食品酶制剂发展及运用

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1研制肉味香精

1.1酶解对鸡肉风味的影响

鸡肉风味是鸡制品质量的一个重要指标,在鸡制品中鸡(精)粉由于兼具营养、调味和可接受性广特点,是近几年发展速度最快的固体调味品。鸡肉粉是很多鸡肉风味调味品的主要原料,但由于技术方面的原因,国产鸡肉粉对原料鸡的品种要求高,造成生产成本过高,而用繁育速度快的品种生产的产品则存在风味不足的问题,这些问题使国产鸡肉粉失去了在国内和国际市场的竞争力。通过酶解可以显著提高鸡肉风味,风味蛋白酶和复合蛋白酶的混合比例为4∶1,酶解度为18%~20%时,可以获得最佳的效果。鸡肉经过酶解后制得的鸡肉汤所含的低分子挥发性风味成分的种类和含量远比未经水解的鸡肉制得的多。

1.2酶法水解植物蛋白制备肉味香精

用2%复合胰酶水解豆粕粉制备HVP效果较好,酶解HVP液可进一步通过添加葡萄糖、L-半胱氨酸和DL-蛋氨酸来制备肉味香精,其最佳条件是: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℃下反应60min。此条件下,反应液产生了香气强烈而协调的肉味香精。

2食品改良

2.1酶制剂水解大豆蛋白的意义

大豆多肽是以优质大豆蛋白为主要原料,应用高新现代生物工程技术,将分子量为2~35万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。其氨基酸组成齐全,八种必需氨基酸的平衡良好,具有较高的营养价值。大豆多肽与传统大豆蛋白相比较,具有无蛋白变性、没有大豆的豆腥味、无残渣、分子量小、易溶于水、且在酸性条件下也不产生沉淀的优点。通过适当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、保湿性等加工特性方面优于大豆蛋白的大豆多肽。此外,大豆多肽还具有许多独特的生理功能特性,如在人体内大豆多肽比大豆蛋白更易消化吸收,抗原性较低;具有促进人体内脂肪代谢、肌红细胞的复原、增强运动员肌肉的功能;有降压、降胆固醇功能,以及促进发酵,使食品凝胶软化的功能等。

2.2酶对改善茶汤萃取品质的研究

茶汤是指茶叶的水提取液或浓缩液,传统的生产方法是以茶叶为原料,用热水直接进行萃取。此法的缺点是萃取时间长,很多营养成分在高温下失活或挥发,极大地影响了茶汤的风味和品质,可通过加入酶加以改善。酶作为一种高效、温和的生物催化剂,可使茶汤在较低的温度、较短的时间内就能取得好的萃取效果。目前,使用的酶制剂主要有纤维素酶、果胶酶和单宁酶等。单宁酶的作用机理是切断儿茶酚上没食子酸酯键,释放出没食子酸,形成相对分子质量较小的水溶物,从而达到澄清的目的。纤维素酶和果胶酶的作用是破坏茶叶细胞壁,使纤维素降解,果胶溶出。

3功能食品开发

明胶酶解对运动饮料的改善作用:运动饮料的主要作用是补充水分维持体内电解质平衡,补充能量防止低血糖,有助于增强耐力和消除疲劳。运动饮料的主要成分有:水分、维生素、糖类、无机盐、氨基酸、其他物质。通过对现有运动饮料配方分析发现,目前国内运动饮料中比较缺乏氨基酸的加入。运动员进行强大的体育运动时,会出现蛋白质分解代谢增强,细胞膜正常功能失调,细胞酶外泄等现象,为了恢复运动消耗的组织蛋白,修复损伤的组织,或者最大限度地刺激蛋白质的合成,发展肌肉的力量,运动员必须要增加氨基酸的摄入。明胶是从动物的皮和骨中提炼出来的一种原胶蛋白,水解后可得到低分子的多肽,亦称水解动物蛋白。水解明胶含有18种氨基酸及人体必须的多种微量元素,是良好的天然生理活性物质,水溶性好,营养价值高,不含胆固醇,极易被人体吸收,饮用后可使运动员所消耗的氨基酸得到迅速的补充,体能迅速恢复。

4降低原料加工难度

酶技术在鱿鱼脱皮中的应用研究:鱿鱼加工是目前国内水产加工业的一项重要内容,而脱皮处理是鱿鱼加工中主要的工艺环节之一。鱿鱼胴体的质构十分独特,它由表皮、内皮(体腔一侧的皮)及其间的肌肉层构成,其中表皮有四层,内皮有两层,表皮与内皮主要由胶原蛋白状纤维构成。鱿鱼在加工过程中较难解决的是去皮问题(主要是表皮),也称脱皮。国内加工企业有采用人工脱皮的,也有采用机械脱皮的。人工脱皮速度慢,劳动效率低;机械脱皮速度快,劳动效率高,但如果温度、速度、时间控制不当,会影响产品质量。如何既能快速脱皮,又能保证产品质量,是国内鱿鱼加工企业一直期盼解决的问题。自从木瓜蛋白酶的应用研究成功后,解决了鱿鱼脱皮难的问题,并快速得到了广泛的应用。在机械脱皮过程中加入木瓜蛋白酶后,由于蛋白酶的酶解作用,鱿鱼皮和肉分离速度明显加快,脱皮后的肌肉洁白,效果显著。其酶解条件是:木瓜蛋白酶量为鱿鱼量的0.02%~0.025%,热水温度52~55℃,脱皮时间5~7min。

