一、食品中酶的发现
中国早在4000多年前的夏禹时代,就懂得用酒曲进行酿酒;在3000多年前的周朝,就能用麦曲将淀粉降解来制造饴糖;2500多年前的春秋战国时期,开始用酒曲来**肠胃病,用鸡内金**消化不良。种种迹象表明,古人虽然不知道酶是什么,但却在生活中将其利用的很广泛。这可以称为是人类对酶的无意识应用。从19世纪开始,人类才逐步的认识、了解、研究应用酶。
1810年,JasephGaylussac发现酵母可将糖转化为酒精。1833年,Payen和Persoz从麦芽的水提物中得到一种可使淀粉水解生成可溶性糖的物质,他们将这种物质称为淀粉酶。直至1878年,Kuhne才给酶一个统一的名词,叫Enzyme。这个词来自希腊文,其意思是“在酵母中”,后中文译为“酶”或“酵素”。
二、应用于食品工业中的酶
1、淀粉酶
淀粉酶属于水解酶类,是催化淀粉(包括糖原、糊精)水解的一类酶的统称。该酶广泛存在于动物、植物和微生物中,是产量*大和应用*广泛的一类酶。根据淀粉酶对淀粉的作用方式不同,淀粉酶可分为四种主要类型:α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、异淀粉酶,其特性见表1。
2、转化酶
转化酶在食品工业中具有重要的作用:浓的蔗糖溶液经转化酶作用后可水解成较甜的糖浆;蔗糖溶液转化后具有较高的沸点、较低的凝固点和较高的渗透压;经转化作用生成的单糖具有比蔗糖更高的溶解度,且不易从高浓度的糖浆中结晶出来。
3、乳糖酶
现今对乳糖酶研究*多的是催化乳糖水解。乳糖的溶解度较低,在冷冻乳制品中容易析出,使得产品带有颗粒状结构。乳糖部分水解后可以防止出现这种现象。在亚洲生活的人中有一部分因自身体内缺乏乳糖酶而不能代谢乳糖,导致对牛奶有过敏性反应。可服用乳糖酶或在乳中添加乳糖酶用以消除或减轻乳糖引起的腹胀、腹泻等症状。
4、纤维素酶
纤维素酶是降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称,它不是单种酶,而是起协调作用的多组分酶系,作用于纤维素以及从纤维素衍生出来的产物。
5、果胶酶
果胶物质是指植物中呈胶态的聚合碳水化合物,它的主要成分是脱水半乳糖醛酸,存在于所有的高等植物中。果胶酶是指分解植物主要成分果胶质的酶类。属于复合酶,包括两类:一类是能催化果胶解聚;另一类是能催化果胶分子中的酯水解。
三、酶在食品工业中的应用
酶在焙烤食品加工、制糖工业、油脂生产以及改善食品的品质、风味和颜色中都有广泛的应用。
1、酶在焙烤食品中的应用
在焙烤食品中可添加α-淀粉酶来改善质量,并且由于α-淀粉酶的作用产生还原糖,有利于增加面包的风味、表皮色泽,并改善面包的纹理结构,增大面包体积。小麦为焙烤食品的主要原料,因小麦和小麦粉中含有大量的活性酶,不同内源酶的活性变化很大,主要取决于不同的种植、收割和贮藏条件。如果其中的酶活性太高,则不适宜用来制造面包;相反,如果活性太低,将导致产品质量较差。因此调节酶的活性可使其他来源的酶与小麦内源酶的量*优化从而构成了焙烤工业中酶应用的开始和基本原理。
2、酶在制糖工业中的应用
3000多年前,中国就开始使用麦芽将米中淀粉水解成麦芽糖用作食品甜味料。在葡萄糖、果葡糖浆、麦芽糖、饴糖、高麦芽糖浆、麦芽糖醇等的生产加工中,均应用酶法产生,可得到的酶有α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、脱支酶、葡萄糖异构酶和环状糊精葡萄糖基转移酶等。
