酶工程在食品工业中的应用 一、酶的用途 表：酶用于食品加工 酶的用途 反应 酶 水解淀粉生产葡萄糖 淀粉+H2O → 葡萄糖 糖化酶 α-淀粉酶 水解 RNA 生产 5'-IMP 及 5'-GMP • RNA+H2O →5'-AMP+5'- GMP+5'- UMP+5' - CMP • 5'-AMP+H2O→5'-AMP+NH3 • 磷酸二酯酶 • AMP 脱氨酶 用 Plaste in 反应修饰蛋白质 肽 + 蛋氨酸乙酯 → 肽 - 蛋氨酸 木瓜酶 消除桔汁苦味 • 柚苷 +H2O → 鼠李糖 + 柚配质 -7- 葡糖苷 (2) 柚配质-7-葡糖苷 →葡萄糖+柚 配质 • 柚苷酶 • 黄酮化合物糖苷 酶 生产果葡糖浆 D-葡萄糖 →D-果糖 葡萄糖异构酶 增加甜菜糖收率 棉子糖 +H2O →半乳糖 + 蔗糖 蜜二糖酶 (α-半乳 糖苷酶 ) 分解牛奶及乳清中乳糖 乳糖 + 水 →D-半乳糖 + 葡萄糖 β- 半乳糖苷酶 消除食品中残留 H2O2 H2O2+ H2O2 →O2+ 2H2O 过氧化氢酶 分离鱼碎肉废水中油和蛋白质 蛋白质、油、聚丙烯酸钠、水→肽氨 基酸、油聚丙烯酸 碱性蛋白酶 啤酒澄清 蛋白质 →肽 木瓜酶 桔子脱囊衣 半纤维素（高分子）→半纤维素（低 分子） 粥化酶 改进谷物淀粉收率 淀粉、半纤维素、蛋白质（高分子） →淀粉、肽、半纤维素（低分子） 半纤维素酶、果胶酶 提高饲料效率 淀粉、半纤维素、纤维素 →肽、纤 维、半纤维 粥化酶 生产干酪 酪素 →肽 内肽酶 生产干酪用脂肪酶增香 脂肪 →脂肪酸 脂肪酶
酶工程在食品工业中的应用 一、酶的用途 表：酶用于食品加工 酶的用途 反应 酶 水解淀粉生产葡萄糖 淀粉+H2O → 葡萄糖 糖化酶 α-淀粉酶 水解 RNA 生产 5'-IMP 及 5'-GMP • RNA+H2O →5'-AMP+5'- GMP+5'- UMP+5' - CMP • 5'-AMP+H2O→5'-AMP+NH3 • 磷酸二酯酶 • AMP 脱氨酶 用 Plaste in 反应修饰蛋白质 肽 + 蛋氨酸乙酯 → 肽 - 蛋氨酸 木瓜酶 消除桔汁苦味 • 柚苷 +H2O → 鼠李糖 + 柚配质 -7- 葡糖苷 (2) 柚配质-7-葡糖苷 →葡萄糖+柚 配质 • 柚苷酶 • 黄酮化合物糖苷 酶 生产果葡糖浆 D-葡萄糖 →D-果糖 葡萄糖异构酶 增加甜菜糖收率 棉子糖 +H2O →半乳糖 + 蔗糖 蜜二糖酶 (α-半乳 糖苷酶 ) 分解牛奶及乳清中乳糖 乳糖 + 水 →D-半乳糖 + 葡萄糖 β- 半乳糖苷酶 消除食品中残留 H2O2 H2O2+ H2O2 →O2+ 2H2O 过氧化氢酶 分离鱼碎肉废水中油和蛋白质 蛋白质、油、聚丙烯酸钠、水→肽氨 基酸、油聚丙烯酸 碱性蛋白酶 啤酒澄清 蛋白质 →肽 木瓜酶 桔子脱囊衣 半纤维素（高分子）→半纤维素（低 分子） 粥化酶 改进谷物淀粉收率 淀粉、半纤维素、蛋白质（高分子） →淀粉、肽、半纤维素（低分子） 半纤维素酶、果胶酶 提高饲料效率 淀粉、半纤维素、纤维素 →肽、纤 维、半纤维 粥化酶 生产干酪 酪素 →肽 内肽酶 生产干酪用脂肪酶增香 脂肪 →脂肪酸 脂肪酶
