酶在食品加工和贮藏工程中的双刃剑作用.docx

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酶在食品加工和贮藏工程中的双刃剑作用

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王瑶、于子斐

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王如一、于海华

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王茹、范露鸿

ppt讲演：

谭飞

酶在食品加工贮藏中的双刃剑作用

酶是由生物活性细胞产生的具有特殊催化能力的蛋白质，是一种高效生物催化剂。

目前，在食品工业中广泛采用酶来改善食品的品质以及制造工艺，酶作为一类食品添加剂，其品种不断增多。

它在食品领域中的应用方兴未艾。

与以前的化学催化剂相比，酶反应显得更加温和，这对避免食品营养的损失是很有利的。

酶法贮藏作为一种新型的、无公害的保鲜技术具有非常广阔的前景。

酶法保鲜技术是利用生物酶德高效催化作用，防止或消除外界因素对食品的不良影响，从而保持食品原有优良品质和特性的技术，可广泛应用于各种食品的保鲜。

与此同时，食品在加工贮藏过程中，经常会发生由于酶导致的变色现象，简称酶促褐变。

一、酶在食品加工中的应用

1、酶在淀粉类原料加工中的应用

在淀粉类原料的加工中，应用较多的酶是淀粉酶、糖化酶和葡萄糖异构酶等。

这些酶主要来源于细菌、霉菌和种子的发芽，在食品工业中用于制造葡萄糖、果糖、麦芽糖、糊精和糖浆等。

在啤酒、白酒、黄酒、酒精及其谷氨酸等有机酸的生产中，酶主要用来处理发酵原料，使淀粉降解。

2、酶在蛋品工业中的应用

使乳汁中微量的醇酸或酮酸的甘油酯分解，由这些游离酸生成内酯或甲酮等有香味的物质。

因此，适当使用脂肪酶可增加面包的香味。

5、酶在肉类加工中的应用

酶的用途主要是改善组织，嫩化肉类。

蛋白酶的主要作用是分解肌肉结缔组织的胶原蛋白。

工业上软化肉的方法有两种，一种是将酶涂抹在肉的表面，或用酶液浸肉；另一种比较好的方法为动物屠宰前用酶肌肉注射，酶的软化作用发生在贮罐中，特别是在烹煮加热时。

利用蛋白酶可生产可溶性的鱼蛋白粉和鱼露等，用三甲基安氧化酶可使鱼制品脱除腥味，从而使口味易于接受。

6、酶在果汁澄清中的应用

水果中含有大量的果胶。

为了达到利于压榨，提高出汁率，使果汁澄清的目的，在果汁的生产过程中广泛使用果胶酶，主要包括原果胶酶、果胶酯酶和聚半乳糖醛缩酶。

经过果胶酶处理的果汁稳定性好，可以防止在存放过程中产生浑浊。

二、酶在食品贮藏中的应用

1、葡萄糖氧化酶

葡萄糖氧化酶用在鱼类冷藏制品的保鲜，一方面是利用其氧化葡萄糖产生的葡萄糖酸，从而使鱼制品表面M4降低，抑制了细菌的生长；另一方面是除去了氧，从而降低了脂肪氧化酶、多酚氧化酶的活力。

利用葡萄糖氧化酶可防止虾仁变色。

如果将虾仁在葡萄糖氧化酶&过氧化氢酶溶液中浸泡一下，或将酶液加入到包装的盐水中，对防止虾仁颜色的改变和酸败的产生效果更好。

用葡萄糖氧化酶除去脱水蔬菜的糖分，可防止贮藏过程中发生褐变。

瓶装橘子汁贮藏时因氧化而使色香味劣变，采用葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶去氧，即可保持果汁原有的色香味。

水果冷冻保藏时，由于果实自身的酶作用而发酵变质，也可用葡萄糖氧化酶保鲜

葡萄糖氧化酶还能用在蛋白粉及蛋白片的生产中，一般是在蛋液中加入适量的葡萄糖氧化酶，不断提供适量的氧气，在适合的条件下处理一段时间，使葡萄糖完全氧化，从而防止葡萄糖的羰基与蛋白质的氨基反应而使蛋白质品出现褐变、小黑点或使全蛋白粉溶解度下降等现象。

另外，还有一个额外的优点就是反应中产生的过氧化氢有一定的杀菌作用，可以降低产品中的细菌数，增加产品的卫生可靠性。

2、溶菌酶

溶菌酶具有杀菌抗病毒和抗肿瘤细胞的作用。

溶菌酶自身是一种无毒蛋白质，但它能选择性地分解微生物的细胞壁，从而使微生物因内溶物渗出而死亡。

溶菌酶对革兰氏阳性菌、好气性孢子形成菌、枯草杆菌及地衣型芽孢杆菌等都具有抗菌作用。

其最适合溶菌作用的PH为6~7，温度为50℃。

溶菌酶对人体无害，安全性高，现已用在低度酒、香肠、奶油、糕点、面条、饮料及乳制品防腐保鲜中。

利用溶菌酶对水产品进行保鲜，只要把一定浓度的溶菌酶溶液喷洒在水产品上，即可起到防腐保鲜效果。

Myrrzs等研究了北极扇贝中溶菌酶的抗菌活性，在4℃时的酶活为37℃时酶活的55%,显示了溶菌酶的低温有效性.

