酶工程在食品中的应用ppt培训课件

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1、用,2010级生物技术班,酶工程在食品生产中的应用,酶工程在食品中的应用,1 酶工程在食品中的应用的发展简史2 酶工程的发展概况及基本概念3 酶工程在食品中的应用4 前景展望,1 酶工程在食品中的应用的发展简史,（一）无意识的应用阶段远古时代（二）真正认识阶段（三）酶制剂研究和应用阶段,（一）无意识的应用阶段 远古时代,追溯到远古时代，但当时并不知道酶是何物，也不了解其性质，但根据生产和生活的经验积累，已经把酶利用到相当广泛的程度。 4000多年前的夏禹时代，酿酒就已经盛行； 3000多年前的周朝，利用麦曲将淀粉降解为麦芽糖制造饴糖； 2500多年前的春秋战国时期，利用酒曲来治疗肠胃病，用鸡内

2、金治疗消化不良等。,（二）真正认识阶段,（二）真正认识阶段： 19世纪开始认识酶的存在和作用， 并在随后的近100多年内取得了奠定酶学研究的许多重要结果 1833年，Payee和Persoz从麦芽的水提物中用酒精沉淀法得到淀粉酶（diastase）。当时抽提、沉淀等提纯方法，得到了一种无细胞制剂；指出催化特性和不稳定性，已经开始触及到酶的一些本质问题，因此一般认为他们是最早的酶的发现者。,（二）真正认识阶段,1896年，德国学者Buchner兄弟用石英砂磨碎的酵母细胞或酵母的无细胞抽提液也能使糖发酵产生酒精，这种能发酵的成分称为酒化酶（ zymase）。为此，Buchner获得了1911年诺贝

3、尔化学奖。 一般认为酶学研究始于1896年Buchner的发现。 1903年，Henri提出了酶与底物作用的中间复合物学说。,（二）真正认识阶段,1926年，美国化学家Sumner从刀豆提取出了脲酶（ crease）并获得结晶（这是第一个酶结晶），证明脲酶具有蛋白质性质。,（三）酶制剂研究和应用阶段,1894年，高峰让吉用米曲霉固体培养法生产世界上第一个商品酶制剂产品“他卡”淀粉酶。 从20世纪 50年代初开始酶及产酶细胞的固定化技术，使酶学从理论到生产实践得到了迅速的发展。 近54年来，酶科学飞速发展，特别是酶应用的推广，形成了酶工程。 1953年，Crubhofer和Schleith酶的固

4、定化研究，将胃蛋白酶、淀粉酶等结合在重氮化的树脂上，实现了酶的固定化。 20世纪60年代起酶固定化研究渐成气候。,（三）酶制剂研究和应用阶段,1969年日本千烟一郎第一个把固定化酶应用于工业生产固定化氨基酰化酶大规模生产L-氨基酸。 美国从20世纪70年代初使玉米淀粉液化、糖化和异构化，并已成功地工业化生产第一代、第二代和第三代高果糖浆（HFGS）。 高果糖浆可以代替蔗糖作为食品的甜味剂，仅美国的可口可乐和百事可乐两家饮料公司，每年就可消耗高果糖浆五六百万吨，既提高了饮料质量。又有利于人的健康，是一个非常成功的技术革新。 尔后日本、法国、中国等国家先后投入高果糖浆的生产，并且随着生产技术和工艺

5、的不断改进，高果糖浆的成本也不断下降。 近年来。虽然蔗糖的价格不断下跌，但高果糖浆工业已发展壮大，其价格仍比蔗糖低10%15%。,（三）酶制剂研究和应用阶段,自20世纪80年代基因工程技术诞生以来，对酶学的研究与应用技术也产生了深刻的影响。 基因工程技术不但促进了基础酶学的研究，如酶基因的克隆、酶催化机理的研究等，同时也促进了酶在食品工业中的应用，奠定了现代食品酶学的重要发展方向。,简单回顾,什么是酶工程,温故而知新,2 酶工程的基本概念和技术,酶工程就是将酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社

6、会生活的一门科学技术。 由4 个部分组成:酶的产生、酶的纯化、酶的固定化、生物反应器。 酶工程的应用，主要集中于食品工业，轻工业以及医药工业中。,1 酶工程的基本概念和技术,酶是活细胞产生的具有高度催化活性和高度专一性的生物催化剂，可应用于食品生产过程中物质的转化。如纤维素酶在果汁生产、蔬菜汁生产、制酒、速溶茶生产、乳制品生产等食品工业中应用广泛； 1965-1974年，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。,食品工业用酶满足条件,作为食品工业应用酶则必须考虑： 安全合法 成本适宜 来源稳定 纯度高 专一性强 催化某反

