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常用酶制剂及其应用场景:木瓜酶和α—淀粉酶

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:食品用酶制剂及其来源名单列于GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》表C.3中。常用酶制剂见表13—1。由木瓜制得的商品酶制剂中,含有木瓜蛋白酶、木瓜凝乳蛋白酶和溶菌酶。在肉制品加工中为了减少粗纤维和胶原蛋白对制品口感的影响,常用木瓜蛋白酶作为肉的嫩化剂,它可使蛋白纤维变短、加快胶原蛋白的溶解,使肉质松化、嫩滑。应用 α—淀粉酶是酶制剂中用途最广、消费量最大的一种。

常用酶制剂及其应用场景:木瓜酶和α—淀粉酶

食品用酶制剂及其来源名单列于GB 2760—2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》表C.3中。

常用酶制剂见表13—1。

1.木瓜蛋白酶

木瓜蛋白酶亦称木瓜酶,属于植物性来源的酶。可由未成熟的木瓜果实,提取出乳液,经凝固、干燥得粗制品。

(1)性状 白色至浅棕黄色无定形粉末,有一定吸湿性,或为液体。溶于水和甘油,水溶液无色至淡黄色,有时呈乳白色,几乎不溶于乙醇。由木瓜制得的商品酶制剂中,含有木瓜蛋白酶、木瓜凝乳蛋白酶和溶菌酶

木瓜蛋白酶活性部位中存在三个氨基酸残基:Cys25、His159和Asp25。当Cys25被氧化或与重金属离子结合时,酶的活性被抑制,而还原剂半胱氨酸(或亚硫酸)或EDTA能恢复其活力。

表13—1 食品用酶制剂的主要性质与应用

续表

(2)性能 木瓜蛋白酶的主要作用是对蛋白质有极强的加水分解能力。最适作用温度和最适作用pH见表13—1。另最适pH还会随底物的不同而变动,如以明胶作底物时为5,以蛋清蛋白和酪蛋白为底物时则为7。耐热性强,可在50~80℃时使用,90℃时也不易失活。

除蛋白质外,木瓜蛋白酶对酯和酰胺类底物也表现很高的活力。它还有从蛋白质的水解物再合成蛋白质类物质的能力。这种活力有可能被用来改善植物蛋白质的营养价值或功能性质,如将蛋氨酸并入大豆蛋白质中。

(3)毒性 ADI不作限制性规定。一般公认安全。

(4)应用 木瓜蛋白酶在食品工业中主要用于啤酒和其他酒类的澄清,肉类的嫩化,饼干、糕点的松化,水解蛋白质的生产等。

如啤酒在低温下(10℃以下)贮存时经常出现浑浊现象,在啤酒中加0.0001%~0.0004%木瓜蛋白酶(巴氏杀菌前加入)可减少浑浊。利用木瓜蛋白酶可控制蛋白的水解,使啤酒中保留部分蛋白,对稳定啤酒泡沫十分有利。

肉制品加工中为了减少粗纤维胶原蛋白对制品口感的影响,常用木瓜蛋白酶作为肉的嫩化剂,它可使蛋白纤维变短、加快胶原蛋白的溶解,使肉质松化、嫩滑。一般肉类嫩化剂由2%的木瓜蛋白酶、15%的葡萄糖、2%谷氨酸单钠和食盐(余量)组成。用量为0.00005%~0.0005%。

在饼干、糕点生产中使用木瓜蛋白酶,可以使饼干成形性好,不收缩、花纹清晰、碎饼率降低,成品光泽度增加,饼干质地疏松。用量为0.0001%~0.0004%。

2.α淀粉酶

α—淀粉酶为液化型淀粉酶。我国大多是使用枯草杆菌BF—7658菌种用深层发酵生产。

(1)性状 α—淀粉酶为黄色粉末,含水量5%~8%。在高浓度淀粉保护下α—淀粉酶的耐热性很强,在适量的钙盐和食盐存在下,pH为5.3~7.0时,温度提高到93~95℃仍保持足够高的活力;为便于保藏,常加入适量的碳酸钙等作为抗结剂

