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1、酶在蛋白质类食品生产方面的应用摘 要：该文综述蛋白质类食品加工中广泛使用的蛋白酶、脂肪酶、乳糖酶、转 谷氨酰胺酶的特性及其应用进展，并展望其发展前景。关键词：酶；蛋白质类食品；食品加工引 言：蛋白质是食品中的主要营养成分之一。以蛋白质为主要成分或以蛋白质 为主要原料加工而成的食品称为蛋白质类食品，如乳制品、肉制品、水产制品、 植物蛋白制品等。随着人们生活水平不断提高，对蛋白质类食品品质提出更高要 求；而生物工程技术发展，尤其是酶工程技术发展为食品加工和品质改良提供有 利工具。本文介绍蛋白质类食品加工中常用的几种酶的特性及其应用。1、蛋白质类食品加工中所用酶及其特性由于蛋白质类食品富含蛋白质，所
2、以在蛋白质类食品加工中主要使用的酶为 蛋白酶，同时赋予食品特殊风味和良好品质的酶有脂肪酶、乳糖酶、转谷氨酰胺 酶等。1.1蛋白酶蛋白酶（蛋白质分解酶）是一类作用于蛋白质或多肽，催化肽键水解的酶。蛋 白酶按其作用可分为内肽酶和外肽酶两大类，内肽酶从蛋白质或多肽内部切开肽 键生成分子量较小的胨和多肽；而外肽酶则只能从蛋白质或多肽氨基酸或羧基末 端水解肽键而游离出氨基酸。蛋白酶也可按酶的来源分类，例如胃蛋白酶、胰蛋 白酶、木瓜蛋白酶、细菌或霉菌蛋白酶等。目前人们对木瓜蛋白酶研究最多，由 木瓜未成熟果实提取而出，具有较高热稳定性，适宜温度范围较宽，最适温度 65C左右；其最适pH值随底物而变动，一般在
3、57范围内；木瓜蛋白酶活性 受氧化剂或重金属离子抑制，还原剂或EDTA能恢复酶活力。微生物蛋白酶则常 根据其作用最适pH值分为碱性蛋白酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶等，总之蛋白 酶来源广泛，种类繁多，性质差异很大。11.2脂肪酶脂肪酶是一类脂肪水解酶，能催化天然底物油脂（甘油三酯）水解，产生双甘 油酯、单甘油酯、脂肪酸和甘油。脂肪酶是一种糖蛋白，糖基部分以甘露糖为主， 约占分子量2% 15%，酶分子由亲水部分和疏水部分组成，活性中心近疏水端。 脂肪酶生产方法主要有提取法和微生物发酵法，利用微生物发酵法具有产酶周期 短，生产成本低等特点。大部分菌种所产脂肪酶最适作用温度较低（35C40C 左右），热
4、稳定性较差，一般在50C，保温60min，即丧失大部分酶活性；大多 数脂肪酶最适pH在偏碱性范围，即pH 89。细菌产生脂肪酶热稳定性好、pH 范围宽。2目前工业脂肪酶主要来源于微生物，其最适作用条件为pH值7. 0， 温度37 C，可被钙离子及低浓度胆盐激活。1.3乳糖酶乳糖酶是6 D一半乳糖苷酶(E. C. 3. 2. 1. 23., P Dgalactosedase), 是一种无味、无嗅，溶解后呈浅棕色液体，且无毒无副作用的生物酶制剂，该酶 可用于降解乳糖为半乳糖和葡萄糖，亦具有半乳糖苷的转移作用。乳糖酶根据不 同来源可分为胞内酶或胞外酶，如乳酸酵母、黑曲霉、米曲霉、米根酶等产乳糖 酶均
5、为胞外酶，脆壁克鲁维酵母和大部分细菌产胞内酶。霉菌作用最适pH偏酸 性(pH2. 55. 0)，酵母和细菌所产乳糖酶最适pH近中性(分别为pH67和 pH6. 57. 5)。因此最适pH决定了各自的用途，如霉菌所产乳糖酶使用于酸 性乳清和干酪的水解(含大量乳糖)，酵母和细菌乳糖酶适于牛乳(pH6. 6)和鲜乳 清(pH6. 1)的水解。微生物乳糖酶最适作用温度范围较宽，酵母乳糖酶作用温度 在35左右，而霉菌最适作用温度一般在5OC以上，最高可达6OC，环状 芽孢杆菌则可达65C，嗜热水生菌则为8OC，耐高温微生物菌株使用时可避 免杂菌污染。31.4转谷氨酰胺酶转谷氨酰胺酶(transgluta
