酶在動物性食品加工中的應用

酶在動物性食品加工中的應用第1頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二主要內容酶在肉制品加工中的應用酶在水產品生產中的應用酶在乳制品工業(yè)中的應用酶在蛋制品加工中的應用第2頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二一、酶在肉制品加工中的應用1、蛋白酶水解物的生產應用食品中蛋白質的水解通常是為了提高營養(yǎng)價值、改善食品品質、增加溶解度、降低起泡性或凝聚性、改善乳化性、除去異味以及毒性物質等。蛋白質隨著水解程度的提高而逐漸形成胨、肽、氨基酸等混合物。第3頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二用酸法和堿法水解蛋白質至少有100多年的歷史，酸或堿水解能破壞L-型氨基酸，形成D-型氨基酸，產物復雜，蛋白質的營養(yǎng)損失比較大。與酸法和堿法比較，酶法水解效率高，而且條件溫和，在營養(yǎng)成分的保留上有著不可比擬的優(yōu)點。第4頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二水解蛋白質所用的酶為蛋白酶動物蛋白酶：胰蛋白酶、胃蛋白酶水解效果好、但價格高、副反應多植物蛋白酶：木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶水解效率低、反應周期長、受外界因素影響大、成本高微生物蛋白酶：堿性蛋白酶、中性蛋白酶酶活性高、可以通過工業(yè)化生產得到。價格低廉第5頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二蛋白質酶水解物的功能性質在蛋白質水解過程中，蛋白質分子發(fā)生很大變化：可解離的基團（NH4+，COO-）數目的增多；親水性及靜電荷數的增加；分子內部的疏水性殘基暴露；功能性質如溶解性、黏度、乳化作用、起泡性、凝膠性及風味等發(fā)生變化第6頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二蛋白質酶水解物在較大范圍的pH、溫度、氮濃度和離子強度條件下具有較好的溶解性能。蛋白質酶水解物的乳化性質可以通過控制水解度得以改善，但高度水解的蛋白質的乳化能力急劇下降，乳化穩(wěn)定性差。蛋白質酶水解物的黏度和蛋白質相比明顯下降，在受熱情況下不發(fā)生膠凝變性，熱穩(wěn)定性好。蛋白質在水解達到一定程度時產生苦味肽?？辔峨亩己幸恍╅L鏈烷基側鏈或芳香側鏈，疏水性較強，通過控制水解度可以降低苦味肽的產生量。第7頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二蛋白質酶水解物的應用蛋白質酶水解物由于其理化性質有所改善，應用范圍大大拓寬。蛋白質在等電點時的溶解度很低，限制了它作為營養(yǎng)強化劑的應用，而蛋白質酶水解物在等電點時溶解度增加，常用于水果飲料的蛋白質強化。第8頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二這種溶解性增加的性質對于低過敏性嬰兒食品和含水解物營養(yǎng)食品的加工是非常重要的。因為在強化蛋白水解物的營養(yǎng)食品中經常要強化一些礦物元素，故要求蛋白質水解物在高離子強度下應保持穩(wěn)定。蛋白質酶水解物與蛋白質相比，粘度降低，這種流變學性質的變化使加工變得容易，如輸送、攪拌、噴霧干燥工藝的實施。第9頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二蛋白質酶水解物作為優(yōu)質的氮源，在營養(yǎng)保健方面對人類具有非常強的吸引力。由于蛋白質酶水解物已經經過酶消化，主要成分為小肽，與蛋白質相比更易消化吸收。而且由于其分子量較低，其致敏性與蛋白質相比比較明顯下降，當肽分子量小于2000時過敏性基本消失，使其在醫(yī)藥食品中獲得廣泛應用，如可用來補充各種原因引起的營養(yǎng)不良患者的營養(yǎng)，也可用于運動員食品，補充消耗的體力。第10頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二2、明膠的生產應用以新鮮牛皮和豬皮為原料，采用全套不銹鋼設備，嚴格篩選鮮骨皮，通過反復洗浸、脫脂中和、蒸煮液化、滅菌過濾、濃縮烘干等幾十道工序流水線制成。生產出的明膠為一種無味、無色（略帶淺黃色）、半透明、堅硬的非晶態(tài)物，不溶于有機溶劑，吸水性強、粘度高。