酶工程应用精选课件.ppt

关于酶工程应用第一页，本课件共有79页酶工程的应用前景酶工程的应用前景（1）对生物宝库中存在天然酶的开发和生产；（2）自然酶的分离纯化及鉴定技术；（3）酶的固定化技术（酶和细胞固定化）；（4）酶反应器的研制和应用；（5）与其他生物技术领域的交叉和渗透。其中固定化酶技术是酶工程的核心。实际上有了酶的固定化技术，酶在工业生产中的利用价值才真正得以体现。第二页，本课件共有79页第一节第一节淀粉的酶法加工淀粉的酶法加工淀粉：淀粉：是多糖类的一种，是无色无臭的白色粉末。天然淀是多糖类的一种，是无色无臭的白色粉末。天然淀粉一般由直链淀粉和支链淀粉构成。粉一般由直链淀粉和支链淀粉构成。直链淀粉：直链淀粉：大约由几百至一千个大约由几百至一千个-D-葡萄糖单位通过葡萄糖单位通过-1,4糖苷键连接糖苷键连接的线形分子，但并不是一根长的的线形分子，但并不是一根长的直链，而是盘旋成一个螺旋状。直链，而是盘旋成一个螺旋状。支链淀粉：支链淀粉：支链淀粉是由多个直链支链淀粉是由多个直链淀粉通过淀粉通过-1,6糖苷键形成侧链，糖苷键形成侧链，在侧链上还会形成另一个分支的在侧链上还会形成另一个分支的侧链。侧链。第三页，本课件共有79页在淀粉的糖链中，其葡萄糖残基异头碳原子上仍保留半缩醛羟基的一端称为还原未端，而葡在淀粉的糖链中，其葡萄糖残基异头碳原子上仍保留半缩醛羟基的一端称为还原未端，而葡萄糖残基不再存在半缩醛羟基的一端，称非还原端。萄糖残基不再存在半缩醛羟基的一端，称非还原端。支链淀粉的结构支链淀粉的结构第四页，本课件共有79页淀粉酶：淀粉酶：是水解淀粉和糖原的酶类的总称。是水解淀粉和糖原的酶类的总称。淀淀粉粉酶酶类类属属水水解解酶酶，可可以以将将淀淀粉粉类类原原料料降降解解转转化化成成不不同的淀粉糖。同的淀粉糖。常常用用的的淀淀粉粉酶酶有有：-淀淀粉粉酶酶、-淀淀粉粉酶酶、葡葡萄萄糖糖淀淀粉粉酶、脱枝酶等。酶、脱枝酶等。酶酶法法淀淀粉粉深深加加工工的的产产物物：主主要要有有糊糊精精、环环状状糊糊精精、饴饴糖、麦芽糖和麦芽糖浆、果葡糖浆以及一些低聚糖等。糖、麦芽糖和麦芽糖浆、果葡糖浆以及一些低聚糖等。第五页，本课件共有79页（一）（一）-淀粉酶淀粉酶1、-淀粉酶作用特点淀粉酶作用特点作用特点：作用特点：内切淀粉分子内切淀粉分子-1,4糖苷键，糖苷键，不水解支链淀粉的不水解支链淀粉的-1,6键，键，也不水解紧靠分支点也不水解紧靠分支点-1,6键外键外的的-1,4键。键。产物：产物：生成糊精和少量低聚糖、生成糊精和少量低聚糖、麦芽糖和葡萄糖。麦芽糖和葡萄糖。一、淀粉酶类作用特性及其来源一、淀粉酶类作用特性及其来源-淀粉酶作用于直链淀粉和支链淀粉示意图淀粉酶作用于直链淀粉和支链淀粉示意图葡萄糖单位葡萄糖单位非还原性末端的葡萄糖单位非还原性末端的葡萄糖单位淀粉酶作用的键淀粉酶作用的键第六页，本课件共有79页-淀淀粉粉酶酶应应用用：工工业业上上将将a-淀淀粉粉酶酶称称为为液液化化型型淀淀粉酶，利用它对淀粉进行液化处理。粉酶，利用它对淀粉进行液化处理。2、-淀粉酶的来源及性质淀粉酶的来源及性质来源：来源：主要来自于细菌和曲霉。主要来自于细菌和曲霉。不不同同来来源源的的-淀淀粉粉酶酶性性质质差差异异较较大大，目目前前人人们们在在致致力力于于开开发发和和应应用用各各种种耐耐热热、耐耐酸酸、耐耐碱碱性性好的好的-淀粉酶。淀粉酶。第七页，本课件共有79页耐耐热热性性-淀淀粉粉酶酶:指指最最适适反反应应温温度度、热热稳稳定定性性在在90以上的以上的-淀粉酶。淀粉酶。耐热性耐热性-淀粉酶的优点：淀粉酶的优点：在在90以以上上高高温温液液化化淀淀粉粉，反反应应快快，液液化化彻底，易过滤，且节省能源。彻底，易过滤，且节省能源。液液化化时时不不需需添添加加Ca2+，减减少少精精制制费费用用，降降低低成本。成本。酶的稳定性好酶的稳定性好耐热性耐热性-淀粉酶：淀粉酶：第八页，本课件共有79页产品名称：产品名称：TermamylRLS型、型、TermamylRCS、Termamyl,TypeS、苏宏牌高温淀粉酶、苏宏牌高温淀粉酶-SuhongAA。都是液体酶制剂，适用于喷射温度在都是液体酶制剂，适用于喷射温度在105110的连续喷射或类似的液化工艺。的连续喷射或类似的液化工艺。