酶在乳品果蔬上的应用
组别： 第八组
组员： 陈康、叶新宇、杨海磊、耿晓燕、黄媛
1、酶在乳制品中的应用
● 前言
近年, 酶在乳品中的应用已扩展到更广的领域。总的来说,当前在乳制品生产中最常用、最重要的几种酶为蛋白酶主要为凝乳酶、乳糖酶、乳过氧化物酶和脂肪酶等。酶在乳制品中最主要的应用是蛋白酶的应用, 特别是用凝乳酶加工干酪, 以及用乳糖酶将乳糖分解, 以提高有乳糖不耐症的人对乳制品的消化力。乳过氧化物酶保鲜鲜奶和乳制品也已在国内、国际得到了较广泛的应用。 ● 蛋白酶
凝乳酶
干酪是以奶及奶制品为原料, 加入一定量的乳酸菌和凝乳酶, 使奶中蛋白质凝固, 排除乳清, 再经一定时间的成熟而制成的发酵奶制品。在干酪的生产和成熟期间, 酶对其组织结构、风味和营养价值的提高均起到非常重要的作用。这些酶中, 按其来源可分为类,分别为添加到奶中的酶、奶中固有的酶, 以及发酵剂产生的酶。 目前添加的凝乳酶按其来源可分为动物凝乳酶、植物凝乳酶和微生物凝乳酶。微生物蛋白酶是目前最有开发潜力的一种凝乳酶, 全球干酪生产所使用的酶中, 微生物蛋白酶占20%左右[1]。由于微生物繁殖迅速、周期短, 可大量工业化生产, 这类酶愈来愈受到人们的重视。
在干酪中添加发酵剂是为了降低奶中的PH值, 促进干酪凝块的形成。但残留在干酪中的发酵剂会在成熟期间产生很多酶, 对蛋白的分解和风味物质的产生起着重要作用。Servaas将发酵剂产生的酶分为三类, 分别是胞外蛋白酶、胞内[2]蛋白酶及肽酶。这些酶在细菌细胞中处于相对固定的位置。它们的相对位置对干酪成熟期间蛋白质的有序分解是非常重要的, 可以防止蛋白质在短时间内大量分解, 产生一些不良风味。但是由于不同类的凝乳酶作用不同，特别是对于形成特征性风味的作用有差异，消费者习惯了传统干酪的风味而不能接受这类酶在干酪中应用。因此，有些传统的凝乳酶在有原产地保护标志干酪的生产中仍具有不可替代的作用。
碱性蛋白酶
酪蛋白是牛乳的一种重要成分, 其必需氨基酸组成较为合理, 如含有丰富的赖氨酸, 这是一种很好的动物蛋白质然而, 酪蛋白被消化吸收时会在胃中形成大凝块, 影响人体的吸收利用,特别是婴儿和幼儿。利用碱性蛋白酶水解牛乳蛋白后, 其溶解指数明显增加,说明牛乳蛋白(特别是酪蛋白)水解生成一些低肽分子, 改变了牛乳蛋白的性质, 有利于人体对酪蛋白的消化吸收用固定化碱性蛋白酶酶解酪蛋白可生产CPP(酪蛋白磷酸肽) 国内外的大量研究表明CPP可以促进钙的吸收, 不需要维生素D的参与, 阻止钙盐结晶从而提高钙离子在小肠下段的浓度, 提高钙的吸收率。因此,CPP解决了钙吸收率低这一补钙难题[3]。蛋白酶还可以用降解乳清蛋白, 改变蛋白质的功能性质。水解乳清蛋白的热稳定性、乳化力和气泡性都得到了显著的提高, 而凝胶形成能力、乳化稳定性和泡沫稳定性均会下降。利用部分水解乳清蛋白的完全可溶性, 可用于强化乳酸饮料或果汁的蛋白。 ● 乳糖酶
乳糖是牛乳中一种特有的双糖, 由葡萄糖和半乳糖构成。乳糖的水解要通过乳糖酶水解乳糖的β-半乳糖苷键[4], 将乳糖转变成葡萄糖和半乳糖。人体自身乳
糖酶的缺乏并导致乳糖不耐症是一个世界性的问题, 而在中国更是十分普遍的现象。它表现在不少人喝牛奶会有腹涨、消化不良或腹泻等不良反应。 目前, 乳品工业可以采取物理方法除去乳制品中的乳糖, 但是和乳糖共存的维生素和矿物质也将丢失。用乳糖酶将牛奶中的乳糖水解, 预先消化, 使维生素、矿物质达到最佳溶解度, 可大大提高人体对乳制品的吸收和利用率, 使亿万人口加人到乳制品的消费者行列中。