第11頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二明膠是肽分子聚合物質，是膠原蛋白質的水解產物，所以可作為一種添加劑，我們生產的食用明膠因其具有許多獨特的理化性能和較高的營養(yǎng)價值，富含人體必須的18種氨基酸，它可以直接制成濃湯、肉皮凍子、肉食罐頭，水晶凍、色拉、蛋黃汁、糖霜、奶油糖、香味醬、巧克力、飲料、啤酒等供人們食用。第12頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二工業(yè)明膠為無色至淡黃色透明或半透明等薄片或粉粒。無味，無臭。在冷水中吸水膨脹。廣泛用于紡織、印刷、印染、塑料、電子、國防、航空，砂布砂紙、火柴、墨、橡膠填料、工藝品粘貼、木器家具、皮革上光、染織上漿、冶金鍍液、紙鈔涂質、化妝發(fā)膠等工業(yè)和部門中。其中有用于提取水解動物蛋白質的低粘度低灰份的工業(yè)明膠，還有專用于飼料添加劑的工業(yè)明膠。

第13頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二近幾年，中國對酶法提取明膠的研究主要集中在食品領域。用堿法生產明膠污染太大，用酶法替代堿法在國內外研究越來越多。國外近幾年已經申請了不少相關專利，并呈增加趨勢。中國早在1990年就有相關的專利。第14頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二專利的方法是：首先將預處理后切碎的動物皮塊加入脂肪酶、酶激活劑和堿性蛋白酶于36-42℃進行酶??；然后將底物中加入氫鍵斷裂劑和交聯斷裂劑或用堿處理法進行膠解；最后在pH為3.5-6.5，65-75℃提膠，生產周期較傳統(tǒng)方法大大縮短，專利未提供最后產品性能的信息。第15頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二3、肉類的嫩化肉的嫩度對消費者來說是一個重要的質量指標，受到屠宰操作中諸多因素的影響。屠宰后立即銷售的肉質量是不高的，因為動物尸體要在良好的貯藏條件下有足夠的掛置時間來產生充分的嫩度和風味，這個過程稱為宰后肉類的成熟。經過成熟，肉類得到嫩化，主要是由于肌肉中內源酶的作用。為了加快成熟速度，通過外源酶改善肉的嫩度在生產中也逐漸得到一定的應用。第16頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二內源酶（1）在中性pH下有活性的蛋白酶

鈣激活酶，最重要的肌肉蛋白酶，被認為在促進肌原纖維削弱中有著顯著的地位。具有兩個主要同源型鈣激活酶（鈣激活酶Ⅰ）和m鈣激活酶（鈣激活酶Ⅱ）。另外，肌肉中同時存在一個天然的蛋白抑制劑-鈣蛋白酶抑制蛋白，共同構成鈣激活酶系統(tǒng)。第17頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二（2）在酸性pH下有活性的蛋白酶溶酶體蛋白酶（包括內肽酶和外肽酶）歷史上稱為組織蛋白酶，被廣泛研究。與肉的成熟最相關的內肽酶是組織蛋白酶B、D、H、L。組織蛋白酶D在pH5以下最有效，但在環(huán)境溫度以下對完整肌原纖維的活性很低，因此對冷藏條件下肉的成熟沒有作用第18頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二組織蛋白酶B能削弱肌原纖維的Z盤、M線及A帶，肌動蛋白和肌球蛋白被優(yōu)先降解。組織蛋白酶H能降解肌球蛋白，對完整肌原纖維沒有明顯作用。組織蛋白酶L是溶酶體酶中削弱肌原纖維方面最有效的。在pH4.5-5最有效，能降解肌原纖維蛋白如肌球蛋白的輕鏈和重鏈、肌動蛋白、原肌球蛋白、伴肌動蛋白、肌聯蛋白和-輔肌動蛋白。第19頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二向僵直狀態(tài)的細肉條中添加過量的鈣離子，足以激活m鈣激活酶，能加快成熟，并且在24h的處理時間內達到完全嫩化。鈣蛋白酶可以參加到成熟的前階段中，但是組織蛋白酶在成熟過程的后期顯得更有效。pH的下降使溶酶體的穩(wěn)定性降低，從而使酶泄露到基質中，并且最終進入胞外空間。電刺激可以引起pH的快速和較早下降加快了溶酶體酶的釋放，可能對嫩度改善有作用。第20頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二外源酶粗制木瓜蛋白酶由于安全和廉價的原因，作為肉的嫩化劑應用是最廣泛的。這種酶從干燥的膠乳制得，以粉狀銷售，在世界的許多地方都生產。菠蘿蛋白酶、無花果蛋白酶和某些其他的蛋白酶盡管對降解結締組織有更高的效率，但它們的生產成本都更高或安全性沒有木瓜蛋白酶好。