3、酶在油脂生产中的应用
在油脂生产中应用酶主要是脂肪酶。脂肪酶具有宽广的底物专一性,可以催化甘油酯键、硫酯键、**键的水解。脂肪酶具有多样性的功能,主要表现在它在有机**中具有良好的稳定性和完全的催化活性,在近无水环境中,脂肪酶能有效地催化酶化学反应,一些脂肪酶的酯化催化活性高于水解催化活性。
4、酶在调味品中的应用
1)酶在酱油生产中的应用
1))酱油的传统生产工艺
2))蛋白酶用于酱油的强化增香
酱油中的鲜味主要来自氨基酸钠盐,因此在发酵过程中添加蛋白酶,有利于蛋白酶的降解,这样既有利于提高原料的利用率,又有利于增进酱油的香味。在传统酱油生产中蛋白质的利用率为65%~75%,使用蛋白酶后的酱油生产中蛋白质的利用率可达82%~85%。
2)酶在食醋生产中的应用
传统食醋的生产工艺技术落后、设备简陋、生产规模小、工人劳动强度大、产品质量不稳定、生产周期长。而采用“双酶法”制醋的新方法能够克服传统制醋工业的缺点。
经“双酶法”液化、糖化的原料可进行固态发酵工艺,也可进行液体深层发酵制醋工艺,可缩短发酵周期,提高产品质量和成品醋的风味,同时提高了原料利用率,降低了生产成本。
3)酶在腐乳生产中的应用
腐乳又称豆腐乳、霉豆腐、毛霉豆腐等,滋味鲜美、细腻柔滑、香味独特。腐乳在我国有着悠久的酿造史,开始生产于北宋时期,后在明清时期较为盛行。
腐乳有很高的营养价值,见表2,其中蛋白质含量为12%~17%,除含有大量的水解蛋白外,还含有丰富的游离氨基酸,同时微生物发酵作用还产生维生素B12、维生素B2,维生素B2的含量比豆腐高6~7倍,钙、磷、铁、锌含量也比豆腐高,且不含胆固醇,是深受人们喜爱的佐食佳品。在欧美,腐乳被称为中国干酪
传统腐乳的生产工艺季节性强,发酵周期长,而且老法制曲过程存在杂菌污染等问题,生产过程不易控制,含盐量高等,产品质量不稳定。工艺流程见图2。
利用现代生物技术可有效地改善传统腐乳的加工方式,酶法生产腐乳的工艺可缩短发酵周期,减少污染,产品的质量相对容易控制。酶法生产腐乳工艺流程见图3。
实践中发现,完全用蛋白酶保温发酵生产的腐乳,香味较为单一,且水解产生的肽类多,如抗氧化肽、降血压活性肽等,其中也有苦味肽的产生,在发酵中加入一些辅料可在一定程度上提高香味、克服苦味。也有在传统制曲接种的基础上添加蛋白酶共同发酵生产的,香味好,品质也有保证,生产的周期也可缩短。
酶制剂的添加量主要根据蛋白酶的活性单位来确定,一般固体蛋白酶添加豆坯0.01%~0.02%,如果工艺中仍然进行了接种毛酶发酵的可降低用量,反之可适当提高一点用量。复合蛋白酶的添加时间有的在煮浆冷却后加入,使其混合均匀凝固在豆坯中;有的在接种毛霉生长好后的毛坯中与酒糟等辅料一起加入。酶法生产腐乳前发酵的*适条件:前发酵主要是让接种的微生物大量生长繁殖,产生酶类,故选择生长温度15~25℃,18℃为*适生长温度。
酶法生产腐乳后发酵的*适条件:使用复合蛋白酶的*适发酵温度为50~55℃;pH为5.6~5.9;盐分10%;酒精度9%;发酵时间为15~20天。以酶法生产的腐乳,有柠檬汁的滋味、气味和芳香,适口性好,无异味,块型均匀整齐,无杂质。
四、结语
酶除应用在文章中介绍的这些食品中外,还可应用于添加剂有机酸(柠檬酸、乳酸)的生产,酒类(白酒、啤酒等)的生产,同时还可应用于食品保鲜;也可用于药品、日常用品等的生产。酶的发现与应用给人们的生活带来了巨大的改变,希望以后能加深对酶的认识,加大力度对酶进一步研究、开发,为今后人们在其使用和生产等方面提供更科学的依据。