食品加工中的酶处理

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1、食品加工学FoodProcessing上海水产大学食品学院Tel:021-65710221Fax:021-65710222E-mail:xcwang@shfu.edu.cnWebsite:spxy.shfu.edu.cn第十一章食品加工中的酶处理一、概念1、定义酶工程亦称酶工艺，是在生物反应器中，利用酶的催化作用，将相应的原料转化为有用物质的技术酶工程与发酵工程密切相关，是发酵工业发展的产物，是酶学原理与化工技术相结合而形成的一门理论性很强的应用技术。主要内容包括各种酶的开发、生产和利用，酶的分离、纯化技术、酶的化学修饰技术，固定化技术，

2、酶反应器的研制和应用等。酶是生物催化剂，是生物体产生的具有活性的蛋白质。它可高效、专一地催化特定的生化反应，酶的催化作用可使反应速度提高10的8次到10的20次倍。酶促反应具有反应条件温和、能耗低、污染小、操作简单等优点。二、酶的探索与发现：1、史前时期距今4000多年前龙山文化时期，利用天然酵母酿酒。公元前12世纪,制饴、制酱。《书经》记载“若作酒軆，尔惟曲孽”。“曲”：长霉菌的谷物；“孽”：谷芽。《左传》用“曲”、“孽”治病。2、近代发展1833-1835年,淀粉的第一次酶解法国化学家AnselmePayen和ean-FranoisP

3、ersoz描述了从大麦的麦芽中分离淀粉酶多聚体的过程，并将之命名为淀粉酶。1836年,德国生理学家TheodorSchwann在研究消化过程时，分离出一种在胃内消化蛋白的物质，将它命名为胃蛋白酶。这是第一个从动物组织中提取到的酶。1883年,JohanKjeldahl建立了一套检测有机物中-3价氮的方法，即测定氮的含量的方法。1894年,加酶食品的第一次商业化生产1894-1913年,德国化学家EmilFisher根据糖化酶的特点建立了钥匙-锁理论。1926年,科学家发现酶是蛋白质1953-1958年,Watson和Crick发现DNA是

4、双螺旋结构1963年,碱性蛋白酶--洗涤剂用酶的突破1965-1974年,淀粉工业的重大突破随着一种可以将淀粉分解成糖的，不含转葡萄糖苷酶的葡萄糖淀粉酶上市，微生物酶类应用于食品工业的首次重大突破于20世纪60年代发生。从20世纪50年代初开始，酶及产酶细胞的固定化技术在生产实践中得到迅速发展，引起食品、发酵工业一场大变革。美国20世纪70年代初开始，使玉米淀粉经酶法液化、糖化和异构化并采用固定化技术，工业化生产第一代、第二代和第三代高果糖浆，代替蔗糖作为可口可乐、百事可乐等饮料食品的甜味剂。1982年美国Cech研究组发现RNA分子中含

5、有一个具有自身切接功能的片断，称为内含子，这种具有催化功能的RNA称为核酸类酶。至目前为止，已发现自然界存在的酶有3000多种，但真正形成工业规模生产的只有几十种。3、现代酶学发展70年代初实现DNA重组技术或称克隆技术，促使酶学研究进入新的发展阶段。“工具酶”基因工程中所应用的系列酶的总称。到目前为止，在基因工程中应用的工具酶已有500多种。目前已有100多种酶基因克隆成功。凝乳酶过去从小牛胃中提取，每年大约宰杀500万头小牛。重组凝乳酶：DNA重组技术第二节酶的生产和利用一、微生物酶制剂的生产酶制剂的大规模工业生产始于第二次世界大战后

6、，随着抗生素工业的发展而建立。国际市场1983年酶制剂产量6.5万吨,销售额4亿美元20世纪90年代初,销售额10多亿美元90年代末,销售额20多亿美元（一）发酵法生产食品级酶要求：安全和卫生菌种严格控制、原料要求、防止有害物质的污染、选择合理的提取工艺。（二）生产步骤：1、目的酶生产菌株的分离筛选（1）从自然界分离筛选（2）用物理、化学因子处理诱变（3）用基因重组或细胞融合技术选育2、酶的生产（1）要选择好的培养方法，包括培养基组成配比、培养温度、pH值、通气量等。(图:微生物在相当于三层楼高的发酵罐里生长繁殖，产生所需的酶)（2）确定

7、工业规模大量生产的一系列工程和工艺条件，以及培养罐的形式、大小、通气条件、温度和pH值的控制等。(图：通过改变培养基类型、酸碱度、氧气浓度和温度，研究人员现了生产某种酶的微生物的最佳生长条件。)二、酶的提取、分离和纯化1、微生物酶制剂的工业提取步骤大致如下：如果是胞内酶，则首先要分离收集其菌体，使之破碎，将酶提取至液相中，此为出发酶液；如果是胞外酶，它的深层发酵液或固体培养物的抽提液则为出发酶液。2、制取工业酶制剂的步骤：第一步——除去出发酶液中的悬浮固形物，获得澄清酶液，必要时再进行减压浓缩；第二步——根据质量要求和经济性采用适当方法（

8、如用盐析法、有机溶剂沉淀法、丹宁沉淀法等）将酶沉淀分离；(图：只有酶和水能通过转鼓式过滤机；培养基和微生物则被留在硅藻土上。)第三步——收集沉淀、干燥、研粉、加适当的稳定剂、填充剂、做成粉末制