第21頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二木瓜蛋白酶對于肌原纖維蛋白在40-70℃有最強的活性，這個溫度范圍是在煮制過程中的，而在冷卻肉中幾乎沒有蛋白水解活力。在60℃以上的溫度，膠原纖維開始變性并變得易于被木瓜蛋白酶降解，而且在70℃附近斷裂最多。第22頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二應用外源酶處理肉可采用幾種方法：①撒粉②蘸③浸泡④混合⑤多針注射⑥血管泵注第23頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二二、酶在水產品生產中的應用1、脫乙酰酶甲殼素，又稱幾丁質，廣泛存在于甲殼類動物及昆蟲的外殼，真菌的細胞壁中也大量存在，是自然界產量僅次于纖維素的第二大生物有機資源，它由N-乙酰氨基-D-葡萄糖單體通過-1，4-糖苷鍵連接而成的直鏈高分子化合物。第24頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二當分子中的乙?；徊糠只蛉棵摮?，生成所謂的殼聚糖，成為N-葡萄糖胺。第25頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二殼聚糖分子中有大量的游離氨基，分子中帶正電荷，化學性質活潑，易于對其進行各種化學修飾，并且易溶于中性及酸性水溶液中，因而有廣泛的應用價值。例如用于污水處理、飲用水及飲料的澄清、食品的防腐劑、增稠劑、穩(wěn)定劑等，另外據報道，殼聚糖還有許多保健功能，可以作為膳食纖維添加到食品中。第26頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二甲殼素脫乙酰酶（CDA）能催化水解甲殼素分子上的乙?；?，可以利用它代替現有的濃堿熱解法生產高質量的殼聚糖。這不但可以解決目前殼聚糖生產中的環(huán)境污染問題，而且可以生產出用化學法不能解決的殼聚糖產品質量問題，因此該酶具有重要的工業(yè)應用潛在價值。第27頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二2、甲殼素酶和殼聚糖酶殼聚糖由于水溶性差，其應用受到一定的限制，今年來發(fā)現殼聚糖降解產物即甲殼低聚糖具有獨特的生理功能，水溶性好，更利于人體吸收，在食品工業(yè)中可作為食品添加劑。因而篩選產甲殼素酶、殼聚糖酶的微生物，用酶法制備甲殼低聚糖已成為目前研究熱點。第28頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二甲殼素酶為復合酶體，主要包含兩種酶，兩者相互協同作用。甲殼素酶隨機降解甲殼素，生成甲殼二糖及少量的甲殼三糖；N-乙酰葡萄糖胺酶，也稱為甲殼二糖酶，水解甲殼二糖生成N-乙酰葡萄糖胺第29頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二殼聚糖酶是專一性降解殼聚糖的水解酶，這種酶對膠態(tài)甲殼素不水解，但是能夠降解完全脫乙?；臍ぞ厶?。分子量在10000-50000，最適pH為4.0-8.0，最適溫度為30-70℃，等電點在8.0-10.1，對底物有一定專一性，產物為聚合度為2-4的殼寡糖。第30頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二根據酶解產物不同殼聚糖酶可分為內切酶和外切酶。內切酶作用方式是隨機切斷殼聚糖鏈，產生分子量較小的低聚糖，適合于制備殼低聚糖。外切酶從糖鏈的非還原末端逐個切下單糖殘基，產物為氨基葡萄糖。第31頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二3、卡拉膠酶

卡拉膠被廣泛應用于食品、醫(yī)藥、化工等工業(yè)，目前從海洋來源的麒麟菜、沙菜中提取的卡拉膠仍沿用酸堿法，而且在高溫下進行，反應復雜，并造成污染。卡拉膠除用作食品添加劑外，降解產物不同鏈長的卡拉膠在臨床上應用其抗凝血性，毒性小。因此，采用酶法降解卡拉膠具有重要的學術價值和廣闊的應用前景。微生物來源的卡拉膠酶的生產菌種包括海洋細菌，食鹿角菜交替單胞菌和噬纖維菌屬的細菌等。第32頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二4、轉谷氨酰胺酶轉谷氨酰胺酶（TGase）或稱為蛋白質-谷氨酰胺--谷氨酰胺基轉移酶是一種能催化多肽或蛋白質的谷氨酰胺殘基的-羥胺基團（?；墓w）與許多伯胺化合物（?；荏w）之間的酰基轉移反應的酶，其中?