改良面团 淀粉 →糊精 α-淀粉酶 生产环糊精 环糊精葡萄糖转移 酶 消除大豆腥臭 • RCHO+NAD+H2O → RCOOH+NADH • RCHO+H2O+O2→ RCOOH+H2O2 • 醛脱氢酶 • 醛氧化酶 消除桔子汁柠碱 柠碱酶 二、酶在食品工业的应用 图：古代已用微生物生产食品 1、酶用于淀粉糖的生产 以淀粉为原料，经 α—淀粉酶和葡萄糖淀粉酶催化水解，得 D—葡萄糖，将它通过固定 化 D—葡萄糖异构酶柱完成由 D—葡萄糖至 D—果糖的转化，再通过精制、浓缩等手段，即可得 到不同种类的高果糖浆
改良面团 淀粉 →糊精 α-淀粉酶 生产环糊精 环糊精葡萄糖转移 酶 消除大豆腥臭 • RCHO+NAD+H2O → RCOOH+NADH • RCHO+H2O+O2→ RCOOH+H2O2 • 醛脱氢酶 • 醛氧化酶 消除桔子汁柠碱 柠碱酶 二、酶在食品工业的应用 图：古代已用微生物生产食品 1、酶用于淀粉糖的生产 以淀粉为原料，经 α—淀粉酶和葡萄糖淀粉酶催化水解，得 D—葡萄糖，将它通过固定 化 D—葡萄糖异构酶柱完成由 D—葡萄糖至 D—果糖的转化，再通过精制、浓缩等手段，即可得 到不同种类的高果糖浆
图:酶将玉米或小麦等作物中的淀粉转化为糖 2、酶用于甜味剂的生产 淀粉糖均以淀粉为原料进行生产，其甜度增加有限，所以从根本上解决食糖短缺问题应 生产甜度高而又不以淀粉为原料的甜味剂。国外大量生产的阿期巴甜（APM）就是一种高甜度的 甜味剂。阿期巴甜（天门冬酰丙氨酸甲酯）是二肽甜味剂，其甜度是蔗糖的 200 倍。过去是以 L— 天冬氨酸与 L —苯丙氨酸为原料用化学法合成。现在日本采用酶法合成新工艺，可用价格较低 的 DL—苯丙氨酸为原料，且产品都是 α—型体（β—型体有苦味），使生产成本下降 30% 。 3、酶用于乳品加工 （1）干酪生产 全世界生产干酪所耗牛奶达 1 亿多吨，占牛奶总产量的 1/4。干酪生产的第一步是将牛 奶用乳酸菌发酵制成酸奶，然后加凝乳酶水解 K-酪蛋白，在酸性条件下，钙离子使酪蛋白凝固， 再经切块加热压榨熟化而成。 （2）分解乳糖 牛奶中含有 4.5%的乳糖。乳糖是一种缺乏甜味且溶解度很低的双糖，难于消化。有些 人饮奶后常发生腹泻、腹痛等病，其原因即在于此。而且由于乳糖难溶于水，常在炼乳、冰淇琳 中呈砂状结晶析出，从而影响食品风味。将牛奶用乳糖酶处理，使奶中乳糖水解为半乳糖和葡萄 糖即可解决上述问题。 （3）黄油增香
图:酶将玉米或小麦等作物中的淀粉转化为糖 2、酶用于甜味剂的生产 淀粉糖均以淀粉为原料进行生产，其甜度增加有限，所以从根本上解决食糖短缺问题应 生产甜度高而又不以淀粉为原料的甜味剂。国外大量生产的阿期巴甜（APM）就是一种高甜度的 甜味剂。阿期巴甜（天门冬酰丙氨酸甲酯）是二肽甜味剂，其甜度是蔗糖的 200 倍。过去是以 L— 天冬氨酸与 L —苯丙氨酸为原料用化学法合成。现在日本采用酶法合成新工艺，可用价格较低 的 DL—苯丙氨酸为原料，且产品都是 α—型体（β—型体有苦味），使生产成本下降 30% 。 