7、应的能力强 在加工过程中保持稳定等。,思考一下，你会知道,根据你对酶工程和酶的了解，你认为日常生活中哪些食品加工过程会用到酶工程？,问,3 酶在食品中的应用,3 酶在食品中的应用,3.1 酶在果蔬食品生产方面的应用3.2 酶在调味剂生产方面的应用3.3 酶在其它食品生产方面的应用,3.1酶在果蔬生产方面的应用,3.1.1 提取果蔬汁 3.1.2 脱苦 3.1.3 保护其色泽和风味 3.1.4 果肉的硬化 3.1.5 增香、除异味,水果蔬菜加工用酶中最常用的有果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶、淀粉酶、阿拉伯糖酶等。将酶制剂应用于果蔬加工，主要有以下几方面的作用。,3.1.1 提取果蔬汁,果蔬本身所含

8、有的果胶、纤维素、淀粉和蛋白质等是引起果蔬汁浑浊、褐变等不良因素的主要原因，以传统的压榨和过滤等生产工艺难以使果蔬汁达到较高品质，并且营养成分大量损失。而酶技术的应用，不仅克服了传统加工工艺的缺点，且大幅度增加了果蔬汁的品质。在提高果蔬出汁率方面应用最广泛的酶是果胶酶，其次是纤维素酶。,3.1.1 提取果蔬汁,果胶酶：浆榨汁前添加一定量果胶酶可以有效地分解果肉组织中的果胶物质，使果汁粘度降低，容易榨汁、过滤，从而提高出汁率。如将果胶酶应用于苹果酒生产中的榨汁工艺，可提高出汁率20%，澄清度可达90%以上。,3.1.1 提取果蔬汁,纤维素酶：可以使果蔬中大分子纤维素降解成分子量较小的纤维二糖和葡

9、萄糖分子，破坏植物细胞壁，使细胞内容物充分释放，提高出汁率，并提高可溶性固形物含量。,3.1酶在果蔬生产方面的应用,3.1.1 提取果蔬汁 3.1.2 脱苦 3.1.3 保护其色泽和风味 3.1.4 果肉的硬化 3.1.5 增香、除异味,水果蔬菜加工用酶中最常用的有果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶、淀粉酶、阿拉伯糖酶等。将酶制剂应用于果蔬加工，主要有以下几方面的作用。,3.1.2 脱苦,柚苷酶（naringinase）又称为-鼠李糖苷酶，可由黑曲霉、米曲霉、青霉等微生物生产，它催化-鼠李糖苷分子中非还原端的-鼠李糖苷键水解，释放鼠李糖。 在柑橘制品的生产过程中，加进一定量的柚苷酶，在30-40左右

10、处理1-2小时，即可脱去苦味。,柑橘果实制品，如柑橘罐头、橘子汁、橘子酱等，由于柑橘果实中含有柚苷而具有苦味。柚苷又称柚配质-7-芸香糖苷。可以在柚苷酶作用下，水解生成鼠李糖和无苦味的普鲁宁（柚配质-7- 葡萄糖苷）。,3.1酶在果蔬生产方面的应用,3.1.1 提取果蔬汁 3.1.2 脱苦 3.1.3 保护其色泽和风味 3.1.4 果肉的硬化 3.1.5 增香、除异味,水果蔬菜加工用酶中最常用的有果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶、淀粉酶、阿拉伯糖酶等。将酶制剂应用于果蔬加工，主要有以下几方面的作用。,3.1.3 保护其色泽和风味,许多水果和蔬菜，如葡萄、桃、草莓、芹菜等都含有花青素。花青素是一类水

11、溶性植物色素。其颜色随pH值的不同而改变，在光照和稍高的温度下，很快变为褐色，与金属离子反应则呈灰紫色。因此，含花青素的果蔬制品，如葡萄汁、草莓酱、桃子罐头、芹菜汁等，必须用花青素酶处理，使花青素水解成为无色的葡萄糖和配基，以保证产品质量。,3.1.3 保护其色泽和风味,面包制作中适当添加脂肪酶可增进面包的香味。 糕点馅心常以淀粉为填料，添加-淀粉酶可以改善馅心风味。,面粉中添加-淀粉酶可调节麦芽糖的生成量，使二氧化碳产生和面团气体保持力相平衡，减少揉面时间和动力，改善发酵效果，使制成的面包松软可口，色香味俱佳，保存更长久。,3.1.3 保护其色泽和风味,据报道，将热烫的李子通过打浆机后直接压