来源：来源：地衣芽孢杆菌（经基因工程改造）地衣芽孢杆菌（经基因工程改造）诺维信公司生产的耐热性诺维信公司生产的耐热性-淀粉酶：淀粉酶：第九页，本课件共有79页（二）（二）-淀粉酶淀粉酶1、-淀粉酶作用特点淀粉酶作用特点作作用用特特点点：从从非非还还原原端端依依次次切切下下两两个个葡葡萄萄糖糖单单位位，由由-构构型型转转变变为为-构构型型。只只水水解解-1,4糖糖苷苷键键，不不水解支链淀粉的水解支链淀粉的-1,6键。键。产物：产物：麦芽糖和麦芽糖和-限制糊精限制糊精应用：应用：淀粉糖化淀粉糖化第十页，本课件共有79页（三）葡萄糖淀粉酶（三）葡萄糖淀粉酶1、葡萄糖淀粉酶作用特点、葡萄糖淀粉酶作用特点作作用用特特点点：从从淀淀粉粉分分子子非非还还原原端端末末端端开开始始依依次次水水解解一一个个葡葡萄萄糖糖分分子子，并并从从型型转转变变为为型型，能能作作用用于于淀淀粉粉分分子子的的-1,4、-1,3、-1,6糖苷键。糖苷键。产物：产物：-葡萄糖葡萄糖应用：应用：淀粉糖化等淀粉糖化等第十一页，本课件共有79页脱脱枝枝酶酶：为为水水解解糖糖原原、支支链链淀淀粉粉中中-1,6-1,6葡葡糖糖苷苷键键的酶类的总称。的酶类的总称。作作用用特特点点：可可作作用用于于支支链链淀淀粉粉分分支支点点的的-1,6糖糖苷苷键。键。与淀粉加工有关的微生物脱枝酶有两类与淀粉加工有关的微生物脱枝酶有两类:普鲁兰酶（又称茁霉多糖酶）和异淀粉酶普鲁兰酶（又称茁霉多糖酶）和异淀粉酶应用：应用：常与常与-淀粉酶或葡萄糖淀粉酶一起使用以提淀粉酶或葡萄糖淀粉酶一起使用以提高产物的得率。高产物的得率。（四）脱枝酶（四）脱枝酶第十二页，本课件共有79页二、果葡糖浆的生产二、果葡糖浆的生产果葡糖浆：果葡糖浆：也称高果糖浆也称高果糖浆（HighFructoseSyrups简称简称HFS），），是一种以果糖和葡萄糖为主要成分的混合糖浆。是一种以果糖和葡萄糖为主要成分的混合糖浆。目前主要有三种糖浆工业产品：目前主要有三种糖浆工业产品：第第一一代代（F-42）：含含42的的果果糖糖、53的的葡葡萄萄糖糖、5的的低低聚聚糖糖，甜度与蔗糖相同；甜度与蔗糖相同；第二代（第二代（F-55）：）：含果糖含果糖55，葡萄糖，葡萄糖40，低聚糖，低聚糖5，甜度约为蔗糖的甜度约为蔗糖的1.1倍；倍；第三代（第三代（F-90）：）：含果糖含果糖90以上，低聚糖以上，低聚糖3，其甜度为，其甜度为蔗糖的蔗糖的1.4倍。倍。第十三页，本课件共有79页1、果葡糖浆生产原理、果葡糖浆生产原理以以淀淀粉粉为为原原料料，通通过过-淀淀粉粉酶酶和和葡葡萄萄糖糖淀淀粉粉酶酶将将淀淀粉粉水水解解形形成成葡葡萄萄糖糖，然然后后利利用用葡葡萄萄糖糖异异构构酶酶的的作作用用将将葡葡萄萄糖糖转转化化为为果果糖糖，制制成成一一种种含含有有果糖和葡萄糖的混合糖浆。果糖和葡萄糖的混合糖浆。（一）果葡糖浆的生产（一）果葡糖浆的生产第十四页，本课件共有79页2、果葡糖浆生产工艺流程、果葡糖浆生产工艺流程 -淀粉酶淀粉酶葡萄糖淀粉酶葡萄糖淀粉酶淀粉淀粉液化液化糖化糖化糖液精糖液精制（过滤、脱色、离子交换等）制（过滤、脱色、离子交换等）精制的葡萄糖液精制的葡萄糖液葡萄糖异构酶葡萄糖异构酶脱氧脱氧葡萄糖异构化葡萄糖异构化果葡糖浆（第一代）果葡糖浆（第一代）果糖与葡萄糖分离果糖与葡萄糖分离葡萄糖再异构化或加入果糖葡萄糖再异构化或加入果糖果葡糖浆（第二、三代）。果葡糖浆（第二、三代）。第十五页，本课件共有79页（1）、淀粉液化）、淀粉液化原料：原料：一般为玉米淀粉一般为玉米淀粉酶：酶：-淀粉酶淀粉酶液化温度：液化温度：耐热性淀粉酶：温度在耐热性淀粉酶：温度在95105。非耐热性淀粉酶：温度在非耐热性淀粉酶：温度在90以下以下。淀粉液化程度：淀粉液化程度：用用DE值值(dextroseequivalent，葡萄糖葡萄糖当量当量值）来表示，它是淀粉液化液中还原糖（以葡萄糖计）占值）来表示，它是淀粉液化液中还原糖（以葡萄糖计）占干物质总量的百分率，一般控制在干物质总量的百分率，一般控制在1520。液化设备：液化设备：液化喷射器，工作原理是将加酶的淀粉乳瞬间液化喷射器，工作原理是将加酶的淀粉乳瞬间加热到淀粉酶的耐高温临界温度，在充分分散的条件加热到淀粉酶的耐高温临界温度，在充分分散的条件下，进行液化反应。下，进行液化反应。第十六页，本课件共有79页糖化操作：糖化操作：调液化液调液化液pH：4.55.0加糖化酶量：加糖化酶量：100200Ug（干物质）干物质）糖化温度：糖化温度：60土土1最终糖化液最终糖化液DE值达到值达到9598即终止糖化即终止糖化.（）糖液精制（）糖液精制包括过滤、脱色、离子交换、脱氧。