食品酶制劑發(fā)展及運用

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1研制肉味香精

1.1酶解對雞肉風(fēng)味的影響

雞肉風(fēng)味是雞制品質(zhì)量的一個重要指標(biāo),在雞制品中雞(精)粉由于兼具營養(yǎng)、調(diào)味和可接受性廣特點,是近幾年發(fā)展速度最快的固體調(diào)味品。雞肉粉是很多雞肉風(fēng)味調(diào)味品的主要原料,但由于技術(shù)方面的原因,國產(chǎn)雞肉粉對原料雞的品種要求高,造成生產(chǎn)成本過高,而用繁育速度快的品種生產(chǎn)的產(chǎn)品則存在風(fēng)味不足的問題,這些問題使國產(chǎn)雞肉粉失去了在國內(nèi)和國際市場的競爭力。通過酶解可以顯著提高雞肉風(fēng)味,風(fēng)味蛋白酶和復(fù)合蛋白酶的混合比例為4∶1,酶解度為18%~20%時,可以獲得最佳的效果。雞肉經(jīng)過酶解后制得的雞肉湯所含的低分子揮發(fā)性風(fēng)味成分的種類和含量遠比未經(jīng)水解的雞肉制得的多。

1.2酶法水解植物蛋白制備肉味香精

用2%復(fù)合胰酶水解豆粕粉制備HVP效果較好,酶解HVP液可進一步通過添加葡萄糖、L-半胱氨酸和DL-蛋氨酸來制備肉味香精,其最佳條件是:在酶解HVP液中添加6%葡萄糖、0.8%L-半胱氨酸和0.4%DL-蛋氨酸,在115℃下反應(yīng)60min。此條件下,反應(yīng)液產(chǎn)生了香氣強烈而協(xié)調(diào)的肉味香精。

2食品改良

2.1酶制劑水解大豆蛋白的意義

大豆多肽是以優(yōu)質(zhì)大豆蛋白為主要原料,應(yīng)用高新現(xiàn)代生物工程技術(shù),將分子量為2~35萬Da的大豆蛋白水解成分子量主要介于500~1000Da的小分子生物活性肽。其氨基酸組成齊全,八種必需氨基酸的平衡良好,具有較高的營養(yǎng)價值。大豆多肽與傳統(tǒng)大豆蛋白相比較,具有無蛋白變性、沒有大豆的豆腥味、無殘渣、分子量小、易溶于水、且在酸性條件下也不產(chǎn)生沉淀的優(yōu)點。通過適當(dāng)控制大豆蛋白的水解度,可以得到在溶解度、起泡能力、乳化能力、保濕性等加工特性方面優(yōu)于大豆蛋白的大豆多肽。此外,大豆多肽還具有許多獨特的生理功能特性,如在人體內(nèi)大豆多肽比大豆蛋白更易消化吸收,抗原性較低;具有促進人體內(nèi)脂肪代謝、肌紅細胞的復(fù)原、增強運動員肌肉的功能;有降壓、降膽固醇功能,以及促進發(fā)酵,使食品凝膠軟化的功能等。

2.2酶對改善茶湯萃取品質(zhì)的研究

茶湯是指茶葉的水提取液或濃縮液,傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法是以茶葉為原料,用熱水直接進行萃取。此法的缺點是萃取時間長,很多營養(yǎng)成分在高溫下失活或揮發(fā),極大地影響了茶湯的風(fēng)味和品質(zhì),可通過加入酶加以改善。酶作為一種高效、溫和的生物催化劑,可使茶湯在較低的溫度、較短的時間內(nèi)就能取得好的萃取效果。目前,使用的酶制劑主要有纖維素酶、果膠酶和單寧酶等。單寧酶的作用機理是切斷兒茶酚上沒食子酸酯鍵,釋放出沒食子酸,形成相對分子質(zhì)量較小的水溶物,從而達到澄清的目的。纖維素酶和果膠酶的作用是破壞茶葉細胞壁,使纖維素降解,果膠溶出。

3功能食品開發(fā)

明膠酶解對運動飲料的改善作用:運動飲料的主要作用是補充水分維持體內(nèi)電解質(zhì)平衡,補充能量防止低血糖,有助于增強耐力和消除疲勞。運動飲料的主要成分有:水分、維生素、糖類、無機鹽、氨基酸、其他物質(zhì)。通過對現(xiàn)有運動飲料配方分析發(fā)現(xiàn),目前國內(nèi)運動飲料中比較缺乏氨基酸的加入。運動員進行強大的體育運動時,會出現(xiàn)蛋白質(zhì)分解代謝增強,細胞膜正常功能失調(diào),細胞酶外泄等現(xiàn)象,為了恢復(fù)運動消耗的組織蛋白,修復(fù)損傷的組織,或者最大限度地刺激蛋白質(zhì)的合成,發(fā)展肌肉的力量,運動員必須要增加氨基酸的攝入。明膠是從動物的皮和骨中提煉出來的一種原膠蛋白,水解后可得到低分子的多肽,亦稱水解動物蛋白。水解明膠含有18種氨基酸及人體必須的多種微量元素,是良好的天然生理活性物質(zhì),水溶性好,營養(yǎng)價值高,不含膽固醇,極易被人體吸收,飲用后可使運動員所消耗的氨基酸得到迅速的補充,體能迅速恢復(fù)。

