食品添加剂酶制剂的应用与发展.docx

食品添加剂酶制剂的应用与发展 (一) 活化能极低催化高效 酶制剂是一种相对特殊的食品添加剂。它的主要成分是具有不同催化活性的酶蛋白。酶制剂是食品添加剂中发展迅速的行业, 这是由于酶用作催化剂具有以下独特的优点: (1) 可在常温常压和温和的酸、碱度下, 高效地进行催化反应, 有利于简化设备, 改善劳动条件和降低成本。 (2) 酶催化所需的活化能极低, 催化效率远比无机催化剂为高, 例如1克α-淀粉酶结晶, 在65℃15分钟可使两吨淀粉转化为糊精 (200万倍) , 若用酸水解, 须在140~150℃高压耐酸设备中进行1小时以上。 (3) 酶对作用底物有严格的专一性, 因此可以从复杂的原料中加工某一成分, 以制取所需的产品, 或者从某种物质中去除某一成分, 如橘汁中的苦味成分 (柚苷) 可用柚苷酶分解而不影响风味。有些光学异构体, 一般化学反应是很难区别的, 但利用酶可以从混合物中选择性地催化某一异构体, 如用于DL-氨基酸的拆分。 (4) 酶本身是蛋白质, 无毒, 对酸碱度较为敏感, 可以简单地用调节酸碱度、改变反应温度或添加抑制剂等办法来控制酶反应的进行。我国列入食品添加剂使用卫生标准GB2760-2007的酶制剂品种已有30多种, 而日本食品卫生法 (新法) 中, 作为食品添加剂的酶已达76种, 酶制剂在食品工业的许多领域得到了广泛的应用。 (二) 酶法是食品工业中的一种 1. 海藻糖的食品生产 淀粉糖工业上应用酶制剂已有数十年的历史, 淀粉加工用酶所占比例达到15%, 是酶制剂最大的市场。近年来淀粉酶类耐热性大大提高, 并通已过基因工程技术改善其品质。特别要提到的是一系列新的酶制剂的发现和应用, 如1995年已经工业化的酶转化淀粉生产海藻糖, 改变了先前从酵母等食物中抽提的生产方法, 生产成本大大下降。这种糖不仅耐酸、耐热、防龋齿, 还可抑制蛋白质变性和油脂酸败, 市场日益扩大。此外, 由于人们追求健康生活方式, 功能性低聚糖的销售激增, 仅日本目前的市场规模已达到100亿日元, 其中主要有通过β-呋喃果糖苷酶生产的乳果低聚糖, 通过半纤维素酶生产的木糖低聚糖和通过半乳糖酶生产的半乳糖低聚糖。目前市售的低聚糖具有低热量, 低甜度和防龋齿等功能而受到消费者欢迎, 以后更多的品种将被发现和利用, 如能激活免疫力, 抑制癌症的通过唾液酸酶生产的神经节苷脂低聚糖。 2. 分离大豆中的脂肪酶 油脂是人类食品的主要营养成分之一, 可赋予食品不可缺少的风味, 而且用酶法生产有益健康的油脂的正逐步应用成熟, 如用DHA等高度不饱和脂肪酸作为食品的原材料所制作的食品销售额已达400亿日元。酶法生产DHA可用来源于酵母的脂肪酶, 作用于鱼油的DHA (己二酸二己酯) 的甘油酯成分进一步进行缩合反应和转酰基反应, 以使DHA浓缩, 使DHA含量达50%以上。在油脂工业领域中令人瞩目的新应用是通过磷酯酶A2对油脂的脱胶。在食用植物油尤其是大豆油的精炼中, 为了得到令人满意的风味质量, 确保充分的储存稳定性, 并且有利于以后工序的进行, 需要从大豆粗油中分解除去卵磷脂和脱脂卵磷脂, 即脱胶, 并且脱胶工序需要能够高效地使植物油中的磷脂含量降低到10ppm以下。与化学法相比, 用酶法脱胶可使脱胶过程在含水量低的条件下高效进行, 节约单位处理成本并适于后续工序的精制, 如图1所示。 3. 蛋白质的分解 蛋白质在食品加工中, 不仅具有营养的功能还具有各种物理功能, 提高这类功能将会增加其附加值, 要达到这个目的需要利用蛋白酶类。为了以蛋白质水解后的产物作为生产氨基酸系列的调味品, 就必须把蛋白质彻底分解为氨基酸。近年来来源于霉菌的含有肽酶的优质蛋白酶已上市销售。这种蛋白酶的分解率比传统上用盐酸的分解率低, 氨基酸呈味力也较弱, 但如果与其他调味品相配合通过短肽给予鲜味和掩盖苦味, 就具有许多优点, 而且低分子肽比氨基酸和蛋白质更易消化和吸收, 适于生产老人食品和胃肠道营养剂。使用自动生物反应罐进行酶法连续生产, 从大豆蛋白到肽类的得率可达到85%以上。转谷氨酰氨酶作用于蛋白质时, 能使各种赖氨酸残基和谷氨酰胺残基组成架桥的蛋白质, 因而提高碎肉加工中的各种性能, 如增强弹性、防止开裂和粘性。 4. 制剂和淀粉酶 在崇尚天然追求健康的背景下, 全世界生产面包使用的酶制剂正逐年增加。使用酶制剂可使面包更柔软, 抑制淀粉老化, 延长保存期。现在面包厂为了改善揣好的生面团中各成分的性质, 使用了各种酶制剂, 主要是淀粉酶, 蛋白酶, 半纤维素酶, 葡萄糖氧化酶, 抗坏血酸氧化酶等。在欧洲, 用从豆类提取的脂肪氧合酶用为漂白剂和用基因工程技术生产的淀粉酶作抗老化剂。一般在面包上使用复合的酶制剂, 如半纤维素酶和淀粉酶, 其使用量是面粉量的50ppm。半纤维素酶