3、酶用于乳品加工 （1）干酪生产 全世界生产干酪所耗牛奶达 1 亿多吨，占牛奶总产量的 1/4。干酪生产的第一步是将牛 奶用乳酸菌发酵制成酸奶，然后加凝乳酶水解 K-酪蛋白，在酸性条件下，钙离子使酪蛋白凝固， 再经切块加热压榨熟化而成。 （2）分解乳糖 牛奶中含有 4.5%的乳糖。乳糖是一种缺乏甜味且溶解度很低的双糖，难于消化。有些 人饮奶后常发生腹泻、腹痛等病，其原因即在于此。而且由于乳糖难溶于水，常在炼乳、冰淇琳 中呈砂状结晶析出，从而影响食品风味。将牛奶用乳糖酶处理，使奶中乳糖水解为半乳糖和葡萄 糖即可解决上述问题。 （3）黄油增香
乳制品特有香味主要是加工时所产生的挥发性物质（如脂肪酸、醇、醛、酮、酯以及胺 类等）所致。乳品加工时添加适量的脂肪酶可增加干酪和黄油的香味。将增香黄油用于奶糖、糕 点等食品，可节约黄油用量，提高风味 （4）婴儿奶粉 人奶与牛奶区别之一在于溶菌酶含量的不同。奶粉中添加卵清溶菌酶可防止婴儿肠道感染。 4、酶用于肉类和鱼类加工 （1）改善组织、嫩化肉类 酶技术可以促使肉类嫩化。牛肉及其他质地较差的肉（如老动物肉），结缔组织和肌纤 维中的胶原蛋白质及弹性蛋白质含量高且结构复杂。胶原蛋白质是纤维蛋白，同副键连接成为具 有很强机械强度的组成，这种交联键可分成耐热的和不耐热的两种。幼动物的胶原蛋白中，不耐 热交联键多，一经加热即行破裂，肉是得嫩；而老动物的肉因耐热键多，烹煮时软化较难，因而 肉质显得粗糙，难以烹调，口感亦差。采用蛋白酶可以将肌肉结缔组织中胶原蛋白分解，从而使 肉质嫩化。作为嫩化剂的蛋白酶可以分为两类：最常用的一类是植物蛋白酶，另一类是微生物蛋 白酶。 （2）转化废弃蛋白 将废弃的蛋白、如杂鱼、动物血、碎肉等用蛋白酶水解，抽提其中蛋白质以供食用或用 作饲料，是增加人类蛋白质资源的一项有效措施。其中以杂鱼及鱼厂废弃物的利用最为瞩目。海 洋中许多鱼类因其色泽、外观或味道欠佳等原因，都不能食用，而这类水产却高达海洋水产的 80%左右。采用这项生物技术新成果，使其中绝大部分蛋白质溶解，经浓缩干燥可制成含氮量高、 富含各种水溶性维生素的产品，其营养不低于奶粉，可掺入面包、面条中等食用，或用作饲料， 其经济效益十分显著。 （3）其他方面的应用 用酸性蛋白酶在 pH 值呈中性条件下处理解冻鱼类，可以脱腥。现今开发利用碱性蛋白 酶水解动物脱色来制造无色血粉，作为廉价而安全的补充蛋白资源，这一技术已用于工业化生产。 5、酶用于果蔬加工
乳制品特有香味主要是加工时所产生的挥发性物质（如脂肪酸、醇、醛、酮、酯以及胺 类等）所致。乳品加工时添加适量的脂肪酶可增加干酪和黄油的香味。将增香黄油用于奶糖、糕 点等食品，可节约黄油用量，提高风味 （4）婴儿奶粉 人奶与牛奶区别之一在于溶菌酶含量的不同。奶粉中添加卵清溶菌酶可防止婴儿肠道感染。 4、酶用于肉类和鱼类加工 （1）改善组织、嫩化肉类 酶技术可以促使肉类嫩化。牛肉及其他质地较差的肉（如老动物肉），结缔组织和肌纤 维中的胶原蛋白质及弹性蛋白质含量高且结构复杂。胶原蛋白质是纤维蛋白，同副键连接成为具 有很强机械强度的组成，这种交联键可分成耐热的和不耐热的两种。