；荏w包括蛋白質賴氨酸的-氨基。當不存在伯胺底物時，水會成為?；氖荏w，從而催化谷氨酰胺殘基的脫氨反應。TGase可以通過胺的導入、交聯以及脫胺三種途徑改性蛋白質。第33頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二轉谷氨酰胺酶在水產品加工中的應用用轉谷氨酰胺酶處理魚糜制品可增加魚糜的硬度，隨著酶制劑添加量的增加，魚糜制品的硬度也顯著提高。轉谷氨酰胺酶對魚糜制品的彈性也有影響，隨著酶制劑添加量的增加，魚糜制品的彈性也顯著提高。添加轉谷氨酰胺酶可以提高魚糜制品的硬度和彈性，使魚糜達到優(yōu)質魚糜的要求。第34頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二三、酶在乳制品工業(yè)中的應用在歐美，牛奶和干酪是主要的食品之一，產量和人均消費量都很可觀。中國隨著人民生活水平的提高，以及消費觀念的改變，對牛奶和干酪等奶制品的需求成上升趨勢。在乳制品加工中不管是內源酶還是外源酶，與乳制品的生產與質量有密切關系。第35頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二目前在乳制品工業(yè)中起重要作用的酶主要有凝乳酶、蛋白酶、乳糖酶、脂肪酶、過氧化氫酶等。主要用于對乳品質量的控制，改善干酪的成熟速度，以及對廢液乳清的處理。第36頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二1、乳品中的內源酶與乳品質量牛乳中酶的來源有三個：乳腺分泌擠乳后由于微生物代謝生成白血球破裂牛乳中酶種類很多，但與乳品生產有關的主要為水解酶類和氧化酶類。第37頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二水解酶類（1）脂酶：牛乳中的脂酶至少有2種，一種是只附在脂肪球膜上的膜脂酶，它在常乳中不常見，在末乳、乳房炎乳及其他一些生理異常乳中常出現。另一種是存在于脫脂乳中與酪蛋白相結合的乳漿脂酶。第38頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二脂酶的分子量一般為7000-8000，最適溫度為37℃，最適pH為9.0-9.2。鈍化溫度至少80-85℃。乳脂肪在脂酶的作用下水解產生游離脂肪酸，使牛奶帶上脂肪分解的酸敗氣味，這是乳制品特別是奶油生產上常見的問題。為了抑制脂酶的活性，在奶油生產中一般采用不低于80-85℃的高溫或超高溫處理第39頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二（2）磷酸酶：酸性磷酸酶，存在于乳清中堿性磷酸酶，吸附于脂肪球膜處堿性磷酸酶的最適pH為7.6-7.8，經60℃、30min或71-75℃、15-30s加熱后可鈍化，可以利用這種性質來檢驗低溫巴氏殺菌法處理的消毒牛乳的殺菌程度是否完全。第40頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二（3）蛋白酶牛乳中的蛋白酶來自乳本身和污染的微生物。多為細菌性酶，使蛋白質水解后形成蛋白胨、多肽和氨基酸。其中由乳酸菌形成的蛋白酶，在干酪中有非常重要的意義。蛋白酶在75-80℃溫度中即被破壞，在70℃以下可以穩(wěn)定耐受長時間加熱，在37-42℃時，在弱堿性環(huán)境中作用最大、中性及酸性環(huán)境中作用減弱。第41頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二氧化還原酶（1）過氧化氫酶牛乳中的過氧化氫酶主要來自白血球的細胞成分，特別在初乳和乳房炎乳中含量較多，利用對過氧化氫酶的測定可判定牛乳是否為乳房炎乳或其他異常乳。經65℃、30min加熱，95%的過氧化氫酶會鈍化；經75℃、20min加熱，則100%鈍化第42頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二（2）過氧化物酶過氧化物酶是最早從乳中發(fā)現的酶，能促使過氧化氫分解產生活潑的新生態(tài)氧，從而使乳中的多元酚、芳香胺及某些化合物氧化。主要來源于白血球的細胞成分，其數量與細菌無關，是乳中固有的酶。最適溫度25℃，最適pH6.8，鈍化溫度和時間大約為76℃、20min；77-78℃、5min；85℃、10s。通過測定過氧化物酶的活性可以判斷牛乳是否經過熱處理或判斷熱處理的程度。第43頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二（3）還原酶還原酶由擠乳后進入乳中的微生物代謝產生。