工作，但是仍然有许多理 论问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 没有搞清楚。例如，植物蛋白酶、动物蛋白酶和微生物蛋白酶对肉类蛋白质中的胶原蛋 白质和弹性蛋白质究竟有没有活力?但是根据感观评定和剪切力测定的数据，可以充分地肯定 以木瓜蛋白酶为主要成分的肉类嫩化剂对肉类的嫩化效果．适合于配制肉类嫩化剂的蛋白酶 必须具有较高的耐热性，这是因为嫩化剂的作用主要发生在当肉类被烧煮，温度逐渐上升，而 酶还没有完全失效之前的这个阶段。显然，烧煮能导致肉类结缔组织中胶原蛋白质和弹性蛋白 质变化，而蛋自酶较易作用于变性的胶原蛋白质和弹性蛋白质。木瓜蛋白酶在60--65"(2时使 胶原蛋白质增溶的速度最快。 啤酒在低温条件下(10"C以下)保藏产生浑浊是经常发生的现象。混浊物质主要由蛋白质 (15—65 )和岛酚类化合物(10-35 )构成，除此之外，还有少量的碳水化合物．(转第22页) 维普资讯 http://www.cqvip.com · 22 杭州食品科技 1997年第 l期 总第 44期 有又能理气或活血、消散淤血疙瘩等。它能增强肾上腺皮质功能 ，抗炎，护肝，提高机体的抵抗 力；对多种慢性血液病均有良好的疗效。它含有多种丰富的氨基酸和维生索等，故对人体有补 益作用，能防病保健强身。 因此传统中医药膳制成美味营养滋补特殊风味保健疗效的药膳罐头是可行的。 3．2 药膳是我国中医学的宝贵药材之一，传统中医就十分重视用药膳进行保健疗效工 作。近几年，随着生活水平的提高，人们对养生保健、健康长寿的要求日益迫切。世界性环境污 染．生态平衡等问题，使“人类回归自然 的呼声日高，人们日益青睐天然药物和传统药物。据经 济界有关人士透露，一场世界性疗效食品消费浪潮正在兴起，我国药膳在国内、国外市场日超 走红。行家认为，本世纪来和下世纪初药膳食品将被世界人口绝大部分所接受。我国是药材大 国．园地制宜开发利用大众化药膳市场前景十分广阔。我们研制参杜乌鸡等药罐头是大有作 为，市场潜力很大。 3．3 要成功开发滋补药膳罐头，需在中攻学理论和专家指导下，进行市场调查，合理选择 中药和食物，避免药物与药物、药物与食物的畏反问题。要取食物之性。用食物之味，食借药力， 药助食威，具有相辅相成的色香味良好，营养价值高，又能保健强身。防病治病，延年益寿的药 膳罐头食品。 3 d 生产参杜乌鸡等药膳罐头过程中。要严防原料、半成品与铜、铁、铜工具器接触，特别 煎熬中药需用不锈钢锅或陶瓷砂锅。 3．5 生产参杜乌鸡等药膳罐头在反压冷却时，要严格控制反压，反压过高易产生瘪罐，反 压过低易产生突角。 ’ 3．6 参杜乌鸡药膳罐头对镀锡薄钢板的腐蚀性很强，避藏容器不得采用镀锡薄钢板的索 铁罐，而要抗硫涂料铁空罐、玻璃瓶罐、铝罐或蒸煮袋。 3．7 参杜乌鸡药膳罐头贮藏一段时间，若发现鸡皮黑点问题必须在罐头里加复合磷酸盐 及乙二胺四乙酸二钠(E．D．T 二钠)，另要把好原料关。 (接第 19页)减少啤酉混浊现象的一个方法是添加蛋白酶，以除去啤酒中的蛋白质。在啤酒制 造过程中，当过滤除去酵母后，啤福中已不存在蛋白酶的活力，通常可以在啤孵巴氏杀菌之前 加入蛋白酶，经常使用的是木瓜蛋白酶。由于木瓜蛋白酶具有很高的耐热件，因此在啤酒经巴 氏杀菌装瓶后，酶活力仍有残存的可能。如果采用微孔过滤技术代替巴氏恭菌，那么酶活力残 存的可能性就很小。近年来开始研究用固定化术瓜蛋白酶处理啤酒，使啤薄中的蛋白质降解以 减少混浊现象的出现。采用固定化酶具有以下的优越性：如果将酶处理安排在啤酒巴氏杀菌之 后，那么利用固定化酶能比较精确地控制蛋白质降解程度的性能，使啤酒中保留一些蛋白质， 这对于稳定啤循泡沫是十分有利的。 维普资讯 http://www.cqvip.com