包括过滤、脱色、离子交换、脱氧。脱脱氧氧的的目目的的：提提高高葡葡萄萄糖糖异异构构化化时时酶酶对对底底物物葡葡萄萄糖糖的转化效率。的转化效率。（2）、淀粉糖化）、淀粉糖化第十七页，本课件共有79页可可采采用用游游离离酶酶或或固固定定化化酶酶，目目前前主主要要是是采采用用固定化的葡萄糖异构酶来进行生产。固定化的葡萄糖异构酶来进行生产。异构化工艺：异构化工艺：普遍采用固定化酶床反应器法，酶普遍采用固定化酶床反应器法，酶可连续使用约可连续使用约800h左右。左右。异构化出柱的糖浆指标为：异构化出柱的糖浆指标为：pH7.0,异构糖浆中果糖异构糖浆中果糖含量含量42%。（）、葡萄糖异构化（）、葡萄糖异构化第十八页，本课件共有79页分离方法：分离方法：冷却结晶分离法、冷却结晶分离法、果糖钙沉淀分离、果糖钙沉淀分离、离子离子交换树脂分离、分子筛和色谱分离交换树脂分离、分子筛和色谱分离等。等。美国环球石油公司开发的用分子筛作吸附剂，美国环球石油公司开发的用分子筛作吸附剂，用旋转阀模拟流动床连续分离果糖工艺，果糖提取用旋转阀模拟流动床连续分离果糖工艺，果糖提取率率92，果糖纯度可达，果糖纯度可达94以上，糖液中固形物浓度以上，糖液中固形物浓度达达1824。英国英国P.E.Barber教授等采用半连续色谱分离法，教授等采用半连续色谱分离法，用钙或其它阳离子交换树脂，分离果糖的纯度可用钙或其它阳离子交换树脂，分离果糖的纯度可达达99.9，这是目前最有效的方法。，这是目前最有效的方法。（5）果糖的分离果糖的分离第十九页，本课件共有79页分子筛：分子筛：是可以在分子水平上筛分物质的多孔材料，如凝胶、是可以在分子水平上筛分物质的多孔材料，如凝胶、沸石等都是多孔材料。分子筛分离是利用混合物溶液中沸石等都是多孔材料。分子筛分离是利用混合物溶液中各物各物质的分子大小不同来分离质的分子大小不同来分离。常使混合物通过凝胶柱，由于不。常使混合物通过凝胶柱，由于不同的物质分子量大小不同，通过凝胶柱后而得到分离，大同的物质分子量大小不同，通过凝胶柱后而得到分离，大分子先出，小分子后出。分子先出，小分子后出。色谱分离：色谱分离：色谱分离是色谱分离是通过混合物在两相间的分配差异通过混合物在两相间的分配差异来来实现的。构成色谱分离的两相分别是固定相和流动相，分离时实现的。构成色谱分离的两相分别是固定相和流动相，分离时流动相流过固定相。由于混合物中各组分在固定相表面上的吸流动相流过固定相。由于混合物中各组分在固定相表面上的吸附强度或分配系数不同，当流动相流过时各组分随流动相的移附强度或分配系数不同，当流动相流过时各组分随流动相的移动速度不同而实现分离。动速度不同而实现分离。第二十页，本课件共有79页（二）、果葡糖浆在食品工业中的应用（二）、果葡糖浆在食品工业中的应用目前，在美国、日本等发达国家，目前，在美国、日本等发达国家，2/3的食糖已被高果糖浆的食糖已被高果糖浆代替。代替。第二十一页，本课件共有79页三、麦芽糖浆的生产三、麦芽糖浆的生产、麦麦芽芽糖糖浆浆：是是以以淀淀粉粉为为原原料料，经经酶酶或或酸酸酶酶结结合合的的方方法法水水解解而而成成的的以以麦麦芽芽糖糖为为主主的糖浆。的糖浆。产品名称产品名称葡萄糖（葡萄糖（%）麦芽糖（麦芽糖（%）三糖以上（三糖以上（%）普通麦芽糖浆普通麦芽糖浆（俗称饴糖）（俗称饴糖）高麦芽糖浆高麦芽糖浆超高麦芽糖浆超高麦芽糖浆5 510100.50.55 5404050505555606075758585以上以上404050503535424215152525种麦芽糖浆产品及组成：种麦芽糖浆产品及组成：第二十二页，本课件共有79页普通麦芽糖浆：普通麦芽糖浆：又分传统饴糖和酶法饴糖又分传统饴糖和酶法饴糖传统饴糖：传统饴糖：以大米或红薯为原料，加入大麦芽，将淀粉以大米或红薯为原料，加入大麦芽，将淀粉糖化成糖浆。其中麦芽糖含量为糖化成糖浆。其中麦芽糖含量为4550，糊精约占，糊精约占50%55%。酶法饴糖：酶法饴糖：先用先用-淀粉酶液化淀粉，再用淀粉酶液化淀粉，再用-淀粉酶糖化所制淀粉酶糖化所制成的糖浆。成的糖浆。高麦芽糖浆高麦芽糖浆:淀粉经淀粉经-淀粉酶液化和淀粉酶液化和-淀粉酶糖化后，再经淀粉酶糖化后，再经脱色、精制所得的糖浆，其中麦芽糖含量为脱色、精制所得的糖浆，其中麦芽糖含量为5060。超高麦芽糖浆：超高麦芽糖浆：淀粉经淀粉经-淀粉酶液化、淀粉酶液化、-淀粉酶和脱枝酶糖化淀粉酶和脱枝酶糖化等工序制备的麦芽糖含量在等工序制备的麦芽糖含量在7585以上的糖浆。