食品酶制劑發(fā)展及運用

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1研制肉味香精

1.1酶解對雞肉風味的影響

雞肉風味是雞制品質量的一個重要指標,在雞制品中雞(精)粉由于兼具營養(yǎng)、調味和可接受性廣特點,是近幾年發(fā)展速度最快的固體調味品。雞肉粉是很多雞肉風味調味品的主要原料,但由于技術方面的原因,國產雞肉粉對原料雞的品種要求高,造成生產成本過高,而用繁育速度快的品種生產的產品則存在風味不足的問題,這些問題使國產雞肉粉失去了在國內和國際市場的競爭力。通過酶解可以顯著提高雞肉風味,風味蛋白酶和復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。雞肉經過酶解后制得的雞肉湯所含的低分子揮發(fā)性風味成分的種類和含量遠比未經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60min。此條件下,反應液產生了香氣強烈而協(xié)調的肉味香精。

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)質大豆蛋白為主要原料,應用高新現(xiàn)代生物工程技術,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生沉淀的優(yōu)點。通過適當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;具有促進人體內脂肪代謝、肌紅細胞的復原、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的研究

茶湯是指茶葉的水提取液或濃縮液,傳統(tǒng)的生產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味和品質,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電解質平衡,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。通過對現(xiàn)有運動飲料配方分析發(fā)現(xiàn),目前國內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)蛋白質分解代謝增強,細胞膜正常功能失調,細胞酶外泄等現(xiàn)象,為了恢復運動消耗的組織蛋白,修復損傷的組織,或者最大限度地刺激蛋白質的合成,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,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。

4降低原料加工難度

酶技術在魷魚脫皮中的應用研究:魷魚加工是目前國內水產加工業(yè)的一項重要內容,而脫皮處理是魷魚加工中主要的工藝環(huán)節(jié)之一。魷魚胴體的質構十分獨特,它由表皮、內皮(體腔一側的皮)及其間的肌肉層構成,其中表皮有四層,內皮有兩層,表皮與內皮主要由膠原蛋白狀纖維構成。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,會影響產品質量。如何既能快速脫皮,又能保證產品質量,是國內魷魚加工企業(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、維生素、微量元素等。魚鱗中的蛋白質經蛋白酶水解,制得的酶解液可用于調味品的生產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,水解液可以作為調味料的原料。另外在水解過程中還會產生具有特定功能的功能肽,已經有實驗證明,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,引導人們對健康的消費,變資源優(yōu)勢為經濟優(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、物料泵的腐蝕相當嚴重。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→產品。提取的產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世紀保健品的新寵”。酶反應法主要是利用番茄皮自身酶或外加酶反應來提取番茄紅素,在堿性條件下使果膠酶和纖維素酶發(fā)生水解反應,分解果膠和纖維素使得番茄紅素的蛋白質復合物從細胞中溶出。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來提取番茄紅素。其工藝為:番茄打漿粉碎→加堿調節(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→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、產品。

6.2美拉德反應產物(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條件,開發(fā)出了美拉德反應產物天然抗氧化劑MRPs。研究表明,這類物質具有一定的抗氧化性能,其中某些物質的抗氧化強度可以和食品中常見的抗氧化劑相媲美。隨著褐變反應生成醛、酮等還原性物質,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認為MRPs抗氧化性可能是由于美拉德反應的終產物-類黑精具有很強的消除活性氧的能力。Echner等人認為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制得,考慮到生產成本,如果用復合蛋白酶和風味酶降解蛋白質類物質,使之成為含有小分子的多肽和氨基酸的水解液,經過離心分離取得上清液,添加還原糖在一定條件下反應,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,而且風味比前者更復雜、逼真。

7總結

酶制劑在食品行業(yè)的應用在近30年內得到迅速的發(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)各個領域的應用,其中在提取天然抗氧化劑方面屬于新興產業(yè)。1954年,Franzke和Iwainsky首次發(fā)現(xiàn)甘氨酸與葡萄糖加熱的反應產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80年代,美拉德產物抗氧化活性研究才逐漸增多,而且成為當今食品營養(yǎng)學和食品化學領域的熱門課題。利用酶制劑對蛋白質類物質的高效水解能力,結合美拉德反應的機理,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,也為酶制劑的應用開辟了一條新的道路。