2022年食品发酵中常用的酶制剂及其提取和应用 .pdf

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1、发酵食品工艺学课程论文论文题目：食品发酵中常用的酶制剂及其提取和应用学院：食品科学学院专业：食品科学与工程班级：食品科学与工程2008 级本科班学号：2008292128 姓名：李宇涛成绩：评语：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 7 页 -食品发酵中常用的酶制剂及其提取和应用 摘要 酶制剂是上世纪发展起来，能在细胞外发挥其功能，在各个领域都有广泛应用的一种新型的生物制剂。在食品发酵工业中淀粉葡萄糖苷酶、-乙酰乳酸酶脱羧酶、纤维素酶、蛋白酶等酶的应用十分广泛，这些酶制剂一般来源于动物、植物和微生物，其中大多数来源于微生物。动植物酶的提取常采用溶液提取；微生物酶的提取先

2、进行半固体发酵或深层发酵后在通过一系列的单元操作得到酶制剂产品。在工业生产中直接添加酶制剂进行发酵从而代替微生物发酵，得到风味良好的发酵产品。关键词 酶制剂;来源;提取;应用;酶参与食品发酵几乎同人类的历史一样悠久，在我国商代甲骨文中就有酒和食醋的酿造的记载，公元9 世纪荷马的奥德赛中就有凝固性奶酪的生产方法，大多传统的发酵就是依靠自身和特意加入的酶起发酵作用的，这些酶来源于微生物代谢或动植物体。直到十八世纪荷兰微生物学家列文虎克发明第一台显微镜及发现了微生物，19 世纪人类开始对生物学的仔细研究并取得了丰硕的成果，人们已经知道我们通常得到的发酵产物就是微生物的代谢产物，而导致这些物质产生的原

3、因就是酶。20 世纪，生物学得到了极大的发展，多个国家先后得到酶的结晶，大规模和高特异性的微生物发酵迅速发展起来，开辟了食品和药品的新天地，多种新兴的发酵食品应运而生。在现代发酵工程中许多单元操作就是依靠酶完成的，在将来的发酵工程中完全可以由酶来代替微生物进行食品的发酵，而得到高产、高纯、安全的发酵食品。1.酶的定义酶是指生物体内活细胞产生的一类具有催化功能的生物大分子，亦称为生物催化剂1,4。大多数酶的本质都是蛋白质，少数酶是由RNA组成的，酶催化的生物化学反应称为酶促反应，在酶的催化作用下发生化学变化的物质称为底物，生成的物质称为代谢产物。微生物在无氧条件下，利用酶做催化剂降解还原糖产生能

4、量的过程称为发酵，而食品工业上把依靠微生物的生命活动实现的工业化生产称为“发酵”即所谓的工业发酵3,5。2.酶的研究和使用历史1 公元前八百年的古巴比伦和埃及以及我国商朝时期就有用大麦发酵酒精的记载。我国和古埃及是最早酿造食醋的国家。2 1680 年，荷兰微生物学家列文虎克发明第一台显微镜及发现了微生物（酵母）的存在。之后，法国微生物学家巴斯德通过实验证明酒精是由酵母菌发酵产生的6。3 1752 年，法国物理学家列奥米尔让鹰吞下几个装有肉的小金属管，当拿出管子时，管内的肉分解为一种淡黄色的液体6。4 1834 年，德国博物学家施旺把氯化汞加到胃液里，得到出一种可以在体外消名师资料总结-精品资料

5、欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 7 页 -化食物的白色粉末，他把这粉末叫作“胃蛋白酶”。5 1897 年，德国化学家毕希纳发现活酵母和酵母细胞研磨液的发酵效果是等同的，人们对发酵的本质有了初步的了解4，6。6 20世纪 40 年代，钱恩和弗洛里等很多科学家一起研究并得到了青霉素大规模生产的方法，实现了青霉素的工业化生产，对医学的发展起了很大的推动作用。7 从 20 世纪 50 年代后，酶制剂、果酒、果醋、氨基酸、柠檬酸、多糖、维生素、乳酸、等发酵工业先后兴起并得到很大的发展5。3.食品发酵中常用的酶及其作用食品发酵工业中常用的酶2，3,11酶来源的微生物应用-乙酰乳酸酶脱羧酶热厌氧菌啤