以上的糖浆。第二十三页，本课件共有79页、超高麦芽糖浆的生产、超高麦芽糖浆的生产全酶法生产工艺流程：全酶法生产工艺流程：-淀粉酶和普鲁蓝酶淀粉酶和普鲁蓝酶淀粉淀粉液化液化脱色、脱盐脱色、脱盐糖化糖化浓缩浓缩超高麦芽糖浆超高麦芽糖浆细菌细菌-淀粉酶淀粉酶三种酶：三种酶：-淀粉酶、淀粉酶、-淀粉酶和脱枝酶（常用普鲁蓝酶）淀粉酶和脱枝酶（常用普鲁蓝酶）第二十四页，本课件共有79页液化方法：液化方法：利用耐热性的利用耐热性的-淀粉酶在淀粉酶在95105下下高温喷射液化。高温喷射液化。DE值一般控制在值一般控制在510之间，不能过高或过低。之间，不能过高或过低。糖化方法：糖化方法：采用耐热性的采用耐热性的淀粉酶（用量为淀粉酶（用量为250350U/g原料）和普鲁蓝酶（原料）和普鲁蓝酶（0.20.4L/t原料），两原料），两种酶可同时加入或分开加入，在最适的温度和种酶可同时加入或分开加入，在最适的温度和pH下糖下糖化，一般经过化，一般经过2448h，麦芽糖含量达，麦芽糖含量达75以上。以上。第二十五页，本课件共有79页麦芽糖甜度（为蔗糖的麦芽糖甜度（为蔗糖的30%40）柔和，具有良好防腐性和热）柔和，具有良好防腐性和热稳定性，吸湿性低，不参与胰岛素调节的糖代谢，在食品中不仅做稳定性，吸湿性低，不参与胰岛素调节的糖代谢，在食品中不仅做甜味剂，还可做保鲜剂、保湿剂等。甜味剂，还可做保鲜剂、保湿剂等。麦芽糖浆具有良好的抗结晶性，在果酱、果冻和冷冻食品中不会麦芽糖浆具有良好的抗结晶性，在果酱、果冻和冷冻食品中不会有结晶析出，延长食品的保存期。有结晶析出，延长食品的保存期。麦芽糖具有良好的发酵性，可大量用于面包、糕点、啤酒的麦芽糖具有良好的发酵性，可大量用于面包、糕点、啤酒的制造，有防止淀粉凝沉和老化作用。制造，有防止淀粉凝沉和老化作用。麦芽糖吸湿性低，保湿性高，能防止食品脱水和老化，使食品长麦芽糖吸湿性低，保湿性高，能防止食品脱水和老化，使食品长期绵、软、湿润、新鲜、可口。期绵、软、湿润、新鲜、可口。高麦芽糖浆当前在食品工业中主要用于高麦芽糖浆当前在食品工业中主要用于制造糖果、果冻、制造糖果、果冻、糕点、饮料等产品，超高麦芽糖浆主要用于制造糕点、饮料等产品，超高麦芽糖浆主要用于制造纯麦芽糖、麦芽糖纯麦芽糖、麦芽糖醇。醇。麦芽糖浆的应用麦芽糖浆的应用第二十六页，本课件共有79页环环状状糊糊精精具具有有特特殊殊的的环环状状空空腔腔结结构构（呈呈锥锥筒筒状状），腔腔内内亲亲油油腔腔外外亲亲水水，能能与与有有机机分分子子或或化化合合物物形形成成包包接接络络合合物物，使使其其具具有有吸吸附附或或包包埋埋各各种种有有机机物物的的性性质质，在在食食品品中中有有广广泛泛的的应应用。用。四、环状糊精的生产四、环状糊精的生产1、环状糊精（、环状糊精（cyclodextrin，简称，简称CD）：）：是指由是指由69个葡萄糖单位以个葡萄糖单位以-l,4糖苷键结合而成的环状寡糖苷键结合而成的环状寡糖化合物。相应于葡萄糖单位的数量，分别称为糖化合物。相应于葡萄糖单位的数量，分别称为-CD、-CD、-CD和和-CD。-环状糊精环状糊精第二十七页，本课件共有79页使易挥发、氧化和光分解的物质稳定（易挥发的香精、使易挥发、氧化和光分解的物质稳定（易挥发的香精、香料、色素、维生素、生理活性物质等）香料、色素、维生素、生理活性物质等）可改变食品中色、香、味等成分的乳化性和分散性，可改变食品中色、香、味等成分的乳化性和分散性，使某些难溶于水的物质溶剂化和乳化。使某些难溶于水的物质溶剂化和乳化。通过形成包接络合物去除食品中的异臭味和苦味等。通过形成包接络合物去除食品中的异臭味和苦味等。食品组织结构的提高与改良食品组织结构的提高与改良抗氧化作用抗氧化作用环糊精在食品工业中的用途环糊精在食品工业中的用途第二十八页，本课件共有79页以淀粉为原料，利用环状糊精葡萄糖基转移酶以淀粉为原料，利用环状糊精葡萄糖基转移酶（cyclodextringlucanotransferase，CGTase）的催化作用，）的催化作用，在分解淀粉的同时将开链糊精环化形成环糊精。在分解淀粉的同时将开链糊精环化形成环糊精。环状糊精葡萄糖基转移酶来源不同，酶的性质差异环状糊精葡萄糖基转移酶来源不同，酶的性质差异很大，生成的产物也有所不同。很大，生成的产物也有所不同。来源于软化芽孢杆菌的来源于软化芽孢杆菌的CGTase生成的环糊精以生成的环糊精以-CD为主，为主，而来源于巨大芽孢杆菌的而来源于巨大芽孢杆菌的CGTase生成的环糊精以生成的环糊精以-CD为主。