(2)性能 不同来源的α—淀粉酶性能有所差异,见表13—1和表13—2。α—淀粉酶作用于淀粉的α—1,4糖苷键,不能作用于支链淀粉的α—1,6糖苷键,因此分解淀粉时产生麦芽糖、葡萄糖和异麦芽糖。α—淀粉酶作用开始阶段,迅速地将淀粉分子切断成短链的寡糖,使淀粉液黏度迅速下降,淀粉与碘呈色反应消失,这种作用称为淀粉液的液化作用,故又称其为液化淀粉酶。

表13—2 α—淀粉酶的其他性质

注:G2、G3、G5、G6、G7表示葡萄糖的聚合度。

α—淀粉酶分子中含有一个结合得相当牢固的钙离子,这个钙离子不直接参与酶—底物络合物的形成,其功能是保持酶的结构,使酶具有最大的稳定性和活性。工业生产的耐热性α—淀粉酶通常指最适反应温度为90~95℃,热稳定性在90℃以上的α—淀粉酶比中等耐热性α—淀粉酶高10~20℃,与一般α—淀粉酶相比具有以下优点:①在90℃以上高温液化淀粉,反应快,液化彻底,可避免淀粉分子胶束重排形成难溶性的团粒,因此易过滤,且节省能源;②对钙离子依赖性小,液化时不需添加钙离子,减少精制费用,降低成本;③酶的稳定性好,因此在淀粉糖生产及发酵工业中,一般细菌淀粉酶逐步被耐热性淀粉酶所取代。各种耐热性α—淀粉酶的特性见表13—3。

表13—3 各种耐热性α—淀粉酶的特性

(3)毒性 ADI无限制性规定。一般公认安全。

(4)应用 α—淀粉酶是酶制剂中用途最广、消费量最大的一种。主要用于面包生产中的面团改良,可降低面团黏度、加速发酵、增加糖含量、缓和面包老化等;用于水解淀粉制造饴糖、葡萄糖和果葡糖浆等;用于生产糊精、啤酒、黄酒、酒精、酱油、醋、果汁味精等;婴儿食品中用于谷类原料预处理;此外还用于蔬菜加工中。添加量以枯草杆菌α—淀粉酶(6000U/g计),约为0.1%或按生产实际的需要。

3.固定化葡萄糖异构酶

固定化葡萄糖异构酶也称为不溶性葡萄糖异构酶。由密苏里放线菌、锈棕色链霉菌、橄榄色链霉菌、紫黑链霉菌、凝结芽孢杆菌等微生物中的一种受控发酵后所生成的酶经固定化而成。

(1)性状 粒状固体,不结块,无臭味。不溶于水。最适作用温度和pH与葡萄糖异构酶有些差异,但比较接近。(www.xing528.com)

(2)性能 商品固定化葡萄糖异构酶酶活力≥2000U/g,其酶活力一般要低于葡萄糖异构酶。但固定化葡萄糖异构酶生产效率、使用周期和操作方便性均优于葡萄糖异构酶。如常见固定化葡萄糖异构酶在果葡糖浆生产中,1kg酶制剂可生产3~11t的果葡糖浆产品,酶活半衰期为20~165d。

(3)毒性由紫黑链霉菌和凝结芽孢杆菌生产的ADI未作规定;由制法中其他菌生产的规定为允许使用。一般公认安全。

(4)应用 固定化葡萄糖异构酶主要应用于果葡糖浆生产中将葡萄糖异构为果糖。酶柱可连续使用约800h。

4.糖化酶

糖化酶亦称葡萄糖淀粉酶、1,4—α—D—葡聚糖—葡糖水解酶。由黑曲霉变种受控发酵后的培养基中分离而得。

(1)性状 近白色至浅棕色无定形粉末,或为浅棕色至深棕色液体,可分散于食用级稀释剂或载体中,也可含有稳定剂和防腐剂。溶于水,几乎不溶于乙醇。

(2)性能 它除了能从淀粉链的非还原性末端切开α—1,4—糖苷键外,也能切开α—1,6—糖苷键和α—1,3—糖苷键,但三种键的水解速度不同。因此,它常与液化淀粉酶配合使用于将直链淀粉和支链淀粉转化成葡萄糖。其他特性请参见表13—1。