牛奶中包含大量的乳糖。乳糖水解可以在以下几个产品中应用,。如, 不含乳糖的牛奶或低乳糖牛奶, 甜炼乳, 发酵乳饮品, 酸奶和冰淇淋。举例如下：
1. 低乳糖牛奶
牛奶中乳糖在半乳糖苷酶作用下生产工业低乳糖牛奶, 其甜度取决于乳糖的水解度。一般当牛奶中的乳糖水解度为30%、60%和90%时相当于向牛奶中加人0.3%0.6%0.9%（w/v）的蔗糖[5]。
2. 花奶
乳糖水解后所提高的甜度不同于蔗糖, 其甜味温和, 有利于花奶的调味。
3. 甜炼乳
部分乳糖水解的牛奶能够降低牛乳浓缩的问题, 例如, 当牛奶的浓缩比提高时, 乳糖会产生结晶。45%-69%的低乳糖奶能提高浓缩比, 并且降低炼乳中的沙粒感。
4. 发酵乳
一般牛奶在发酵过程中,仅有15%-20%的乳糖被分解。如果使用低乳糖牛奶进行发酵, 能够加速发酵过程,一般能够降低巧15%-20%的发酵时间并且具备特有的乳香风味, 产品具有较高的粘度和良好的口感[6]。
5. 冷冻部分浓缩乳
冷冻部分浓缩乳是保存牛奶的风味和品质的有效方法之一。使用低乳糖奶可以延长乳糖的结晶和蛋白质的聚集, 从而降低产品的冷冻增稠。
● 乳过氧化酶
乳过氧化物酶体系包括3个组分乳过氧化物酶、硫氰酸盐和过氧化氢,简称为LP体系。LP体
系可以钝化一些有活性、具同化作用的细菌酶, 阻止细菌的新陈代谢作用及增殖能力, 从而达到抑制或杀灭乳中的细菌, 延长生牛鲜乳保质期的目的[7]。
充分激活的体系可以抑制和杀灭革兰氏阴性、过氧化氢阳性细菌, 也能抑制革兰氏阳性、过氧化氢酶阴性细菌, 如乳酸菌。同时, 对于牛乳特有的嗜冷菌有抑制作用, 这一点有重要的意义, 因为这些嗜冷菌能产生一些分解脂肪和蛋白质的对热稳定的酶。过氧化物酶体系只适用于保存生鲜牛奶, 不能用于羊奶保鲜, 也不适合羊奶和牛奶的混合奶[8]。采用乳过氧化物酶体系保存鲜奶的方法, 是至今除了冷储之外最有效的方法。
● 其他的酶
1．脂肪酶
在乳品中的应用主要是在干酪生产中, 用于加速干酪的成熟。现在的干酪生产一般都是同时添加蛋酶和脂肪酶, 以促进干酪的成熟, 使干酪产生出其特有的风味, 缩短成熟时间,提高生产效率此外, 还可添加脂肪酶到奶油中, 以增加奶油的风味, 如米曲霉的脂酶加入在奶油中, 可以产生企达干酪的特征香味。
2．过氧化氢酶
能除掉加入牛奶中过量的防腐剂过的氧化氢。乳链菌肽酶在制造干酪前加入牛奶中, 可钝化具抗菌性的乳链菌肽[9]。牛奶中的臭味是由硫氢化物引起的, 并在超高温杀菌时加重, 可以用硫氰基氧化酶处理将其除掉。
3．溶菌酶
可以添加到婴儿奶粉中, 以弥补牛乳中溶菌酶含量低的问题（母乳中溶菌酶是牛乳中的3000倍）促进婴儿肠道细菌双歧乳酸杆菌的增殖, 可以促进婴儿胃肠内乳酪蛋白形成微细凝乳, 有利于婴儿对牛乳的消化吸收, 还可以促进人工喂养婴儿肠道细菌的正常化, 加强对血清灭菌蛋白、γ-球蛋白等体内防御因子, 增加对感染的抵抗力[10]。另外,溶菌酶还可以应用于干酪及乳酸菌发酵制品, 防止半硬干酪制作过程中的酪酸菌发酵产酪酸产气, 造成干酪膨胀, 影响品质溶菌酶利于乳酸菌生长, 从而可以抑制污染菌的繁殖。
● 参考文献
[1] Law B A. Microbiology and Biochemistry of Cheese and Fermented Milk. London：B
lackie Academic & Professional，1997：1–49.