溶菌酶对熟制品也具有防腐作用，如鱼丸、香肠、红肠等肉类熟制品用含1%明胶、0.05%的溶菌酶液浸渍后再保存，可延长保质期。

还可用于糕点及饮料的防腐，奶油蛋糕是容易腐败变质的食品，加入溶菌酶具有一定的保藏作用。

此外，溶菌酶还可应用于PH6.0~7.5饮料的防腐，以及海产品及水产品的保鲜，如虾、鱼、蛤蜊等。

溶菌酶还可以用于食品的活性包装，可以固定在一些包装纸上，应用于医院手术室及食品包装。

如用提取的蛋清溶菌酶配制2%~3%的酶液喷洒于包装纸上，或将包装纸浸入酶液2~3h，取出后在50~60℃条件下烘干，用处理好的包装纸包装煮熟的大豆和新蒸的馒头，结果用溶菌酶处理过的纸包装可延长将近一周的时间不变味，而且用普通的纸包装一天就会变味发黏，可见用溶菌酶处理的包装纸有广泛的研究和应用前景。

3、保护酶体系

保护酶系统的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）可有效地清除活性氧、自由基，保持体内活性氧平衡。

CAT已经被证实能够防止果蔬在低温冷藏时被冻伤CAT和POD可以把过氧化氢转化为水和氧。

最近科学家发现，当种子在被冷藏还没出现冻伤时，CAD和POD的活力都很高，这说明当这些酶活力很高时可以使果蔬免遭冻伤。

SOD可以把过氧化物阴离子转化为没什么毒害作用的化合物。

最近的一些实验发现，冻伤总是伴随着高的567活度。

这可能是和呼吸作用的速率有关系，这种呼吸作用在新鲜的果实中比较强，这就表明SOD和果蔬的冻伤是没关系的。

另外，保护酶还对果蔬的成熟衰老有作用。

作为金属酶，SOD对细胞具有重要的保护作用，可以防止细胞产生被有毒害作用的过氧根离子・侵害。

SOD能在植物衰老过程中清除组织中的活性氧，维持活性氧代谢平衡，保护膜结构，因而能够延缓衰老。

CAT能催化分解组织中高浓度过氧化氢从而使过氧化氢控制在较低水平，降低过氧化氢产生的过氧根离子对机体造成的危害。

POD属氧化还原酶，该酶活性与果实呼吸作用、乙烯生物合成以及衰老细胞活性有关。

果蔬中的POD主要催化过氧化反应，此反应需要2个底物：

过氧化物与氢供体。

作为POD底物的过氧化物主要是过氧化氢，低浓度过氧化氢可提高POD活性，而高浓度过氧化氢又反过来抑制POD活性，因此POD能够催化组织中低浓度的过氧化氢而氧化其他底物，

