酶与食品质量安全 (2)精选课件.ppt

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1、关于酶与食品质量安全关于酶与食品质量安全(2)第一页，本课件共有34页n n酶酶具具有有改改善善食食品品品品质质和和加加工工性性能能，酶酶在在食食品品工工业业中中的的应应用用日日益益深深入入和和广广泛泛，极极大大地地促促进进了了酶酶制制剂剂工工业业的的发发展展。然然而而酶酶的的来来源源及及其其性性质质也也关关乎乎食食品品质质量量安安全全，特特别别是是随随着着生生物物技技术术的的发发展展，通通过过基基因因工工程程手手段段改改造造部部分分微微生生物物的的基基因因，从从而而改改变变酶酶蛋蛋白白的的基基本本结结构构，达达到到强强化化酶酶在在某某方方面面功功能能特特性性目目的的的的做做法法已已成成为为商

2、商业业上上成成功功的的典典范范，同同时时，这这种种做做法法给给食食品品酶酶的的应应用用带带来来安安全全隐隐患患。对对食食品品工工业业用用酶酶制制剂剂生生产产及及应应用用进进行行安安全全卫卫生生管管理理，从从而而建建立立一一套套科科学学使使用用规范及酶制剂安全性评价体系。规范及酶制剂安全性评价体系。第二页，本课件共有34页1 酶与食品质量安全n n酶酶存存在在于于所所有有的的新新鲜鲜食食品品当当中中，例例如如坚坚果果、乳乳、奶奶油油、干干酪酪、新新鲜鲜水水果果和和蔬蔬菜菜、未未烧烧煮煮的的肉肉、鱼鱼和和蛋蛋中中都都富富含含各各种种酶酶类类。当当人人们们食食用用这这些些食食品品时时，相相当当数数量

3、量的的酶酶就就摄摄入入人人体体中中。在在摄摄入入的的酶酶中中，不不仅仅有有动动物物和和植植物物来来源源的的，而而且且还还有有微微生生物物来来源源的的。在在发发酵酵和和腌腌制制食食品品中中，例如干酪、酸奶、啤酒和腌黄瓜，就含有微生物来源的酶。例如干酪、酸奶、啤酒和腌黄瓜，就含有微生物来源的酶。n n作作为为微微生生物物来来源源的的食食品品酶酶制制剂剂，通通常常除除了了包包括括酶酶蛋蛋白白本本身身以以外外，还还含含有有微微生生物物的的代代谢谢产产物物，以以及及添添加加的的保保存存剂剂和和稳稳定定剂剂。如如果果将将加加入入食食品品中中的的酶酶看看作作为为食食品品添添加加剂剂，那那么么就就应应该该考考

4、虑虑到到卫卫生生和和安安全全方方面面的问题。的问题。第三页，本课件共有34页1.1 酶制剂作为食品添加剂进入食品的潜在危害n n酶酶酶酶不不不不仅仅仅仅来来来来源源源源于于于于动动动动植植植植物物物物，也也也也有有有有来来来来源源源源于于于于微微微微生生生生物物物物的的的的，酶酶酶酶与与与与其其其其他他他他混混混混入入入入酶酶酶酶制制制制剂剂剂剂的的的的蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质，作作作作为为为为外外外外源源源源蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质在在在在随随随随同同同同食食食食品品品品进进进进入入入入人人人人体体体体后后后后，有有有有可可可可能能能能引引引引起起起起过过过过敏敏敏敏反反反反应应应应，虽虽虽

5、虽然然然然目目目目前前前前还还还还极极极极少少少少见见见见这这这这样样样样的的的的例例例例子子子子，但但但但在在在在新的酶制剂出现时必须以予考虑。新的酶制剂出现时必须以予考虑。新的酶制剂出现时必须以予考虑。新的酶制剂出现时必须以予考虑。n n另另另另外外外外，来来来来源源源源于于于于微微微微生生生生物物物物的的的的酶酶酶酶制制制制剂剂剂剂也也也也可可可可能能能能带带带带有有有有毒毒毒毒素素素素，必必必必须须须须选选选选择择择择那那那那些些些些不不不不产产产产生生生生毒毒毒毒素素素素的的的的菌菌菌菌种种种种来来来来生生生生产产产产酶酶酶酶制制制制剂剂剂剂，或或或或检检检检查查查查每每每每一一一一