为主。2、-CD的酶法生产原理的酶法生产原理第二十九页，本课件共有79页-环状糊精的生产一般分为三个阶段环状糊精的生产一般分为三个阶段：第一阶段：制造环状糊精合成酶第一阶段：制造环状糊精合成酶第二阶段：利用酶作用于淀粉合成环状糊精第二阶段：利用酶作用于淀粉合成环状糊精第三阶段：环状糊精的分离提取与精制第三阶段：环状糊精的分离提取与精制3、-CD的生产工艺的生产工艺第三十页，本课件共有79页第三十一页，本课件共有79页一、功能性低聚糖一、功能性低聚糖定义定义（1）功能性低聚糖是由）功能性低聚糖是由210个相同或不同的单糖聚合而成；个相同或不同的单糖聚合而成；（2）具具有有糖糖类类某某些些共共同同的的特特性性，可可直直接接代代替替蔗蔗糖糖，作作为为甜甜食食配配料料，但但不不被被人人体体胃胃酸酸、胃胃酶酶降降解解，不不在在小小肠肠吸吸收收，可到达大肠；可到达大肠；（3）具有促进人体双歧杆菌的增殖等生理特性。）具有促进人体双歧杆菌的增殖等生理特性。第二节第二节功能性低聚糖的酶法生产功能性低聚糖的酶法生产第三十二页，本课件共有79页1、促进人体内有益细菌、促进人体内有益细菌-双歧杆菌的生长，抑制腐双歧杆菌的生长，抑制腐败菌的生长繁殖，改善肠道菌群。败菌的生长繁殖，改善肠道菌群。2、低热能，降低血脂，防止肥胖和糖尿病。、低热能，降低血脂，防止肥胖和糖尿病。3、抗龋齿，抗肿瘤，提高人体免疫力等。、抗龋齿，抗肿瘤，提高人体免疫力等。功能性低聚糖生理功能功能性低聚糖生理功能第三十三页，本课件共有79页较较多多，如如低低聚聚果果糖糖、低低聚聚半半乳乳糖糖、低低聚聚木木糖糖、异异麦麦芽芽低低聚聚糖糖、帕帕拉拉金金糖糖、偶偶合合糖糖、大大豆豆低低聚聚糖糖、乳果糖、乳酮糖等等。乳果糖、乳酮糖等等。应用应用糖糖果果、糕糕点点、香香口口胶胶、饮饮料料、乳乳制制品品以以及及各种功能保健食品和婴幼儿食品等。各种功能保健食品和婴幼儿食品等。功能性低聚糖种类：功能性低聚糖种类：第三十四页，本课件共有79页国国外外：日日本本和和欧欧美美已已有有多多种种新新型型低低聚聚糖糖商商品品化化工工业业生生产产。据据欧欧洲洲有有关关单单位位调调研研消消费费者者对对功功能能性性低低聚聚糖糖的的认认知知度度表表明明：日日本本70，法法国国16，德德国国9，英英国国3。在在欧欧洲洲，功功能能性性低低聚聚糖糖不不作作为为食食品品添添加加剂剂管管理理，作作为为食食品品配配料料广广泛泛应应用用于于各各类类食食品品。在日本很多食品中添加了功能性低聚糖。在日本很多食品中添加了功能性低聚糖。我我国国：功功能能性性低低聚聚糖糖的的工工业业化化生生产产始始自自1996年年，近近十十年年发发展展很很快快，目目前前大大部部分分作作为为保保健健品品或或保保健健品品的的配配料料使使用用，很很少少部部分分用用于于饮饮料料、糖糖果果和和酒酒类类等等，有有很很多多食食品品还还没没有有涉涉及及，总总的的来来说说应应用用的的品品种种较较少少，和和日日本本、欧欧洲洲比比较较，还还有有很很多多食食品品行行业业的的应用尚待开发。应用尚待开发。第三十五页，本课件共有79页我国目前可生产的功能性低聚糖：我国目前可生产的功能性低聚糖：低聚木糖、低聚果糖、低聚半乳糖、大豆低聚糖、低聚甘低聚木糖、低聚果糖、低聚半乳糖、大豆低聚糖、低聚甘露糖、帕拉金糖、水苏糖等，其中绝大部分为低聚异麦芽露糖、帕拉金糖、水苏糖等，其中绝大部分为低聚异麦芽糖，低聚糖供需缺口很大。糖，低聚糖供需缺口很大。国内低聚果糖的供需对比图国内低聚果糖的供需对比图以以低聚果糖低聚果糖为例：为例：国内低聚果糖需求国内低聚果糖需求第三十六页，本课件共有79页二、功能性低聚糖的酶法生产二、功能性低聚糖的酶法生产1、低聚果糖的生产、低聚果糖的生产（1）、低聚果糖的构成）、低聚果糖的构成低低 聚聚 果果 糖糖 又又 称称 为为 蔗蔗 果果 寡寡 糖糖（fructosylsucrose，FOS），其其分分子子结结构构是是在在蔗蔗糖糖（GF）分分子子上结合上结合l3个果糖分子个果糖分子.组成组成:蔗果三糖（蔗果三糖（GF2）、）、蔗果四糖（蔗果四糖（GF3）和蔗果五糖和蔗果五糖（GF4）。第三十七页，本课件共有79页低聚果糖产品：液态和粉末状低聚果糖产品：液态和粉末状第三十八页，本课件共有79页利利用用-果果糖糖转转移移酶酶或或-呋呋喃喃果果糖糖苷苷酶酶作作用用于于蔗蔗糖糖，进行分子间果糖转移反应生产低聚果糖。