4降低原料加工難度

酶技術(shù)在魷魚脫皮中的應(yīng)用研究:魷魚加工是目前國內(nèi)水產(chǎn)加工業(yè)的一項重要內(nèi)容,而脫皮處理是魷魚加工中主要的工藝環(huán)節(jié)之一。魷魚胴體的質(zhì)構(gòu)十分獨特,它由表皮、內(nèi)皮(體腔一側(cè)的皮)及其間的肌肉層構(gòu)成,其中表皮有四層,內(nèi)皮有兩層,表皮與內(nèi)皮主要由膠原蛋白狀纖維構(gòu)成。魷魚在加工過程中較難解決的是去皮問題(主要是表皮),也稱脫皮。國內(nèi)加工企業(yè)有采用人工脫皮的,也有采用機械脫皮的。人工脫皮速度慢,勞動效率低;機械脫皮速度快,勞動效率高,但如果溫度、速度、時間控制不當(dāng),會影響產(chǎn)品質(zhì)量。如何既能快速脫皮,又能保證產(chǎn)品質(zhì)量,是國內(nèi)魷魚加工企業(yè)一直期盼解決的問題。自從木瓜蛋白酶的應(yīng)用研究成功后,解決了魷魚脫皮難的問題,并快速得到了廣泛的應(yīng)用。在機械脫皮過程中加入木瓜蛋白酶后,由于蛋白酶的酶解作用,魷魚皮和肉分離速度明顯加快,脫皮后的肌肉潔白,效果顯著。其酶解條件是:木瓜蛋白酶量為魷魚量的0.02%~0.025%,熱水溫度52~55℃,脫皮時間5~7min。

5原料下腳料利用

5.1魚鱗酶解工藝研究

隨著我國漁業(yè)的發(fā)展,漁業(yè)加工也越來越引起人們的重視,但在加工的同時,產(chǎn)生出魚體總重約30%的下腳料,其中下腳料的5%左右是魚鱗。魚鱗含有豐富的膠原蛋白、脂肪(卵磷脂、多種脂肪酸)及多種礦物質(zhì)、維生素、微量元素等。魚鱗中的蛋白質(zhì)經(jīng)蛋白酶水解,制得的酶解液可用于調(diào)味品的生產(chǎn)和功能性食品添加劑,加入不同類型的蛋白酶將魚鱗中的膠原蛋白大分子進行水解,得到聚合度較小的多肽類和游離的氨基酸,首先一些游離氨基酸和短肽本身具有呈味作用,水解液可以作為調(diào)味料的原料。另外在水解過程中還會產(chǎn)生具有特定功能的功能肽,已經(jīng)有實驗證明,魚鱗蛋白水解液具有抗氧化和降低血壓、降低血液總膽固醇、抗衰老等功效。

5.2酶解法提取薯渣膳食纖維的研究

我國是一個農(nóng)業(yè)大國,薯渣資源非常豐富,是潛在的膳食纖維資源,對其加以開發(fā)利用,引導(dǎo)人們對健康的消費,變資源優(yōu)勢為經(jīng)濟優(yōu)勢,有利于提高我國薯類加工業(yè)的競爭能力,增加薯農(nóng)收入。在膳食纖維的提取實踐中,酸堿法色澤較差,不易漂白,并且在高酸高堿、高溫條件下,對提取容器、管道、物料泵的腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重。膳食纖維的提取工藝流程:薯渣→干燥→粉碎→泡洗→過濾→離心→淀粉酶水解→過濾→漂洗→蛋白酶水解→過濾→漂洗→離心→烘干→粉碎→產(chǎn)品。提取的產(chǎn)品總膳食纖維含量達到78%以上,是薯渣粉含量的2.76倍,淀粉含量3.09%,僅為原料中淀粉的1.80%,而蛋白質(zhì)也只有原料中的14.31%。說明酶解法提取薯渣膳食纖維是完全可行的,其功能特性有待進一步研究。

6天然抗氧化劑開發(fā)