6、酒的发酵工业淀粉酶曲霉、芽孢杆菌、内胞霉、根霉酒精及其他发酵工业液 化淀粉、消化剂等淀粉葡萄糖苷酶（糖化酶）曲霉、根霉制造葡萄糖，发酵工业和酿酒行业作为糖化剂-葡萄糖酶曲霉、青霉水解大分子物质生成葡萄糖木聚糖酶曲霉、腐质霉、木霉水解木聚糖纤维素酶曲霉、青霉、腐质霉、木霉饲料添加剂，水解纤维素酶制糖，消化植物细胞壁等脂肪酶无色杆菌、产碱菌、曲霉、芽孢杆菌、假丝酵母、毛酶、根霉水解脂肪-半乳糖甘酶曲霉、芽孢杆霉、埃希氏酶、酵母、克鲁维氏酵母分解利用乳糖-葡聚糖酶曲霉、芽孢杆霉、腐质霉、青霉、酵母、木霉水解葡萄糖葡萄糖异构酶曲霉、芽孢杆菌、分支杆菌、链霉菌生成葡萄糖葡萄糖氧化酶曲霉、青霉氧化生成葡萄

7、糖半纤维素酶青霉、曲霉、腐质霉、木霉饲料添加剂，水解纤维素酶制糖，消化植物细胞壁等脂肪氧化酶根霉催化脂肪氧化细菌凝乳酶曲霉、内坐壳属、埃希氏菌、克鲁维氏酵母、毛霉、根毛霉在奶酪生产中促进蛋白质凝固果胶酶根毛霉、曲霉、腐质霉、青霉、木霉果汁澄清，果汁榨汁，植物纤维精炼，饲料添加剂等氨基肽酶曲霉、根霉水解多肽产生氨基酸名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 7 页 -羧基肽酶曲霉、根霉水解多肽产生氨基酸亮氨酸基肽酶乳杆菌、根霉水解连接亮氨酸的肽键蛋白酶芽孢杆菌、曲霉、毛霉、链球菌水解蛋白质产生多肽普鲁兰酶芽孢杆菌、克雷伯氏菌单宁酶曲霉过氧化氢酶曲霉、微球菌、青霉半乳甘露聚糖酶

8、曲霉、芽孢杆菌、腐质霉、木霉4.酶的来源2，6自然界中酶的存在体有动物、植物和微生物三大类。但是动物和植物来源的酶受季节和区域的影响很大、动物植物中酶的含量少、生产能力低、资源消耗量大、经济成本高。随着现代生物技术的发展，基因工程，发酵工程等技术的成熟，近年来酶的工业化发展逐渐使用微生物发酵提取。4.1 动物酶动物酶的来源主要是从动物的消化道和腺体中提取，如从猪的胃粘液中提取的羧酸蛋白酶，从未断奶的翻出动物（如小牛，小羊）的第四个胃中提取的凝乳酶，从牛的胰腺中提取的胰蛋白酶、凝乳酶和-淀粉酶等。4.2 植物酶植物中酶的存在比动物中普遍的多而且提取方便，传统上有三种典型的蛋白酶是从植物中提取的，

9、包括菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶和木管瓜蛋白酶。发酵工业常用的酶在植物中的含量也十分丰富，如麦芽中的、-淀粉酶，未成熟果蔬中的单宁酶，还有果胶酶、过氧化酶、半乳糖甘酶等，并且存在数量众多的同工酶。4.2 微生物酶许多参与食品发酵的非特异性酶都来源与微生物，通常情况下微生物产生胞外酶来分解利用培养基中的大分子物质，这种利用营养物质的方式和人类消化吸收食物的方式有着截然的相似。上世纪六十年代以来，工业化开发微生物的胞外酶已十分普遍，几乎所有的食品发酵都有某种酶的直接参与。利用微生物生产酶与传统的动植物源酶提取法相比不仅产量高、易提取、成本低、经济效益好，而且微生物种类繁多，酶的种类及其丰富并且可以实现

10、大规模的工业化生产（一个30 吨的发酵罐一天生产的酶蛋白量超过 1 吨5）。5.酶的提取方法名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 7 页 -5.1 动植物酶的提取2,12,13,145.1.1 含酶资源的采集选好含酶的动物品种或植物品种，选好含酶的组织，所选的动物必须是人类接受的可消费动物5.1.2 储存动植物组织在脱离机体后通常会发生自溶和微生物的污染而导致目标酶损失，在贮藏前可以先对植物组织进行低温干燥，对动物组织进行冷冻处理。5.1.3 提取前的准备在较低温度下对贮藏的提取原料在适宜的溶液中进行压榨、粉碎或磨粉，以保证酶的不被破坏。5.1.4 提取组织悬浮液固液分