进行分子间果糖转移反应生产低聚果糖。蔗糖分子间果糖的转移分两步进行。蔗糖分子间果糖的转移分两步进行。第第一一步步是是蔗蔗糖糖在在-果果糖糖转转移移酶酶或或-呋呋喃喃果果糖糖苷苷酶酶的的作用下形成果糖作用下形成果糖-酶复合物，释放出葡萄糖。酶复合物，释放出葡萄糖。第第二二步步是是该该复复合合物物将将果果糖糖基基转转移移给给水水或或蔗蔗糖糖生生成成果果糖糖或或蔗蔗果果三三糖糖，蔗蔗果果三三糖糖作作为为受受体体则则合成蔗果四糖，依此类推。合成蔗果四糖，依此类推。（2）、酶法合成低聚果糖原理）、酶法合成低聚果糖原理第三十九页，本课件共有79页反反应应液液：由由葡葡萄萄糖糖、果果糖糖、蔗蔗果果三三糖糖、蔗蔗果果四四糖、蔗果五糖和剩余蔗糖所组成的混合糖浆。糖、蔗果五糖和剩余蔗糖所组成的混合糖浆。（3）、低聚果糖的工业化生产）、低聚果糖的工业化生产生产流程：生产流程：产酶菌或酶的发酵生产产酶菌或酶的发酵生产菌体或酶的固菌体或酶的固定化定化酶催化合成低聚果糖酶催化合成低聚果糖纯化纯化低聚果糖产品低聚果糖产品第四十页，本课件共有79页产酶菌或酶的发酵生产和固定化：产酶菌或酶的发酵生产和固定化：生生 产产 菌菌 种种 常常 用用 黑黑 曲曲 霉霉、米米 曲曲 霉霉 等等。在在5%20%蔗蔗糖糖的的发发酵酵培培养养基基中中，2830通通气气搅搅拌拌培培养养34d，可可生生产产出出含含果果糖糖转转移移酶酶的的菌菌体。体。-果果糖糖转转移移酶酶或或-呋呋喃喃果果糖糖苷苷酶酶属属于于胞胞内内酶酶，需需将将菌菌体体破破碎碎后后提提取取酶酶，经经分分离离纯纯化化后后再再固固定定化化，也也可可直直接接对对菌菌体体进进行行固固定定化化，常常采采用用海海藻藻酸酸钠钠包包埋法。埋法。第四十一页，本课件共有79页酶催化合成低聚果糖：酶催化合成低聚果糖：一般在装有固定化酶（或菌体）的生物反应器一般在装有固定化酶（或菌体）的生物反应器中合成低聚果糖。中合成低聚果糖。底物：底物：5060蔗糖溶液蔗糖溶液反应时间：反应时间：2430h，温度温度和和pH根据酶的特性来确定，根据酶的特性来确定，流速流速根据酶活根据酶活性来定。性来定。产品低聚果糖含量：产品低聚果糖含量：一般为一般为4060。低聚果糖含量低的原因：低聚果糖含量低的原因：副产物葡萄糖是酶的副产物葡萄糖是酶的抑制物，阻遏了蔗糖的进一步转化。抑制物，阻遏了蔗糖的进一步转化。第四十二页，本课件共有79页提高低聚果糖含量的方法：提高低聚果糖含量的方法：在反应物中加入葡萄糖氧化酶和在反应物中加入葡萄糖氧化酶和CaCO3，将葡萄，将葡萄糖氧化为葡萄糖酸；糖氧化为葡萄糖酸；利用酵母同化单糖快于同化低聚果糖的特性，在利用酵母同化单糖快于同化低聚果糖的特性，在产物中加入酵母菌，以消除单糖的抑制作用产物中加入酵母菌，以消除单糖的抑制作用;将葡萄糖氧化酶和果糖转移酶或含果糖转移酶的活将葡萄糖氧化酶和果糖转移酶或含果糖转移酶的活菌体共固定化，消除葡萄糖的抑制作用。菌体共固定化，消除葡萄糖的抑制作用。第四十三页，本课件共有79页2、帕拉金糖（、帕拉金糖（palatinose）的生产的生产（1）、帕拉金糖的构成及酶法合成）、帕拉金糖的构成及酶法合成帕帕拉拉金金糖糖（-D-吡吡喃喃葡葡萄萄糖糖苷苷-1,6-呋呋喃喃果果糖糖）是是蔗蔗糖糖的的一种异构体一种异构体，也叫异麦芽酮糖。，也叫异麦芽酮糖。蔗糖蔗糖第四十四页，本课件共有79页以以蔗糖蔗糖为原料，利用为原料，利用-葡萄糖基转移酶葡萄糖基转移酶（-glucosyltransferase）将蔗糖分子内与果糖以）将蔗糖分子内与果糖以-l,2键结合的葡萄糖切离后，再以键结合的葡萄糖切离后，再以-1,6键的形式结合键的形式结合到原来的果糖分子上而合成帕拉金糖。到原来的果糖分子上而合成帕拉金糖。帕拉金糖酶法合成：帕拉金糖酶法合成：第四十五页，本课件共有79页红红 色色 精精 朊朊 杆杆 菌菌（Protaminobacter rubrumCBS57477）沙沙 雷雷 氏氏 杆杆 菌菌 属属（SerratiaplymuthicaNCIB8285）欧文氏杆菌属（欧文氏杆菌属（Erwiniarhapontici）克莱伯氏杆菌属克莱伯氏杆菌属（Klebsiellaplanticola）等。等。上上述述菌菌种种所所产产-葡葡萄萄糖糖转转移移酶酶均均为为被被蔗蔗糖糖诱诱导产生的胞内酶。导产生的胞内酶。