12、榨，果汁产量很低，但在49静置6-12h后加入果胶水解酶后，产汁率可达86%，同时由于酶处理生产出的果汁受力和热的作用小于未处理样，对色泽和风味均有很好的保护作用。实践证明，果胶酶的利用可以大大提高柠檬、桔子、李子、葡萄和草莓等果汁的产量，同时可提高产品的贮藏稳定性、色泽和风味。,3.1酶在果蔬生产方面的应用,3.1.1 提取果蔬汁 3.1.2 脱苦 3.1.3 保护其色泽和风味 3.1.4 果肉的硬化 3.1.5 增香、除异味,水果蔬菜加工用酶中最常用的有果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶、淀粉酶、阿拉伯糖酶等。将酶制剂应用于果蔬加工，主要有以下几方面的作用。,3.1.4果肉的硬化,将果胶甲基酯酶

13、与Ca2+渗入桃肉，可使罐头糖水桃子硬度提高4倍（因脱甲酯之果胶可同Ca2+结合而增强硬度）。腌制蔬菜用此法处理可防止软化而保持脆性。,3.1酶在果蔬生产方面的应用,3.1.1 提取果蔬汁 3.1.2 脱苦 3.1.3 保护其色泽和风味 3.1.4 果肉的硬化 3.1.5 增香、除异味,水果蔬菜加工用酶中最常用的有果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶、淀粉酶、阿拉伯糖酶等。将酶制剂应用于果蔬加工，主要有以下几方面的作用。,3.1.5 增香、除异味,果蔬汁在加工过程中，鲜味物质损失，但风味前体物质仍然存在。研究表明，单萜类化合物是嗅觉最为敏感的芳香物质。果蔬中大多数单萜物质均与吡喃、呋喃糖以键合态形式存

14、在，并且在果蔬成熟后仍有大量这种键合态的萜类未被水解。通过添加-葡萄糖苷酶可释放果蔬汁中的萜烯醇，增加香气。有实验证明，-L-呋喃阿拉伯糖苷酶可释放水果中的沉香醇和香叶醇，使果汁增香。,3.2 酶在调味剂生产方面的应用,应用海藻糖是一种新型的多功能食品添加剂。 海藻糖可广泛应用于食品业，包括饮料、糖果、水果、海鲜、烘烤制品和速冻食品。,随着酶工程的发展，作为高效安全的生物催化剂，酶在食品调味剂生产中已经得到较为广泛的应用。,张海平和杨静从中国土样中筛选分离得到能产生淀粉转化为海藻糖的酶菌柱,并利用该菌柱生产的酶进行淀粉合成海藻糖。产物海藻糖在反应混合物中的含量可达48%。 薛璐和马莺研究了在不

15、易破壁取得胞内海藻糖合酶的情况下,采用渗透处理细胞技术生产透性化细胞酶,并获得了较高的酶活力。海藻糖还可由海藻糖合酶将麦芽糖直接转化为海藻糖,在海藻糖的工业生产中有着良好的应用前景。,3.2 酶在调味剂生产方面的应用,甘草苷：甘草中所含一种功能性甜味剂,还具有补脾益气、解毒保肝、润肺止咳的功效。 甘草苷经- 葡糖苷酸酶处理,生成单葡糖苷酶基甘草酸,其甜度为甘草甜素的5 倍,是高甜度的甜味剂和解毒剂。,3.2 酶在调味剂生产方面的应用,复合酶法辅助醇提辣椒素：首先在辣椒粉中加入纯净水，然后将辣椒粉进行复合酶的酶解反应，抽滤；滤液用食用乙醇定容后备用，辣椒残渣用食用乙醇回流提取辣椒素。 本方法的优

16、点是：、纤维素酶和果胶酶等复合酶预处理与乙醇法相结合的提取方法，提高辣椒素和色素的提取率 ，并且减少了有机溶剂的用量和提取时间。、对设备要求不高、降低了生产成本、适合大工业生产。,3.3酶在其他食品生产方面的应用,cheers,3.3.1酒,啤酒生产工艺流程图,3.3.1酒,3.3 酒,啤酒是最早利用酶的酿造产品之一。其在酿造过程中用到多种酶制剂。 以玉米淀粉为原料，在糊化时加人耐热a一淀粉酶，采用酶脱支反应等手段改变淀粉原有的分子结构并重新结晶，可以提高产品中抗性淀粉的含量。现在国内普遍使用耐高温a一淀粉酶生产葡萄糖，这种酶具有反应温度高(最适温度90一95)，作用力强，反应速度快的优点， 克服了普通a一淀粉酶作用温度不高的缺点。,3.3.1酒,蛋白酶可降解啤酒的蛋白质组分，防止啤酒冷浑浊，延长啤酒贮藏期；糖化酶能降解啤酒中的残留糊精，既保证了啤酒中最高的乙醇含量，又能增加糖度。 酶制剂也广泛应用于果酒、白酒等的酿造，既可提高出酒率又能消除浑浊等,