5原料下脚料利用

5.1鱼鳞酶解工艺研究

随着我国渔业的发展,渔业加工也越来越引起人们的重视,但在加工的同时,产生出鱼体总重约30%的下脚料,其中下脚料的5%左右是鱼鳞。鱼鳞含有丰富的胶原蛋白、脂肪(卵磷脂、多种脂肪酸)及多种矿物质、维生素、微量元素等。鱼鳞中的蛋白质经蛋白酶水解,制得的酶解液可用于调味品的生产和功能性食品添加剂,加入不同类型的蛋白酶将鱼鳞中的胶原蛋白大分子进行水解,得到聚合度较小的多肽类和游离的氨基酸,首先一些游离氨基酸和短肽本身具有呈味作用,水解液可以作为调味料的原料。另外在水解过程中还会产生具有特定功能的功能肽,已经有实验证明,鱼鳞蛋白水解液具有抗氧化和降低血压、降低血液总胆固醇、抗衰老等功效。

5.2酶解法提取薯渣膳食纤维的研究

我国是一个农业大国,薯渣资源非常丰富,是潜在的膳食纤维资源,对其加以开发利用,引导人们对健康的消费,变资源优势为经济优势,有利于提高我国薯类加工业的竞争能力,增加薯农收入。在膳食纤维的提取实践中,酸碱法色泽较差,不易漂白,并且在高酸高碱、高温条件下,对提取容器、管道、物料泵的腐蚀相当严重。膳食纤维的提取工艺流程:薯渣→干燥→粉碎→泡洗→过滤→离心→淀粉酶水解→过滤→漂洗→蛋白酶水解→过滤→漂洗→离心→烘干→粉碎→产品。提取的产品总膳食纤维含量达到78%以上,是薯渣粉含量的2.76倍,淀粉含量3.09%,仅为原料中淀粉的1.80%,而蛋白质也只有原料中的14.31%。说明酶解法提取薯渣膳食纤维是完全可行的,其功能特性有待进一步研究。

6天然抗氧化剂开发

6.1番茄红素酶法提取

番茄红素(Lycopene)是类胡萝卜素的一种,是一种很强的抗氧化剂,具有极强的清除自由基的能力,对防治前列腺癌、肺癌、乳腺癌、子宫癌等有显著效果,还有预防心脑血管疾病、提高免疫力、延缓衰老等功效,有植物黄金之称,被誉为“21世纪保健品的新宠”。酶反应法主要是利用番茄皮自身酶或外加酶反应来提取番茄红素,在碱性条件下使果胶酶和纤维素酶发生水解反应,分解果胶和纤维素使得番茄红素的蛋白质复合物从细胞中溶出。日本一专利介绍了利用番茄皮自身果胶酶和纤维素酶反应来提取番茄红素。其工艺为:番茄打浆粉碎→加碱调节pH值7.5~9.0→45~60℃加热搅拌5h→过滤除去表皮、种子和纤维等残渣,得提取液将抽提液pH值调整为4.0~4.5,类胡萝卜素凝聚沉淀静置,虹吸除去上部浑浊液,得番茄红素沉淀→沉淀调整pH后干燥真空浓缩→成品加食盐保存。而Dubodel等人通过外加果胶酶和纤维素酶的方法来提取番茄红素。其工艺流程为:清洗鲜番茄→100℃热烫去皮→用高速搅拌机打浆粉碎→添加0.2%~0.5%的果胶酶、纤维素酶,在50℃条件下处理3h,除去90%的果胶、纤维素等非色素物质→离心→沉淀用96%的乙醇洗涤、过滤→乙醇和植物油提取→分离油相、产品。

6.2美拉德反应产物(MRPs)

广州优锐生物科技有限公司组织多名专家和知名学者历时几年的研究,采用美拉德模式体系(Maillard-modelsystem)通过控制一定的反应条件,开发出了美拉德反应产物天然抗氧化剂MRPs。研究表明,这类物质具有一定的抗氧化性能,其中某些物质的抗氧化强度可以和食品中常见的抗氧化剂相媲美。随着褐变反应生成醛、酮等还原性物质,它们对食品有一定的抗氧化能力,尤其是对防止食品中油脂的氧化较为显著。近年来研究表明,MRPs具有很强消除活性氧的能力。Hayase认为MRPs抗氧化性可能是由于美拉德反应的终产物-类黑精具有很强的消除活性氧的能力。Echner等人认为MRPs的中间体———还原酮化合物通过供氢原子而终止自由基的链,并发现MRPs具有络合金属离子和还原过氧化物的特性。MRPs可用氨基酸和还原糖直接反应制得,考虑到生产成本,如果用复合蛋白酶和风味酶降解蛋白质类物质,使之成为含有小分子的多肽和氨基酸的水解液,经过离心分离取得上清液,添加还原糖在一定条件下反应,也能制取MRPs。不仅大大节约成本,同样具有很强的抗氧化能力,而且风味比前者更复杂、逼真。

7总结

酶制剂在食品行业的应用在近30年内得到迅速的发展,我国酶制剂自1965年实现工业化生产以来,由无到有,由小到大,由单一品种发展到20个品系,已形成了较完整的工业体系。前面阐述了酶制剂在食品行业各个领域的应用,其中在提取天然抗氧化剂方面属于新兴产业。1954年,Franzke和Iwainsky首次发现甘氨酸与葡萄糖加热的反应产物可提高人造奶油氧化稳定性。但在随后二三十年中,却没有引起足够重视,直到20世纪80年代,美拉德产物抗氧化活性研究才逐渐增多,而且成为当今食品营养学和食品化学领域的热门课题。利用酶制剂对蛋白质类物质的高效水解能力,结合美拉德反应的机理,研制出较强的天然抗氧化剂MRPs。不仅可以取代现有的合成抗氧化剂,真正做到安全、无毒、天然化、高效率,也为酶制剂的应用开辟了一条新的道路。