幼动物的胶原蛋白中，不耐 热交联键多，一经加热即行破裂，肉是得嫩；而老动物的肉因耐热键多，烹煮时软化较难，因而 肉质显得粗糙，难以烹调，口感亦差。采用蛋白酶可以将肌肉结缔组织中胶原蛋白分解，从而使 肉质嫩化。作为嫩化剂的蛋白酶可以分为两类：最常用的一类是植物蛋白酶，另一类是微生物蛋 白酶。 （2）转化废弃蛋白 将废弃的蛋白、如杂鱼、动物血、碎肉等用蛋白酶水解，抽提其中蛋白质以供食用或用 作饲料，是增加人类蛋白质资源的一项有效措施。其中以杂鱼及鱼厂废弃物的利用最为瞩目。海 洋中许多鱼类因其色泽、外观或味道欠佳等原因，都不能食用，而这类水产却高达海洋水产的 80%左右。采用这项生物技术新成果，使其中绝大部分蛋白质溶解，经浓缩干燥可制成含氮量高、 富含各种水溶性维生素的产品，其营养不低于奶粉，可掺入面包、面条中等食用，或用作饲料， 其经济效益十分显著。 （3）其他方面的应用 用酸性蛋白酶在 pH 值呈中性条件下处理解冻鱼类，可以脱腥。现今开发利用碱性蛋白 酶水解动物脱色来制造无色血粉，作为廉价而安全的补充蛋白资源，这一技术已用于工业化生产。 5、酶用于果蔬加工
（1）水果罐头加工 制作桔子罐头时需除桔瓣囊衣，过去使用碱处理法，耗水量大，又费工时。现采用黑曲 霉产生的半纤维素酶、果胶酶和纤维素酶的混合物，可很好地除去桔瓣囊衣，而避免上述缺点。 桔子罐头常发白色浑浊，这是同桔肉中橙皮苷造成的。采用橙皮苷酶，可将橙皮苷水解成为水溶 性的橙皮素，从而消除桔子罐头的白浊现象。桃果实含有红色花青素，罐藏时同金属离子作用而 呈紫褐色。采用花青素酶处理桃酱、葡萄汁等，即可脱色而提高经济价值。这是因为花青素酶可 以水解花青色素，使之变为无色物质。 （2）柑桔类脱苦 柑桔类脱苦问题历来是果品加工中的一大问题。桔子中的柠檬苦素是引起桔汁产生苦味 的原因，利用球形节杆菌固定化细胞的柠檬酶处理即可消除苦味。 （3）果汁加工 水果中均含有果胶物质。果胶的重要特性之一，就是在酸性和高浓度的糖存在时，即可 形成凝胶。这一性质是制造果冻、果酱的基础。但在果汁加工上，却造成了压榨、澄清的因难。 现采用果胶酶处理破碎的果实，即可加速果汁过滤和促进澄清。 图：酶在果汁制造过程中分解纤维 （4）水果蔬菜保藏 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。瓶装桔汁贮藏时因氧 化而使色香味变劣，采用葡萄糖氧化酶、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
（1）水果罐头加工 制作桔子罐头时需除桔瓣囊衣，过去使用碱处理法，耗水量大，又费工时。现采用黑曲 霉产生的半纤维素酶、果胶酶和纤维素酶的混合物，可很好地除去桔瓣囊衣，而避免上述缺点。 桔子罐头常发白色浑浊，这是同桔肉中橙皮苷造成的。采用橙皮苷酶，可将橙皮苷水解成为水溶 性的橙皮素，从而消除桔子罐头的白浊现象。桃果实含有红色花青素，罐藏时同金属离子作用而 呈紫褐色。采用花青素酶处理桃酱、葡萄汁等，即可脱色而提高经济价值。