6、minase，缩写为TGase， EC 2. 3. 2. 13)，可通过 催化转酰基反应，使蛋白质或多肽之间发生交联。TGase主要催化三种反应：催 化在蛋白质以及肽腱中谷氨酰胺残基的Y 一羧酰胺基和伯胺之间的酰胺基转移 反应，利用该反应可以将赖氨酸引入蛋白质来改善蛋白质的营养特性；当蛋白质 中赖氨酸残基的Y 一氨基作为酰基受体时，蛋白质在分子内或分子间形成 一(Y 一 glutamy1)lys共价健，使蛋白质分子发生交联，使食品及其它制品产生质构变 化，赋予产品特有的质构特性和粘合性能；当不存在可以利用的伯胺或赖氨酸中 的一氨基被某些化学试剂阻断时，水会成为酰基的受体，谷氨酰胺残基通过脱 酰
7、胺转变成谷氨酸。4转谷氨酰胺酶在自然界中广泛存在，已经从许多动物组 织、鱼类和植物中分离出来。大多数转谷氨酰胺酶需要Ca离子参与，微生物所 产转谷氨酰胺酶有较广的pH适用范围，最适pH为57，最适作用温度50C 55 C，反应时间为10rnin。2酶在谷物食品加工中应用随着一些新型酶制剂开发，酶在蛋白质类食品中应用越来越广泛，概括起来 主要有两个方面应用，即蛋白质类食品深加工和品质改良。2.1在乳制品生产中的应用经过乳糖酶水解的牛奶具有以下特点：增加滋味，明显提高奶香，改善口感 等。甜度比未水解的提高3倍。主要是因为水解后乳糖生成aD 一葡糖和P D 一半乳糖。aD葡萄糖是人体各部分代谢的能量
8、来源；。一D一半乳糖是人 体大脑和黏膜组织代谢时必需的结构糖；此外还产生8%左右低聚糖。3在TGase的作用下，用葡萄糖一 8 一内酯酸化酪蛋白或预先在50C下用酶 处理酪蛋白溶液lh，再酸化，可形成较强的凝胶。TGase形成的凝胶具有良好的 特性，强度大，增强了对酸对热的抵抗性，提高了保水性。因此，在酸奶生产中 添加TGase可改善酸奶品质，提高酸奶质量。另外，在重制奶酪生产中，添加 TGase处理后，使乳清蛋白和酪蛋白交联在一起，可以提高奶酪的质量，增加经 济效益。用该酶处理牛奶，可使牛奶黏性增加。5此外，TGase还可以改善乳蛋 白乳化特性、提高乳蛋白的热稳定性、减少乳制品的脂肪含量、提
9、高保水性。在 加工炼乳过程中加入少量的TGase，炼乳不易出现脂肪上浮和蛋白质颗粒沉淀现 象，而少量的TGase容易使冰淇淋成型且不易融化。6脂肪酶应用于乳酯水解，包括奶酪和奶粉风味的增强、奶酪的熟化、代用奶 制品的生产、奶油及冰淇淋的酯解改性等。脂肪酶作用于乳酯并产生脂肪酸，能 赋予奶制品独特的风味。脂肪酶释放的短碳链脂肪酸(C4C6)使产品具有一种独 特强烈的奶风味，而释放的中碳脂肪酸(C10C14)使产品具有皂似的风味。同时， 由于脂肪酸参与到类似微生物反应的过程中，增加了一些新风味物质，如甲基酮 类、风味酯类和乳酯类等。72.2在肉制品中的应用在屠宰场和肉类加工厂如何有效利用含肉类物质