（2）、）、-葡萄糖转移酶产酶菌种葡萄糖转移酶产酶菌种第四十六页，本课件共有79页目前有两种方法：目前有两种方法：发酵法生产发酵法生产将将产产-葡葡萄萄糖糖基基转转移移酶酶的的菌菌体体分分离离后后混混入入蔗蔗糖糖溶溶液液中中进进行行蔗蔗糖糖转转化化为为帕帕拉拉金金糖糖的的反反应应，转转化化完完毕毕后后分分离离菌菌体体，经经过过滤滤、脱脱色色、除除盐盐、浓缩、干燥等得到产品。浓缩、干燥等得到产品。固固定定化化菌菌体体生生产产：通通常常是是包包埋埋法法（海海藻藻酸酸钠钠）和和交联法（戊二醛）配合固定化菌体。交联法（戊二醛）配合固定化菌体。（3）、帕拉金糖的酶法生产）、帕拉金糖的酶法生产第四十七页，本课件共有79页性性质质：甜甜度度约约为为蔗蔗糖糖的的42，耐耐热热性性强强，溶溶解解度度低低，吸潮性低，为难发酵性糖，具有很强的抗龋齿性。吸潮性低，为难发酵性糖，具有很强的抗龋齿性。应应用用：作作为为抗抗龋龋齿齿的的功功能能性性甜甜味味剂剂广广泛泛于于糖糖果果、糕糕点、泡泡糖、香口胶、饮料等食品中。点、泡泡糖、香口胶、饮料等食品中。另另外外，在在帕帕拉拉金金糖糖的的基基础础上上生生产产的的低低聚聚帕帕拉拉金金糖糖和和帕帕拉拉金金糖糖醇醇（益益寿寿糖糖）都都有有广广泛泛的的应应用用和和市场前景。市场前景。（4）、帕拉金糖的性质及应用）、帕拉金糖的性质及应用第四十八页，本课件共有79页低聚异麦芽糖：低聚异麦芽糖：又称为异麦又称为异麦芽寡糖、分支低聚糖，一般是芽寡糖、分支低聚糖，一般是葡萄糖之间至少有一个以葡萄糖之间至少有一个以-1,6糖苷键糖苷键(少量少量-1,3键和键和-1,2键键)结合而成的单糖数为结合而成的单糖数为25不等的一类低聚糖不等的一类低聚糖。主要由异麦芽糖、异麦芽主要由异麦芽糖、异麦芽三糖、异麦芽四糖和潘糖和三糖、异麦芽四糖和潘糖和曲二糖等寡糖组成。曲二糖等寡糖组成。（1）、低聚异麦芽糖的生产）、低聚异麦芽糖的生产3、其它功能性低聚糖的酶法生产、其它功能性低聚糖的酶法生产第四十九页，本课件共有79页生产用酶：生产用酶：-葡萄糖苷酶，又称葡萄糖基转移酶，葡萄糖苷酶，又称葡萄糖基转移酶，它能切开葡萄糖之间的它能切开葡萄糖之间的-l,4键，并将游离出的葡萄键，并将游离出的葡萄糖残基转移到另一个葡萄糖或麦芽糖等分子的糖残基转移到另一个葡萄糖或麦芽糖等分子的-l,6位上，形成异麦芽糖、异麦芽三糖等。位上，形成异麦芽糖、异麦芽三糖等。生产工艺：生产工艺：2530的淀粉浆的淀粉浆经经-淀粉酶液化淀粉酶液化后，加后，加-淀粉酶和淀粉酶和-葡萄糖苷酶，在葡萄糖苷酶，在pH56，温度，温度5560糖化糖化10h左右，然后灭酶、过滤和精制处左右，然后灭酶、过滤和精制处理，即可获得低聚异麦芽糖产品。理，即可获得低聚异麦芽糖产品。第五十页，本课件共有79页低聚异麦芽糖的性质及应用：低聚异麦芽糖的性质及应用：F 甜度约为蔗糖的甜度约为蔗糖的甜度约为蔗糖的甜度约为蔗糖的5050，粘度和蔗糖相近，具有良粘度和蔗糖相近，具有良粘度和蔗糖相近，具有良粘度和蔗糖相近，具有良好的保湿性和抗结晶性，可防止淀粉老化，耐热、好的保湿性和抗结晶性，可防止淀粉老化，耐热、好的保湿性和抗结晶性，可防止淀粉老化，耐热、好的保湿性和抗结晶性，可防止淀粉老化，耐热、耐酸性强，具有良好的加工特性。耐酸性强，具有良好的加工特性。耐酸性强，具有良好的加工特性。耐酸性强，具有良好的加工特性。F具有一定的双歧杆菌增殖效果和抗龋齿能力。具有一定的双歧杆菌增殖效果和抗龋齿能力。具有一定的双歧杆菌增殖效果和抗龋齿能力。具有一定的双歧杆菌增殖效果和抗龋齿能力。F可应用于饮料、冷饮、糖果、乳制品、糕点、焙烤等可应用于饮料、冷饮、糖果、乳制品、糕点、焙烤等可应用于饮料、冷饮、糖果、乳制品、糕点、焙烤等可应用于饮料、冷饮、糖果、乳制品、糕点、焙烤等食品中。食品中。食品中。食品中。是目前世界上是目前世界上是目前世界上是目前世界上生产量最大生产量最大生产量最大生产量最大（约（约（约（约20002000万万万万t t）价格）价格）价格）价格最便宜最便宜最便宜最便宜的一种的一种的一种的一种功能性低聚糖功能性低聚糖功能性低聚糖功能性低聚糖。第五十一页，本课件共有79页低聚半乳糖是在乳糖分子的半乳糖基上连接低聚半乳糖是在乳糖分子的半乳糖基上连接14个个半乳糖分子的寡糖类混合物。半乳糖分子的寡糖类混合物。生产：生产：以以乳糖乳糖为原料，利用为原料，利用半乳糖苷酶进行半乳糖转半乳糖苷酶进行半乳糖转移反应来生产。移反应来生产。