(3)毒性 ADI无限制性规定。

(4)应用 糖化酶的使用请参见表13—1。

糖化酶常用于淀粉糖浆、葡萄糖、酒精、果汁和干酪的制造,还常与α—淀粉酶一起用于谷氨酸等发酵工艺中。

作为淀粉糖化剂,使用量为100U/g干淀粉,也可根据生产需要添加。在白酒、酒精生产中,若为液态法酿酒时,可将糖化酶直接加入。而在固态法酿酒中,则将糖化酶与成熟酒母混匀后加入。白酒、酒精生产中,酶用量为180U/g原料。

5.果胶

果胶酶一般用霉菌,如镰刀霉菌属、宇佐美曲霉或黑曲霉在含有豆粕苹果渣、橘皮、蔗糖等的固体培养基中培养,然后用水抽提,用有机溶剂使之沉淀、分离、干燥、粉碎而成。

(1)性状 果胶酶为灰白色或微黄色粉末,也可以棕黄色液体存在。存在于高等植物和微生物中。其主要性质见表13—1。

(2)性能 果胶酶制剂中主要有3种有效成分酶:一种是果胶甲酯酶(简称PE),主要作用为催化甲酯果胶以脱去甲酯基,产生聚半乳糖醛酸苷键和甲醇;一种是聚半乳糖醛酸酶(简称PG),其作用是使果胶中以α—1,4—键结合的半乳糖醛基水解成为还原糖;另一种是果胶裂解酶(简称PL),可使果胶断裂而得寡糖。

(3)毒性 ADI不作特殊规定(由黑曲霉制成)。一般公认安全。

(4)应用 果胶酶使用请参见表13—1。

果胶酶主要用于果汁澄清、提高果汁得率、提高果汁过滤速率、降低果汁黏度,防止果泥和浓缩果汁胶凝化,以及用于果蔬脱内皮、内膜和囊衣等。

如在澄清苹果汁生产时使用果胶酶,便于果汁的提取和果汁中悬浮物的分离。苹果汁加果胶酶澄清过程,是将果胶酶溶于水或果汁后加于浑浊果汁中,不断搅拌,其黏度逐渐下降,果汁中的细小颗粒聚结成絮凝物而沉淀下来,进行分离。苹果汁澄清,果胶酶用量最高可达3%。

果汁澄清时果胶酶的用量和作用条件,因果实的种类、品种、成熟程度,以及酶制剂的种类和活力不同而不同。葡萄汁用0.2%的果胶酶在40~42℃放置3h,即可完全澄清。

使用果胶酶脱除莲子内皮、蒜内膜、橘子囊衣时,通常将其放入pH3的酶液中,在温度低于50℃下搅拌1h左右即可。橘子经脱囊衣后果味浓郁,品质提高。

6.β—葡聚糖酶

β—葡聚糖酶可由青霉、曲霉、轮霉、黑曲霉、双歧杆菌等制得。

(1)性状 β—葡聚糖酶为灰白色无定形粉末或液体,可加有载体和稀释剂。溶于水,基本不溶于乙醇。

(2)性能 β—葡聚糖酶使高分子的黏性葡聚糖分解成低黏度的异麦芽糖和异麦芽三糖。使β—D—葡聚糖中的1,3—β—和1,4—β—糖苷键水解为寡糖和葡萄糖。作用的适宜pH和温度等性质请参见表13—1。

(3)毒性 ADI 0~0.5mg/kg体重(木霉制得者);0~1mg/kg体重(由黑霉制得者)。

(4)应用 β—葡聚糖酶的使用参见表13—1。木霉制得品可用于葡萄酒的制备;黑曲霉制得品可用于果汁、啤酒和干酪的制备。

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