6.1番茄紅素酶法提取

番茄紅素(Lycopene)是類胡蘿卜素的一種,是一種很強的抗氧化劑,具有極強的清除自由基的能力,對防治前列腺癌、肺癌、乳腺癌、子宮癌等有顯著效果,還有預(yù)防心腦血管疾病、提高免疫力、延緩衰老等功效,有植物黃金之稱,被譽為“21世紀(jì)保健品的新寵”。酶反應(yīng)法主要是利用番茄皮自身酶或外加酶反應(yīng)來提取番茄紅素,在堿性條件下使果膠酶和纖維素酶發(fā)生水解反應(yīng),分解果膠和纖維素使得番茄紅素的蛋白質(zhì)復(fù)合物從細胞中溶出。日本一專利介紹了利用番茄皮自身果膠酶和纖維素酶反應(yīng)來提取番茄紅素。其工藝為:番茄打漿粉碎→加堿調(diào)節(jié)pH值7.5~9.0→45~60℃加熱攪拌5h→過濾除去表皮、種子和纖維等殘渣,得提取液將抽提液pH值調(diào)整為4.0~4.5,類胡蘿卜素凝聚沉淀靜置,虹吸除去上部渾濁液,得番茄紅素沉淀→沉淀調(diào)整pH后干燥真空濃縮→成品加食鹽保存。而Dubodel等人通過外加果膠酶和纖維素酶的方法來提取番茄紅素。其工藝流程為:清洗鮮番茄→100℃熱燙去皮→用高速攪拌機打漿粉碎→添加0.2%~0.5%的果膠酶、纖維素酶,在50℃條件下處理3h,除去90%的果膠、纖維素等非色素物質(zhì)→離心→沉淀用96%的乙醇洗滌、過濾→乙醇和植物油提取→分離油相、產(chǎn)品。

6.2美拉德反應(yīng)產(chǎn)物(MRPs)

廣州優(yōu)銳生物科技有限公司組織多名專家和知名學(xué)者歷時幾年的研究,采用美拉德模式體系(Maillard-modelsystem)通過控制一定的反應(yīng)條件,開發(fā)出了美拉德反應(yīng)產(chǎn)物天然抗氧化劑MRPs。研究表明,這類物質(zhì)具有一定的抗氧化性能,其中某些物質(zhì)的抗氧化強度可以和食品中常見的抗氧化劑相媲美。隨著褐變反應(yīng)生成醛、酮等還原性物質(zhì),它們對食品有一定的抗氧化能力,尤其是對防止食品中油脂的氧化較為顯著。近年來研究表明,MRPs具有很強消除活性氧的能力。Hayase認(rèn)為MRPs抗氧化性可能是由于美拉德反應(yīng)的終產(chǎn)物-類黑精具有很強的消除活性氧的能力。Echner等人認(rèn)為MRPs的中間體———還原酮化合物通過供氫原子而終止自由基的鏈,并發(fā)現(xiàn)MRPs具有絡(luò)合金屬離子和還原過氧化物的特性。MRPs可用氨基酸和還原糖直接反應(yīng)制得,考慮到生產(chǎn)成本,如果用復(fù)合蛋白酶和風(fēng)味酶降解蛋白質(zhì)類物質(zhì),使之成為含有小分子的多肽和氨基酸的水解液,經(jīng)過離心分離取得上清液,添加還原糖在一定條件下反應(yīng),也能制取MRPs。不僅大大節(jié)約成本,同樣具有很強的抗氧化能力,而且風(fēng)味比前者更復(fù)雜、逼真。

7總結(jié)

酶制劑在食品行業(yè)的應(yīng)用在近30年內(nèi)得到迅速的發(fā)展,我國酶制劑自1965年實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)以來,由無到有,由小到大,由單一品種發(fā)展到20個品系,已形成了較完整的工業(yè)體系。前面闡述了酶制劑在食品行業(yè)各個領(lǐng)域的應(yīng)用,其中在提取天然抗氧化劑方面屬于新興產(chǎn)業(yè)。1954年,Franzke和Iwainsky首次發(fā)現(xiàn)甘氨酸與葡萄糖加熱的反應(yīng)產(chǎn)物可提高人造奶油氧化穩(wěn)定性。但在隨后二三十年中,卻沒有引起足夠重視,直到20世紀(jì)80年代,美拉德產(chǎn)物抗氧化活性研究才逐漸增多,而且成為當(dāng)今食品營養(yǎng)學(xué)和食品化學(xué)領(lǐng)域的熱門課題。利用酶制劑對蛋白質(zhì)類物質(zhì)的高效水解能力,結(jié)合美拉德反應(yīng)的機理,研制出較強的天然抗氧化劑MRPs。不僅可以取代現(xiàn)有的合成抗氧化劑,真正做到安全、無毒、天然化、高效率,也為酶制劑的應(yīng)用開辟了一條新的道路。