-半乳糖苷酶能将乳糖水解为葡萄糖及半乳糖，也能半乳糖苷酶能将乳糖水解为葡萄糖及半乳糖，也能将水解下来的半乳糖苷转移到乳糖分子上。乳糖是半乳糖将水解下来的半乳糖苷转移到乳糖分子上。乳糖是半乳糖残基供给体，同时也是接受体。残基供给体，同时也是接受体。（2）、低聚半乳糖的生产）、低聚半乳糖的生产第五十二页，本课件共有79页低聚半乳糖为难消化性低聚糖，其热值远低于蔗糖，低聚半乳糖为难消化性低聚糖，其热值远低于蔗糖，具有良好的双歧杆菌的增殖效果，能改善便秘、抑具有良好的双歧杆菌的增殖效果，能改善便秘、抑制肠内腐败菌的生长，此外还有一定程度的抗龋齿制肠内腐败菌的生长，此外还有一定程度的抗龋齿性和改善脂质代谢的效果。低聚半乳糖耐热性强，性和改善脂质代谢的效果。低聚半乳糖耐热性强，对酸稳定，在食品加工中得到广泛应用。对酸稳定，在食品加工中得到广泛应用。低聚半乳糖的性质及应用：低聚半乳糖的性质及应用：第五十三页，本课件共有79页第三节第三节蛋白的酶法加工蛋白的酶法加工一、蛋制品加工一、蛋制品加工禽蛋中的葡萄糖易与蛋白质、氨基酸等含氮化禽蛋中的葡萄糖易与蛋白质、氨基酸等含氮化合物发生美拉德反应，生成褐色的类黑精，使得蛋合物发生美拉德反应，生成褐色的类黑精，使得蛋制品在干燥及贮藏过程中发生褐变。制品在干燥及贮藏过程中发生褐变。在蛋液中加入一定量的葡萄糖氧化酶和过氧化在蛋液中加入一定量的葡萄糖氧化酶和过氧化氢，利用葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化成葡萄糖酸，氢，利用葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化成葡萄糖酸，过氧化氢提供葡萄糖氧化时的氧，残余的过氧化氢过氧化氢提供葡萄糖氧化时的氧，残余的过氧化氢被过氧化氢酶分解成氧和水。被过氧化氢酶分解成氧和水。第五十四页，本课件共有79页1、肉类嫩化、肉类嫩化将蛋白酶涂抹于肉的表面或用酶液浸肉或在动物宰将蛋白酶涂抹于肉的表面或用酶液浸肉或在动物宰杀前用酶液肌肉注射。因蛋白酶可部分水解动物肌肉结杀前用酶液肌肉注射。因蛋白酶可部分水解动物肌肉结缔组织中的胶原蛋白中的交联键，改善结构组织。缔组织中的胶原蛋白中的交联键，改善结构组织。2、肉类制品保鲜、肉类制品保鲜用溶菌酶处理，细菌不易生长繁殖。用溶菌酶处理，细菌不易生长繁殖。3、废弃蛋白质利用、废弃蛋白质利用利用蛋白酶水解碎鱼、碎肉和动物内脏等肉类，加工利用蛋白酶水解碎鱼、碎肉和动物内脏等肉类，加工制备出一些产品。制备出一些产品。二、动物蛋白加工二、动物蛋白加工第五十五页，本课件共有79页1、植物蛋白水解产物、植物蛋白水解产物用蛋白酶水解植物蛋白原料如脱脂大豆、花用蛋白酶水解植物蛋白原料如脱脂大豆、花生粕等生产的水解产物因具有鲜味和甜味常作为生粕等生产的水解产物因具有鲜味和甜味常作为调味剂或营养剂添加到食品中。调味剂或营养剂添加到食品中。2、植物蛋白饮料、植物蛋白饮料例：豆奶加工用蛋白酶和果胶酶进行处理，可明显提例：豆奶加工用蛋白酶和果胶酶进行处理，可明显提高可溶性物质的得率和可消化率，增加豆奶的营养价值，高可溶性物质的得率和可消化率，增加豆奶的营养价值，并改善了风味。并改善了风味。三、植物蛋白加工三、植物蛋白加工第五十六页，本课件共有79页第四节第四节乳品的酶法加工乳品的酶法加工一、酶法应用于干酪制品的生产一、酶法应用于干酪制品的生产蓝纹奶酪蓝纹奶酪白霉乳酪白霉乳酪洛克福奶酪洛克福奶酪第五十七页，本课件共有79页1、干酪制造工艺、干酪制造工艺第五十八页，本课件共有79页2、与干酪生产有关的酶、与干酪生产有关的酶关键性酶是凝乳酶，作用是使酪蛋白凝胶，牛乳凝结。关键性酶是凝乳酶，作用是使酪蛋白凝胶，牛乳凝结。此外，还可添加蛋白酶、脂肪酶等。乳中天然蛋白酶和此外，还可添加蛋白酶、脂肪酶等。乳中天然蛋白酶和由发酵剂菌种产生的水解酶也发挥作用。由发酵剂菌种产生的水解酶也发挥作用。3、凝乳酶作用机制、凝乳酶作用机制酪蛋白存在方式：酪蛋白存在方式：乳中酪蛋白是由乳中酪蛋白是由-,-,-和和-酪蛋白组成酪蛋白组成。酪蛋白以胶体（球形）的状态存在，胶粒结构的外围为。酪蛋白以胶体（球形）的状态存在，胶粒结构的外围为-酪蛋白，中心为酪蛋白，中心为-和和-酪蛋白酸钙。酪蛋白酸钙。第五十九页，本课件共有79页是使是使-酪蛋白中苯丙氨酸酪蛋白中苯丙氨酸和蛋氨酸间的肽键断裂使其和蛋氨酸间的肽键断裂使其水解，酪蛋白胶粒不稳定，水解，酪蛋白胶粒不稳定，内部的内部