用以清除过氧化物和过氧化氢，降低过氧化氢对机体的侵害作用。

上述三种酶协调一致即可使生物体内的自由基维持在较低水平，从而防止自由基的毒害。

4、乳过氧化氢酶体系（LP）在奶类食品中的引用

采用乳过氧化物酶体系保存生鲜乳是迄今为止除了冷贮之外最有效的方法。

不仅保鲜效果好、时间长、方法简便易行、成本低、经济效益显著，而且对人体无害，不影响牛奶的成分和质量。

目前，此方法在国际上日益受到重视。

遗憾的是，虽然LP体系是一种非常好的保鲜方法，但由于表达乳腺和植物重组酶的工作进展不大，LP系统还不能大规模工业生产。

所以目前实际中的应用主要是能自发生产LP体系的食品，如奶制品，而对于不含LP系统的食品，其应用受到限制。

5、其他酶在食品贮藏中的应用

针对绿茶饮料浑浊沉淀的问题，在绿茶中可加入果胶酶，用来分解茶汤中的果胶沉淀物质，同时可使茶叶在低温下萃取，避免高温对茶汤色泽和风味

的破坏。

面包在贮藏过程中会产生非常显著的老化现象：

表皮干裂、内部组织变硬、易掉渣、风味损失等，丧失了食用功能。

面包老化主要是由于水分的损失、重新分配及结构的变化所导致的。

实验观察发现，适量添加木聚糖酶可延缓面包的老化，面包在贮藏7d后，其硬度和弹性没有明显的变化。

木聚糖酶同样可以应用在馒头、蛋糕等其它小麦食品中，通过改善面团的持水性和面筋结构，进而改善其品质,并延长其货价期。

从广义上说，酶技术就是指酶和细胞生物活化剂在产品生产和维护中的应用；而从狭义上说，酶技术就是指酶在竞争性大规模生化反应中的应用。

酶技术是一个跨学科的领域，它可以被应用到食品、

农业、化学等各个方面。

酶法保鲜技术因其所具有的鲜明特点而引起人们的关注，随着基因工程、细胞固定化技术等的发展，酶制剂在食品保鲜中也将有着更广阔的应用前景。

但目前酶法保鲜的应用研究尚处于起步阶段，在实际应用中还存在一些问题：

比如必须考虑到产酶菌株的安全性问题；单一使用某种酶的抗菌谱比较窄，只能抑制某些细菌，或只适合于某些类型的食品；酶的制备价格比较昂贵；某些酶的抗氧杀菌作用的发挥需要具备一定的条件，如很多氧化还原酶从理论上来说都可以把氧气作为电子受体，去除氧而作为抗氧化剂使用，但往往需要特定的底物；或者某些酶的加入或催化底物、产物会对食品感官造成影响等。

诸如此类的因素限制了酶在食品保鲜中的进一步使用，所以仍需大力加强这方面的应用研究。

三、食品在加工贮藏工程中的酶促褐变与防止

1、酶促褐变

食品贮藏加工过程中，经常会发生变色现象。

其中主要是酶促褐变，酶促褐变是酚酶如PPO催化酚类物质形成醌及其聚合物的结果。

PPO普遍存在于水果蔬菜的新鲜组织中，它不仅有损于感官，且影响产品的运销，还可使产品的营养价值降低。

2、防止

食品发生酶促褐变需要有3个条件，酚酶、氧、适当的酚类物质，在某些瓜果中如柠檬、橘子、香瓜、西瓜等由于不含有酚酶，不能发生酶促褐变。

在控制酶促褐变的实践中，除去底物的可能性极小，现实的方法主要从控制酶和氧两方面入手，主要措施有：

钝化酶的活性；改变酶作用的条件；隔绝氧气；使用抑制剂等。

常用的控制酶促褐变方法有：

（1）加热处理  因为酶是蛋白质，加热能使酚酶及其它的酶失活，加热处理时间必须严格控制，要求在最短时间内，既能达到钝化酶的要求，又不影响食品原有的风味。

如蔬菜在冷冻保藏或在脱水干制之前需要在沸水或蒸汽中进行短时间的热烫处理，以破坏其中的酶，然后用冷水或冷风迅速将果蔬冷却，停止热处理作用，以保持果蔬的脆嫩。

（2）调节pH  多数酚酶最适宜的pH范围是6～7之间，在pH为3以下时已无明显活性，降低pH来防止果蔬褐变是果蔬加工常用的方法，常用的酸有柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸等。

柠檬酸对抑制酚酶氧化有双重作用，既可降低pH，又可与酚酶辅基的铜离子络合而抑制其活性，通常与抗坏血酸或亚硫酸联用。

苹果酸是苹果汁中的主要有机酸，它在苹果汁中对酚酶的抑制作用比柠檬酸强得多。

抗坏血酸是十分有效的酶抑制剂，无异味，对金属无腐蚀性，同时又有营养价值，它不仅能降低pH，同时还具有还原作用，能将醌还原成酚从而阻止醌的聚合。

（3）用二氧化硫及亚硫酸盐处理  二氧化硫、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、连二亚硫酸钠（低亚硫酸钠）都是广泛使用的酚酶抑制剂。

在蘑菇、马铃薯、桃、苹果加工中常用二氧化硫及亚硫酸盐溶液作为护色剂。

二氧化硫气体处理水果蔬菜，渗入组织快，但亚硫酸盐溶液使用更方便。

二氧化硫及亚硫酸盐溶液在弱酸性（pH=6）条件下对酚酶的抑制效果最好。

二氧化硫和亚硫酸盐对褐变的抑制机理有几种观点， 有的认为是抑制了酶，有的认为是二氧化硫把醌还原成了酚，还有认为二氧化硫和醌的加合防止了醌的进一步聚合。

用二氧化硫和亚硫酸盐处理不仅能抑制褐变，还有一定的防腐作用，并可避免维生素C的氧化，但其特点是对色素（花青素）有漂白作用，腐蚀铁罐内壁，破坏维生素B1，有不愉快的味感和嗅感，浓度高时有碍健康。

食品卫生标准规定其残留量不得超过0.05 g/kg（以二氧化硫计）。

（4）驱氧法  将切开的水果蔬菜浸泡在水中，隔绝氧以防止酶促褐变，更有效的方法是在水中加入抗坏血酸，使抗坏血酸在自动氧化过程中消耗果蔬切开组织表面的氧，使表面生成一层氧化态抗坏血酸隔离层，对组织中含氧较多的水果如苹果、梨，组织中的氧也会引起缓慢褐变，需要用真空渗入法把糖水或盐水强行渗入组织内部，驱出细胞间隙中的氧。

一般在一定的真空下保持一段时间后突然破坏真空即可达到目