6、批批批批酶酶酶酶制制制制剂剂剂剂以以以以确确确确定定定定其其其其不不不不含含含含毒毒毒毒素素素素。酶酶酶酶制制制制剂剂剂剂作作作作为为为为食食食食品品品品添添添添加加加加剂剂剂剂使使使使用用用用时时时时应应应应符符符符合合合合国国国国家家家家标标标标准准准准GB GB 27602760食品添加剂使用卫生标准食品添加剂使用卫生标准食品添加剂使用卫生标准食品添加剂使用卫生标准的规定。的规定。的规定。的规定。第四页，本课件共有34页n n迄今为止，还没有充分的证据表明，用于食品工业中的酶是有害于人体健康的。此外，在大多数情况下，酶在加工中已失活，且在加工中失活的酶经进一步的单元操作是否尚存在于食品中

7、，在很多情况下也是不确定的。因此在标签上注明添加的酶反而会引起误解。第五页，本课件共有34页 1.2 酶催化有毒物质的产生n n在生物材料中，酶和底物处在细胞的不同部位，仅当生物材料破碎时，酶和底物的相互作用才有可能发生，其次，湿度、pHpH、温度、辅酶和金属离子等条件也是重要的。有时底物本身是无毒的，在经酶催化降解后变成有害物质。第六页，本课件共有34页n n例如，木薯含有生氰糖苷，虽然它本身并无毒，但是在内源糖苷酶的作用下，产生氢氰酸。如果将木薯根切成小块后彻底清洗，那么留在组织中的微量HCNHCN在随后的烧煮中就很容易挥发除去。n n十十字字花花科科植植物物的的种种子子以以及及皮皮和和根

8、根含含有有葡葡萄萄糖糖芥芥苷苷，葡葡萄萄糖糖芥芥苷苷属属于于硫硫糖糖苷苷，在在芥芥苷苷酶酶作作用用下下会会产产生生对对人人和和动动物物体体有有害害的的甲甲状状腺腺肿肿素素，可可用用加加热热的的方方法法使使芥芥苷苷酶酶失失活活。因因此此，食食品品加加工工的的条条件件必必须须按按照照终终产产物物的的物物理理化化学学性性质质而变化。而变化。第七页，本课件共有34页1.3 酶作用导致食品中营养组分的损失n n虽然在食品加工中营养组分的损失是由于非酶作用所引起的，但是食品材料中一些酶的作用也是不能忽视的。n n例如：维生素的降解第八页，本课件共有34页维生素的降解维生素的降解n n（1 1）脂脂肪肪氧氧

9、合合酶酶催催化化胡胡萝萝卜卜素素降降解解使使面面粉粉漂漂白白，在在其其他他食食品品如如一一些些蔬蔬菜菜的的加加工工过过程程中中脂脂肪肪氧氧合合酶酶也也参参与与了胡萝卜素的破坏过程。了胡萝卜素的破坏过程。n n（2 2）在一些用发酵方法加工的鱼制品中，由于鱼和细菌中的硫胺素酶的作用，使这些食品缺少维生素B。n n（3 3）抗抗坏坏血血酸酸是是最最不不稳稳定定的的维维生生素素，虽虽然然抗抗坏坏血血酸酸氧氧化化酶酶能能催催化化抗抗坏坏血血酸酸氧氧化化生生成成脱脱氢氢抗抗坏坏血血酸酸，当当脱脱氢氢抗抗坏坏血血酸酸内内酯酯进进一一步步水水解解生生成成2,3-2,3-二酮古罗糖酸后，VcVc的活性才完全丧

10、失。第九页，本课件共有34页1.4 酶作用的解毒反应第十页，本课件共有34页1.4.1去除食品中的抗营养因子n n植植酸酸以以钙钙、镁镁、和和钾钾盐盐的的形形式式存存在在于于豆豆类类和和谷谷类类中中，易易于于同同膳膳食食中中的的铁铁、锌锌和和其其他他金金属属离离子子形形成成难难溶溶的的络络合物，因而使人体吸收这些元素变得困难。合物，因而使人体吸收这些元素变得困难。n n植酸酶能催化植酸水解成磷酸和肌醇，显著降低植酸和寡糖的含量。n n近年植酸酶还用于酿造和饲料工业，以改善原料中磷的利用，以及用于去钾大豆蛋白食物的生产，成为肾脏病人蛋白质的来源。第十一页，本课件共有34页n n1.4.2 水解牛