这是因为花青素酶可 以水解花青色素，使之变为无色物质。 （2）柑桔类脱苦 柑桔类脱苦问题历来是果品加工中的一大问题。桔子中的柠檬苦素是引起桔汁产生苦味 的原因，利用球形节杆菌固定化细胞的柠檬酶处理即可消除苦味。 （3）果汁加工 水果中均含有果胶物质。果胶的重要特性之一，就是在酸性和高浓度的糖存在时，即可 形成凝胶。这一性质是制造果冻、果酱的基础。但在果汁加工上，却造成了压榨、澄清的因难。 现采用果胶酶处理破碎的果实，即可加速果汁过滤和促进澄清。 图：酶在果汁制造过程中分解纤维 （4）水果蔬菜保藏 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。瓶装桔汁贮藏时因氧 化而使色香味变劣，采用葡萄糖氧化酶、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
6、酶用于焙烤食品 面粉中添加 α-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。添加蛋白酶可促进面筋软化，增加延伸性，减少揉面时间和动力，改善发酵效果。用蛋白酶 强化的面粉制通心粉制通心面条，延伸性好，风味佳。用 β-淀粉酶强化面粉可防止糕点老化。 糕点馅心常以淀粉为填料，添加 β-淀粉酶可以改善馅心风味。糕点制作使用转化酶可使蔗糖水 解为转化糖，从而防止糖浆析晶。面包制作中适当添加脂肪酶可增进面包的香味，这是因为脂肪 酶可使乳脂中微量的醇酸或酮酸的甘油酯分解，从而生成 δ-内脂或甲酮等香味物质。 图：酶使面包更松软且保存更长久 7、酶用于酿酒 啤酒是以麦芽为原料，经糖化发酵而成的酒精饮料。麦芽中含有发酵所必需的各种酶类。 采用微生物淀粉酶、蛋白酶、β-淀粉酶、β-葡聚酶等酶制剂，可补充酶活力的不足。 果酒酿造中采用酸性蛋白酶、淀粉酶、果胶酶可消除浑浊，改善破碎果的榨汁操作。 白酒生产中采用糖化酶代替麸曲可使出酒率提高 2%~7%，这既能节约粮食，又可简化设备，节省 厂房
6、酶用于焙烤食品 面粉中添加 α-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。添加蛋白酶可促进面筋软化，增加延伸性，减少揉面时间和动力，改善发酵效果。用蛋白酶 强化的面粉制通心粉制通心面条，延伸性好，风味佳。用 β-淀粉酶强化面粉可防止糕点老化。 糕点馅心常以淀粉为填料，添加 β-淀粉酶可以改善馅心风味。糕点制作使用转化酶可使蔗糖水 解为转化糖，从而防止糖浆析晶。面包制作中适当添加脂肪酶可增进面包的香味，这是因为脂肪 酶可使乳脂中微量的醇酸或酮酸的甘油酯分解，从而生成 δ-内脂或甲酮等香味物质。 图：酶使面包更松软且保存更长久 7、酶用于酿酒 啤酒是以麦芽为原料，经糖化发酵而成的酒精饮料。麦芽中含有发酵所必需的各种酶类。 采用微生物淀粉酶、蛋白酶、β-淀粉酶、β-葡聚酶等酶制剂，可补充酶活力的不足。 果酒酿造中采用酸性蛋白酶、淀粉酶、果胶酶可消除浑浊，改善破碎果的榨汁操作。 白酒生产中采用糖化酶代替麸曲可使出酒率提高 2%~7%，这既能节约粮食，又可简化设备，节省 厂房