[2] Moschopoulou E，Onoufriou E，Kandarakis I. Effects of diet and a bomasums part on enzymic properties of liquid lamb rennet. Ital J Food Sci，2009（21）：73–80.
[3] 徐天宇. 乳糖酶的特性及其在乳品中的应用[J] . 中国乳品工业, 1994, 22( 5) : 235-239
[4] 顾瑞霞主编. 乳与乳制品的生理功能特性[ M] . 北京: 中国轻工业出版社, 2000.
[5] 张书军, 赵晓玉, 郑险峰. 牛乳中乳过氧化物酶体系及其利用[J] . 中国 乳品工业, 1999, 27( 2) : 28-29.
[6] Duarte A R，Duarte M D R，Moreira K A， et al. Kuntze a new vegetable source for milkclottingenzymes.Braz Arch BiolTechn， 2009（52）
[7] 李青. 利用牛乳中天然的乳过氧化物酶体系来保存被冷藏的和未经冷却的 牛乳[J] . 乳品工业, 1982, 3: 71-76.
[8] 张久民. 酶工程技术在乳品工业中的应用[J]. 养殖技术顾问,2009, 3: 147.
[9] Papoff C M，Mauriello R，Pirisi A，et al. Proteolytic activity of animal rennet onovinecasein.Milchwissenschaft，2004（59）：414–417.
[10]赵电波，白岩洪，张和平。现代生物技术在乳及乳制品中的应用.
二、酶在果蔬加工中的应用
果蔬加工企业都要用到酶制剂，酶制剂在果蔬加工中起的作用为：
酶是生物细胞产生的有催化活性的蛋白质，一切生物细胞中所发生的各种化学变化，几乎都是在酶的催化下进行的。把酶从产生这种酶的细胞中分离出来，并保持其催化活性的制品，就是酶制剂。
酶制剂在果蔬加工中应用范围很广，例如：
1. 用于除果胶，提高出汁率和澄清果蔬汁
果蔬中的果胶是植物细胞的间隙物质。果胶具有很高的黏稠度，它的存在给榨汁、过滤和澄清带来困难。使用果胶酶处理，可以大大提高榨汁收得率和果汁澄清效果。
由于果胶酯酶与聚半乳糖醛酸酶的协同作用，使果胶降解，黏度下降，只需较短时间，悬浮物即沉淀而完成澄清过程。同时它可做果浆处理剂，将果浆中的果肉液化变成流质。用果胶酶处理的果汁即使浓缩也不会凝聚成冻，故可制作浓缩果汁。
2. 用于柑橘类水果的果汁脱苦形成柑橘类果汁苦味的物质主要是柚皮苷和柠碱。通过柚苷酶的作用，可以将柚皮苷水解成无苦味的鼠李糖、葡萄糖和柚皮素；通过柠碱前体脱氢酶的作用，在 NAD ＋或 NADP ＋存在时，可以使柠碱前体脱氢。将酶加在橘汁中，经 30 ～ 40 ℃作用一小时可脱苦。
3. 用于带果肉橘子汁防止白浊生产柚苷酶的黑曲霉也产生橙皮苷酶，可将引起白浑浊的、橘肉带来的橙皮苷分子中的鼠李糖与葡萄糖切下，成为水溶性橙皮素。将橘肉置于酶液中保温半小时，可使橙皮苷溶解除去。
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