11、离条PH值精细过滤细菌过滤用盐或溶剂沉淀分离按需要将固体溶解过滤喷干加入稳定剂和稀释剂并混合包装5.2 微生物酶的提取2,5,7,8,105.2.1 接种发酵选择产目标酶优异的菌种进行接种发酵，发酵使用深层发酵或半固态发酵，深层发酵采用连续发酵的技术可实现大规模的连续生产。5.2.2 提取5.2.1 半固态发酵的提取发酵培养基用悬浮法或逆流冲洗从培养物提取过滤部分浓缩盐析或溶剂沉淀清洗固相溶解得到纯化的液体过滤调整PH、加入稳定剂、标准化包装2,95.2.2.深层发酵的提取发酵液用离心机或旋转真空过滤器进行固液分离过滤部分浓缩盐析或溶剂沉淀清洗固相溶解得到纯化的液体过滤调整PH、加入稳定剂、标

12、准化包装26.酶在食品发酵中的应用4食品发酵都是发酵微生物活体所产生的酶催化各种转化过程来完成的，但是有些发酵过程可以不需要微生物的参与而直接使用酶来催化反应过程，即传统发酵过程的某个环节可以加入酶制剂来完成发酵过程，现在食品发酵工业中已有很多单元操作使用酶来直接发酵。6.1 酶制剂在酒精发酵中的应用名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 7 页 -6.2 酶制剂在食醋发酵中的应用6.3 酶制剂在果酒发酵中的应用6.4 酶制剂在面包制作中的应用6.5 酶制剂在干酪制作中的应用6.6 酶制剂在蛋白食品发酵中的应用6.7 酶制剂在茶、咖啡和可可发酵中的应用6.8 酶制剂在青贮

13、饲料发酵中的应用7.酶制剂的发展展望目前，通过发酵作用制成的食品通常有以下5 类：酒精饮料，如蒸馏酒、黄酒、果酒、啤酒等；乳制品，如酸奶、酸性奶油、马奶酒、干酪等；豆制品，如豆腐乳、豆豉、纳豆等；发酵蔬菜，如泡菜、酸菜等；调味品，如醋、黄酱、酱油、甜味剂（如天冬甜味精）、增味剂（如 5-核苷酸）和味精等3。微生物发酵生产过程中消耗能量；增加生产成本；而且生产的产品含有许多不利副产物，对发酵食品的风味和品质有一定的影响。而利用酶直接发酵，不仅发酵速度快，而且固定化酶可以重复利用，发酵产品纯正，没有副产物的存在。随着基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程的不断发展和基因下游技术的不断成熟5，以及对食

14、品发酵各个环节的机理的不断掌握，在未来的食品发酵中可以由酶制剂直接代替微生物来完成整个发酵过程，不仅可以大大提高发酵的生产能力和便于发酵工程的完全控制，还可以得到但以纯正的目标产物，达到提高食品品质的最终要求。参考文献1 王镜岩，主圣庚，徐长法.生物化学教程 M.北京：高等教育出版社，2008-6.2 徐岩泽.发酵食品微生物学M.北京:中国轻工业出版社,2001-7.3 陶兴无,江贤君.发酵产品工艺学M.北京:化学工业出版社,2008-6.4 李宪臻,张春枝,吕晓玲.生物化学 M.北京:中国轻工业出版社,2006-3.5 罗云波,生吉萍,陈宗道.生物技术导论M.北京:中国农业大学出版社,200

15、2-8.6 江汉湖.食品微生物学 M.北京:中国农业出版社,2005-8.7 胡琼英,狄洌等.生物化学实验 M.北京:化学工业出版社,2007-7.8 何秉旺,郭君莙,方一澄,张树政.产生葡萄糖淀粉酶的红曲霉的筛选及其发酵条件的研究J.微生物学报,13(2):142-150,1973.9 郭文洁,何秀萍,铁翠娟,张博润.枯草芽孢杆菌-乙酰乳酸脱羧酶基因在啤酒酵母工业菌株中的表达 J.微生物学报,41(1):105-108,2001.名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 7 页 -10 孙国志,冯惠勇,徐亲民.蔗糖酶提取方法的研究J.食品工业科技，2004.11 钱斯日，古楞，王红英.-乙酰乳酸酶脱羧酶的三种固定化方法的比较J.大连轻工业学院学报,2004.12 赵电波，陈茜，张丽尧.木瓜蛋白酶及应用研究进展J.肉类研究,2001-11.13 郭冬青,纪付江,高健 ,周燕霞等.无花果蛋白酶的不同提取方法比较及酶学性质研究J.湖北农业科学,20011-06.14王 磊,蔡 宇 杰,张 峰 等.脂 肪 的 双 水 相 萃 取 和 酶 学 性 质 J.生 物 加 工 过程,7(2):57-62,2009-3.名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 7 页 -