11、乳中的乳糖水解牛乳中的乳糖n n牛奶中所含的乳糖是一种双糖，因为分子太大，要在小肠中消化成较小的葡萄糖及半乳糖才能穿过肠壁进入血管中被吸收。但当小肠中的乳糖酶未能发挥作用时，乳糖就在大肠内发酵，大约半小时至2小时内出现胀气、腹痛、呕吐或拉肚子等症状。乳糖不耐症是一种相当普遍的现象，特别是亚洲人的乳糖酶缺乏发生率高达90%以上。以上。第十二页，本课件共有34页酶法低乳糖牛乳的生产工艺酶法低乳糖牛乳的生产工艺n n水解14-16h，水解率达，水解率达50%50%以上以上第十三页，本课件共有34页1.4.3 降低淀粉类食品高温产生丙烯酰胺含量n n自 从2002年 4月 瑞 典 斯 德 哥 尔 摩

12、大 学 Margareta Tornqvist教教授授首首次次发发现现，在在油油炸炸或或焙焙烤烤的的马马铃铃薯薯和和谷谷物物类类食食品品中中存存在在具具有有神神经经毒毒性性的的潜潜在在致致癌癌物物丙丙烯烯酰酰胺胺，有有关关丙丙烯烯酰酰胺胺的的问问题题立立即即引引起起了了全全世世界界的的广广泛泛关关注注。随随后后英英国国、美美国国、加加拿拿大大等等发发达达国国家家也也开开展展了了相相关关研研究究。许许多多国国家家和和国国际际性性机机构构对对丙丙烯烯酰酰胺胺在在食食品品中中形形成成机理、危害评估和消除方法等方面进行广泛而深入研究。机理、危害评估和消除方法等方面进行广泛而深入研究。第十四页，本课件共

13、有34页n n目前，淀粉类食品在加工中丙烯酰胺的生成机理的研究已有突破性进展；在食品贮藏和加工方法方面，欧美和日本等国对食物加工前的保存条件、加工温度对食品中丙烯酰胺含量的影响进行了研究，并提出减少丙烯酰胺的方法，如降低加工温度、体系pH值，减少原料中天门冬酰胺的含量等。瑞士科学家Vass等研究发现天天门门冬冬酰酰胺胺酶酶应用可降低薄脆饼干7070丙丙烯烯酰酰胺胺含含量量，但但作作用用机机理理还还有有待待于于进进一一步步深入分析和研究。深入分析和研究。第十五页，本课件共有34页n n1.4.4 其他其他n n另另有有研研究究发发现现，-葡葡萄萄糖糖基基转转移移酶酶用用于于甜甜叶叶菊菊加加工工，

14、可可以以脱脱苦苦涩涩味味，黄黄曲曲霉霉毒毒素素B B1经经黄黄曲曲霉霉毒毒素素脱脱毒毒酶酶处处理理后后毒毒性性、致致畸畸性性极极大大降降低低。所所有有这这些些都都证证明明酶酶法法解解毒毒是是一一种种安安全全、高高效效的的解解毒毒方方法法，对对食食品品无无污污染染、有有高度的选择性，且不影响食品的营养物质。高度的选择性，且不影响食品的营养物质。第十六页，本课件共有34页1.5 酶作为现代食品质量与安全快速、灵敏分析的重要手段n如酶联免疫测定、PCR、生物传感器、酶抑制率法第十七页，本课件共有34页2 酶制剂的安全评价n n对酶制剂产品的安全性要求，联合国粮农组织（FAOFAO）和和 世世 界界

15、卫卫 生生 组组 织织（WHOWHO）食品添加剂专家委员会（JECFA）早在1978年年WHOWHO第2届届大大会会就就提提出出了了对对酶酶制制剂剂来来源安全性的源安全性的评评估估标标准。准。第十八页，本课件共有34页酶酶制制剂剂来源安全性的来源安全性的评评估估标标准准n n（1）来自动植物可食部位即传统上作为食品成份，或传统上用于食品的菌种所生产的酶，如符合适当的化学与微生物学要求，即可视为食品，而不必进行毒性试验。n n（2）由非致病的一般食品污染微生物所产的酶要做短期毒性试验。n n（3 3）由非常见微生物所产生的酶要做广泛的毒性试验，）由非常见微生物所产生的酶要做广泛的毒性试验，包括实

16、验动物的长期喂养试验。包括实验动物的长期喂养试验。第十九页，本课件共有34页n n 这这一一标标准准为为各各国国酶酶的的生生产产提提供供了了安安全全性性评评估估的的依依据据，即即生生产产菌菌种种必必须须是是非非致致病病性性的的，不不产产生生毒毒素素、抗抗生生素素和和激激素素等等生生理理活活性性物物质质，菌菌种种需需经经各各种种安安全全性性试试验验证证明明无无害害才才准准使使用用于于生生产产。对对于于毒毒素素的的测测定定，除除化化学学分分析析外外，还要做生物分析。还要做生物分析。第二十页，本课件共有34页微微 生生 物物 来来 源源 的的 食食 品品 酶酶 制制 剂剂 的的 安安 全全 特特 性