能使甲基藍還原為無色。乳中還原酶的量與微生物的污染程度正相關，因此可以通過測定還原酶的活力來判斷乳的新鮮程度。第44頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二2、干酪的生產應用凝乳酶是存在于哺乳期小牛第四胃中的天冬氨酸蛋白酶，以無活性的酶原形式被分泌出來。隨著小牛的長大，由攝取母乳改變成青草和谷物時，凝乳酶的數量下降，而胃蛋白酶的數量增加。第45頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二凝乳酶從無活性酶原轉變成活性酶時經受了部分水解，分子量從36000下降到31000，pH5時酶原主要通過自身催化作用激活，而在pH2時，激活過程進行得非?？?。凝乳酶在pH5.5~6.5最穩(wěn)定，在pH3.5~4.5由于自我消化而失活。在中性和堿性范圍，無凝乳活力。第46頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二凝乳酶催化酪蛋白中的苯丙氨酸和亮氨酸之間的裂解，結果導致凝乳。這個過程是干酪制作中的基本過程。酪蛋白酸鈣+凝乳酶副酪蛋白鈣

+糖肽+凝乳酶第47頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二凝乳酶催化酪蛋白沉淀是干酪制造中非常重要的一步。原料乳殺菌——添加發(fā)酵劑、凝乳酶、色素——凝塊形成——排除乳清——切塊、攪拌、加熱（CaCl20.01%）——成型壓榨——腌漬——發(fā)酵成熟——上色掛蠟——成品第48頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二傳統(tǒng)干酪制作過程中成熟時間太長，對于工業(yè)規(guī)模生產奶酪制造來說是一個缺點，因為工廠要求快速周轉以降低設備和人工成本。通過外源酶的應用，可加速干酪成熟，改善奶酪質量。大多數加快熟化的研究都應用了蛋白質和脂肪的分解。可以控制蛋白質分解成肽和氨基酸，也可以控制脂肪分解成脂肪酸、內酯和丙酮，從而控制干酪成熟。第49頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二在加速干酪熟化中應用的酶有：蛋白酶、脂肪酶、-半乳糖苷酶、肽酶、酯酶。蛋白酶和脂肪酶是當前開發(fā)干酪熟化系統(tǒng)的首選。第50頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二3、低乳糖奶的生產應用牛奶和干酪制造產業(yè)產生的副產物乳清中含有大量的乳糖。乳糖的存在易造成乳糖不耐癥。除北歐人和非洲牧民具有乳糖耐受性外，世界人口的70%的大于3周歲的人是乳糖不耐受的。乳糖不耐受的人攝入的乳糖因小腸中乳糖酶的水平太低而不被水解，但是可以通過吸收進入血液從尿液中排出，或進入大腸。第51頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二大腸中過量的乳糖會導致：乳糖被大腸微生物菌群發(fā)酵產生氫氣和二氧化碳氣體，引起發(fā)酵性腹瀉和膨脹病、腸胃氣脹等癥狀由于酸度低使鈣的吸收不良由于滲透壓效應而引起組織脫水第52頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二乳糖酶，即-半乳糖苷酶的開發(fā)為解決如何利用牛奶乳清和乳清中的乳糖提供了有效的手段。乳糖酶在動植物和微生物中分布廣泛，但實際應用中一般從微生物中得到，一般以黑曲霉、米曲霉、乳酸克魯維酵母、脆壁克魯維酵母等作為酶源第53頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二酵母生產的乳糖酶最適溫度35-42℃，最適pH為6-7，對于牛奶和乳清處理來說是最理想的條件；霉菌生產的乳糖酶最適溫度35-45℃，最適pH為4-5，較適用于酸性乳清的處理。第54頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二使用乳糖酶對乳糖水解，可以使牛奶變?yōu)榈腿樘悄?，使乳清轉化為非常有應用潛力的食品配料，因為乳糖水解后變成了葡萄糖和半乳糖兩個組成單位，這樣就制成了一種糖漿。這種工藝將使世界上人口中大部分人能食用乳產品。第55頁，共62頁，2023年，2月20日，星期二四、酶在蛋制品加工中的應用1、蛋清或蛋殼中提取溶菌酶通過控制溫度、調節(jié)酸度和加鹽，可以使新鮮蛋清中的溶菌酶得到分離和純化。采用超濾的方法將溶菌酶提取液濃縮及脫鹽并進一步純化。最后采用噴霧干燥的方法制成成品，產品活力可達11000