10、的副产物是一个较为复杂 和困难的问题。屠宰场的分割车间，一般在骨头上平均残存5%的瘦肉。由于利 用机械法从切割肉剩下的骨头回收部分肉，成本较高，目前大部分加工厂仍采用 人工方法回收部分肉蛋白，但所需人工及费用很高。现在已开始采用加中性蛋白 酶制剂法，从骨上回收肉蛋白，回收率大大提高，成本也随之大幅度降低。8TGase可使肉类中的肌球蛋白B、肌球蛋白发生聚合，在热诱导的肌球蛋白 B凝胶和生香肠肉中，TGase处理后用电子显微镜可以发现网络结构比对照好。6研究表明TGase形成的交联增强了香肠和火腿肠等肉制品中蛋白质的网络结 构，使其弹性、硬度等物理性质得到提高。并且不受高温和冷冻的影响。2.3在
11、水产制品中的应用微生物脂肪酶(黑曲霉脂肪酶等)可选择性水解鱼油，使其中n-3多不饱和脂 肪酸含量提高。9Samuelsen在研究一种微生物脂肪酶对鲑鱼品质影响时发现， 脂肪酶添加对鲑鱼中单不饱和脂肪酸会产生影响。9此外，国内也有利用木瓜 蛋白酶水解罗非鱼蛋白质生产多肽液的研究报告。添加到鱼团中的TGase在成型过程可以催化交联反应，随着TGase添加量的增 加，鱼团凝胶的断裂强度和交联度增加，而肌球蛋白的重链减少，从而提高鱼团 凝胶的持水性。TGase在海洋食品中还有其它方面的应用，蒸馏产品和冷冻食品 质构的变化在某种程度上可利用TGase和酪蛋白酸盐溶液预防，这种作用对蒸馏 或冷冻海洋食品产
12、品如必须维持其质构特性的虾类制品是十分有用的。42.4在植物蛋白制品中的应用在面筋的生产过程中，利用TGase影响面筋蛋白组分中高分子量麦谷蛋白亚 基，诱导面筋蛋白中高分子量聚合物形成，改变面筋粘弹性，使面筋网络结构加 强，所以淀粉能很好保持在面筋网络中，减少淀粉损失，面条或面团相互粘结减 少。10TGase在豆腐生产中使用是其另一个实际应用的例子，用TGase处理可以提高 豆腐的持水能力，质构好，光滑。由于转谷氨酰胺酶形成的交联有较好的热稳定 性能，即使是加热处理后许多物理性质也仍然保持不变。4Kato将豆浆与葡萄 糖酸内酯、TGase混合，在5OC下保温1h，经110C杀菌处理制成耐保存的
13、麻婆豆 腐。这种豆腐在25C保存6个月后仍有良好的口感、质构与风味。113、结束语酶作为一种食品添加剂，与传统改良剂相比，具有显著优越性。首先，它不 会有任何有害残留物质；其次，酶的催化反应具有高度专一性和高效性，且用量 少，经济上合算；再者，酶反应条件温和、易操作、能耗低；同时可避免因剧烈 操作所造成营养成分损失。但由于酶的开发在技术上要求较高，加上我国在这方 面研究起步较晚，应用到食品加工尤其是蛋白质类食品加工方面酶制剂十分有 限。在开发多样化的蛋白质类食品新制品的现今，酶的需求也是多样化的。今后， 随着基因工程以及蛋白质工程的发展，可用于蛋白质类食品的酶也将会有新的进 展，酶在蛋白质类食
14、品工业中的应用前景将更为广阔。参考文献1 郭勇，郑穗平.酶在食品工业中的应用M.北京：中国轻工业出版社，1996.2 李香春，甄宗园.脂肪酶特性及其应用J.粮食与油脂，20033 王敏，檀建新，张伟，李长文，马雯，路玲玲.乳糖酶的应用及发展现状4 王金水，赵谋明.转谷氨酰胺酶的性质、制备及在食品加工中的应用，2005 年9月.5 刘心伟，吕如平，范贵生.微生物TGase在食品工业中的研究进展J.内蒙 古农业大学学报，20066 韩璐，潘力.转谷氨酰胺酶在食品加工中的应用.20077 刘成江，李开雄.浅谈几种酶在食品加工中的应用.20068 http:/ 贾洪锋，贺稚非，刘丽娜，刘思杨.微生物脂肪酶研究及其在食品中应用. 200610 王应强，刘爱青.酶在谷物食品加工中应用.200611 桑亚新，贾英民，王向红.TGase及其在食品工业中的研究进展J.中国 食品学报，2004