17、性 评评 价价对对于于通通过过常常规规方方法法改改造造菌菌种种得得到到的的食食品品酶酶制制剂剂，通通常常要考虑的安全因素包括要考虑的安全因素包括:n n菌种产毒素的可能性和潜在的致病性n n致过敏性和刺激性n n致癌性和诱导突变性致癌性和诱导突变性n n影响生育和导致胎儿畸形影响生育和导致胎儿畸形n n酶反应的产物酶反应的产物n n酶与其他食品成分之间的反应和酶对消费者的直接作用等。酶与其他食品成分之间的反应和酶对消费者的直接作用等。第二十一页，本课件共有34页2.1潜在的产毒素性n n作作为为菌菌种种必必须须具具备备基基本本的的安安全全性性，一一般般来来说说，菌菌是是否否具具有有潜潜在在的的

18、产产毒毒素素的的特特性性，尤尤其其是是那那些些通通过过口口服服起起作作用用的的毒毒素素作作为为重重点点考考虑虑的的因因素素。由由于于在在商商品品酶酶制制剂剂中中不不会会含含有有活活微微生生物物，因因此此潜潜在在的的致致病病性性不不是是重重点点考考虑虑的的因因素素，但但是是对对酶酶制剂生产工厂的工人来说，这一点要尤为注意。制剂生产工厂的工人来说，这一点要尤为注意。第二十二页，本课件共有34页2.2潜在的致病性n n一一般般来来说说，明明显显的的人人人人类类类类致致致致病病病病菌菌菌菌不能在食品酶制剂工厂的生产中应用，同时微生物也不可能在成品的酶制剂中存活。即便如此，作为常规的工业化操作规范，还是

19、要通过动物模型来确定未未未未知知知知微微微微生生生生物物物物的的潜潜在在的的致致病病危害。危害。n n区分致病性和偶然的感染非常重要，许多微生物可以通过寄主的免疫系统到达一定位置就可以产生感染。已有研究证实，无论寄主的健康与否，真正的致病性细菌可以侵入免疫系统，从而产生疾病和感染。第二十三页，本课件共有34页n n另另外外，分分清清微微生生物物自自身身作作用用和和寄寄主主对对微微生生物物的的反反应应过过是是非非常常重重要要的的。研研究究表表明明，给给动动物物注注射射已已死死的的细细菌菌会会导导致致代代谢谢紊紊乱乱，最最终终死死于于败败血血病病因因为为注注射射的的是是已已死死的的细细菌菌不不会会

20、产产生生病病变变，所所以以动动物物的的死死亡亡不不是是微微生生物物的的致致病病性性引引起起的的，人人体体自自身身的的免免疫疫系系统统释释放放的的类类荷荷尔尔蒙蒙激激素素物物质质才才是是至至死死的的主主要要原原因因。因因此此，通通过过简简单单的的注注射射微微生生物物进进人人动动物体内来评价微生物致病性的方法是不可取的。物体内来评价微生物致病性的方法是不可取的。第二十四页，本课件共有34页2.3安全菌株n n国国际际食食品品与与饮饮料料咨咨询询委委员员会会（IFBC）认为，已确定无致病性、不产毒素的菌种，尤其是那些在安全用于食品酶制造方面具有悠久历史的微生物，即便它们经过传统的或导人DNA的的改改

21、造造，仍仍然然是是产产生生安安全全菌菌种种系系属属的的最最优优的的选选择择。建立一个安全的菌种还需彻底搞清楚寄主机体的特征，确保所有导入寄主机体的DNADNA的的安安全全，保证整个改造寄主机体的过程适合食品生产的应用。保证整个改造寄主机体的过程适合食品生产的应用。第二十五页，本课件共有34页n n被筛选出的菌种通过诱变(如如化化学学诱诱变变、紫紫外外线线照照射射诱诱变变)从而获得产酶量高的菌种。从而获得产酶量高的菌种。n n利利用用传传统统的的方方法法和和基基因因技技术术可可以以减减少少和和消消除除一一些些不不想想要要的的内源酶和其他的物质。内源酶和其他的物质。n n例如，许多微生物会分泌蛋白

22、酶，虽然这一特征在特殊场合下是有用的，但它会造成目的酶水解，还有可能会对食品有不好的影响。因此，一些特殊的菌种被开发出来，它们的产蛋白酶的基因被去除或钝化。第二十六页，本课件共有34页2.4 工程化酶n n蛋蛋白白质质工工程程是是通通过过改改变变蛋蛋白白质质肽肽链链内内在在的的氨氨基基酸酸的的排排列列顺顺序序从从而而影影响响蛋蛋白白质质功功能能，可可以以通通过过化化学学诱诱变变、紫紫外外线线辐辐射射、菌菌种种突突变变等等诱诱导导和和随随机机诱诱变变技技术术实实现现。另另外外，也也可可采采用用定定点点突突变变技技术术，该该法法是是针针对对确确定定蛋蛋白白质质功功能能的的基基因片断直接突变，从而获

23、得所需的蛋白质功能。因片断直接突变，从而获得所需的蛋白质功能。第二十七页，本课件共有34页蛋白质分子修饰是否会对酶的安全性蛋白质分子修饰是否会对酶的安全性造成影响？造成影响？n n要说明这个问题，我们首先得搞清酶结构和功能的自然变化。基因核苷酸的排列顺序决定酶蛋白的氨基酸排列顺序，从而决定酶的功能特性，同时还决定了酶蛋白的三维空间结构。这有利于搞清楚酶在改进后相互之间的关系，也更进一步的为搞清楚结构与功能之间的关系提供了帮助。第二十八页，本课件共有34页n n同同一一类类或或同同一一大大类类的的微微生生物物来来源源的的酶酶维维持持原原有有的的三三级级结结构构和和酶酶的的特特征征，但但在在稳稳定

24、定性性、专专一一性性等等方方面面的的特特定定功功能能有有所所不不同同。目目前前并并无无直直接接证证据据表表明明，酶酶的的这这种种变变化化致致使使酶酶产产毒毒素素。事事实实上上通通过过口口服服起起作作用用的的生生物物毒毒素素相相对对数数以以千千计计的的食食物物蛋蛋白白来来说说非非常常少少，而而且且生生物物毒毒素素的的结结构构和和作作为商品的食品酶在结构上差异很大。为商品的食品酶在结构上差异很大。第二十九页，本课件共有34页n n有有进进一一步步的的研研究究表表明明，同同一一类类和和同同一一大大类类的的酶酶通通过过上上述述所所有有的的技技术术改改造造，它它们们仍仍然然保保持持原原有有的的特特征征三

25、三维维结结构构和和催催化化功功能能。因因此此，工工程程酶酶表表现现出出的的不不同同与与自自然然界界中中观观察察到的情况非常相似。到的情况非常相似。第三十页，本课件共有34页n n酶的结构和功能实验表明，通过改造酶而获得某种功能不致使酶具有产毒性。正是如此，对于仅在理沦上推测有危险的工程酶进行毒理学的测试要非常慎重，对于那些通过同一系统向同一寄主导入基因的方法获得系列产品的制造商会认为对一些附加产品作进一步的测试是多余的。第三十一页，本课件共有34页n n基基因因重重组组等等高高新新技技术术在在菌菌种种改改造造中中的的应应用用，给给酶酶制制剂剂的的发发展展开开拓拓了了很很大大的的发发展展空空间间

26、，但但由由于于这这项项技技术术及及其其应应用用尚尚未未十十分分完完善善，对对基基因因工工程程菌菌株株的的安安全全性性评评价价问问题题尚尚待待解解决决，酶酶制制剂剂产产品品使使用用的的安安全全性性也也无无法法在在短短期期内内确确证证，所所以以，利利用用基基因因重重组组甚甚至至转转基基因因技技术术改改造造菌菌种种来来生生产产酶酶制制剂剂时时，要要充充分分认认识识该该技技术术的的安安全全性性和和可可靠靠性性，由由此此而而产生的对人体健康的影响也要经长期的考察。产生的对人体健康的影响也要经长期的考察。第三十二页，本课件共有34页2.5 体外基因毒理学测试n n新的食品酶制剂需要进行诱导有机体突变的活性实验，但在部分地区仍然只进行常规的测试。目前，就我们所知，新的酶制剂在进行体外基因毒理学测试时，已不能揭示单一的致诱变性，除非使用一种更加复杂的评价体系，它涉及到化学分析和动物限制喂养实验。第三十三页，本课件共有34页感谢大家观看第三十四页，本课件共有34页