一、食品中酶的發現
中國早在4000多年前的夏禹時代,就懂得用酒曲進行釀酒;在3000多年前的周朝,就能用麥曲將淀粉降解來制造飴糖;2500多年前的春秋戰國時期,開始用酒曲來**腸胃病,用雞內金**消化不良。種種跡象表明,古人雖然不知道酶是什么,但卻在生活中將其利用的很廣泛。這可以稱為是人類對酶的無意識應用。從19世紀開始,人類才逐步的認識、了解、研究應用酶。
1810年,JasephGaylussac發現酵母可將糖轉化為酒精。1833年,Payen和Persoz從麥芽的水提物中得到一種可使淀粉水解生成可溶性糖的物質,他們將這種物質稱為淀粉酶。直至1878年,Kuhne才給酶一個統一的名詞,叫Enzyme。這個詞來自希臘文,其意思是“在酵母中”,后中文譯為“酶”或“酵素”。
二、應用于食品工業中的酶
1、淀粉酶
淀粉酶屬于水解酶類,是催化淀粉(包括糖原、糊精)水解的一類酶的統稱。該酶廣泛存在于動物、植物和微生物中,是產量*大和應用*廣泛的一類酶。根據淀粉酶對淀粉的作用方式不同,淀粉酶可分為四種主要類型:α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、異淀粉酶,其特性見表1。
2、轉化酶
轉化酶在食品工業中具有重要的作用:濃的蔗糖溶液經轉化酶作用后可水解成較甜的糖漿;蔗糖溶液轉化后具有較高的沸點、較低的凝固點和較高的滲透壓;經轉化作用生成的單糖具有比蔗糖更高的溶解度,且不易從高濃度的糖漿中結晶出來。
3、乳糖酶
現今對乳糖酶研究*多的是催化乳糖水解。乳糖的溶解度較低,在冷凍乳制品中容易析出,使得產品帶有顆粒狀結構。乳糖部分水解后可以防止出現這種現象。在亞洲生活的人中有一部分因自身體內缺乏乳糖酶而不能代謝乳糖,導致對牛奶有過敏性反應。可服用乳糖酶或在乳中添加乳糖酶用以消除或減輕乳糖引起的腹脹、腹瀉等癥狀。
4、纖維素酶
纖維素酶是降解纖維素生成葡萄糖的一組酶的總稱,它不是單種酶,而是起協調作用的多組分酶系,作用于纖維素以及從纖維素衍生出來的產物。
5、果膠酶
果膠物質是指植物中呈膠態的聚合碳水化合物,它的主要成分是脫水半乳糖醛酸,存在于所有的高等植物中。果膠酶是指分解植物主要成分果膠質的酶類。屬于復合酶,包括兩類:一類是能催化果膠解聚;另一類是能催化果膠分子中的酯水解。
三、酶在食品工業中的應用
酶在焙烤食品加工、制糖工業、油脂生產以及改善食品的品質、風味和顏色中都有廣泛的應用。
1、酶在焙烤食品中的應用
在焙烤食品中可添加α-淀粉酶來改善質量,并且由于α-淀粉酶的作用產生還原糖,有利于增加面包的風味、表皮色澤,并改善面包的紋理結構,增大面包體積。小麥為焙烤食品的主要原料,因小麥和小麥粉中含有大量的活性酶,不同內源酶的活性變化很大,主要取決于不同的種植、收割和貯藏條件。如果其中的酶活性太高,則不適宜用來制造面包;相反,如果活性太低,將導致產品質量較差。因此調節酶的活性可使其他來源的酶與小麥內源酶的量*優化從而構成了焙烤工業中酶應用的開始和基本原理。
2、酶在制糖工業中的應用
3000多年前,中國就開始使用麥芽將米中淀粉水解成麥芽糖用作食品甜味料。在葡萄糖、果葡糖漿、麥芽糖、飴糖、高麥芽糖漿、麥芽糖醇等的生產加工中,均應用酶法產生,可得到的酶有α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、脫支酶、葡萄糖異構酶和環狀糊精葡萄糖基轉移酶等。
3、酶在油脂生產中的應用
在油脂生產中應用酶主要是脂肪酶。脂肪酶具有寬廣的底物專一性,可以催化甘油酯鍵、硫酯鍵、**鍵的水解。脂肪酶具有多樣性的功能,主要表現在它在有機**中具有良好的穩定性和完全的催化活性,在近無水環境中,脂肪酶能有效地催化酶化學反應,一些脂肪酶的酯化催化活性高于水解催化活性。
4、酶在調味品中的應用
1)酶在醬油生產中的應用
1))醬油的傳統生產工藝
2))蛋白酶用于醬油的強化增香
醬油中的鮮味主要來自氨基酸鈉鹽,因此在發酵過程中添加蛋白酶,有利于蛋白酶的降解,這樣既有利于提高原料的利用率,又有利于增進醬油的香味。在傳統醬油生產中蛋白質的利用率為65%~75%,使用蛋白酶后的醬油生產中蛋白質的利用率可達82%~85%。
2)酶在食醋生產中的應用
傳統食醋的生產工藝技術落后、設備簡陋、生產規模小、工人勞動強度大、產品質量不穩定、生產周期長。而采用“雙酶法”制醋的新方法能夠克服傳統制醋工業的缺點。
經“雙酶法”液化、糖化的原料可進行固態發酵工藝,也可進行液體深層發酵制醋工藝,可縮短發酵周期,提高產品質量和成品醋的風味,同時提高了原料利用率,降低了生產成本。
3)酶在腐乳生產中的應用
腐乳又稱豆腐乳、霉豆腐、毛霉豆腐等,滋味鮮美、細膩柔滑、香味獨特。腐乳在我國有著悠久的釀造史,開始生產于北宋時期,后在明清時期較為盛行。
腐乳有很高的營養價值,見表2,其中蛋白質含量為12%~17%,除含有大量的水解蛋白外,還含有豐富的游離氨基酸,同時微生物發酵作用還產生維生素B12、維生素B2,維生素B2的含量比豆腐高6~7倍,鈣、磷、鐵、鋅含量也比豆腐高,且不含膽固醇,是深受人們喜愛的佐食佳品。在歐美,腐乳被稱為中國干酪
傳統腐乳的生產工藝季節性強,發酵周期長,而且老法制曲過程存在雜菌污染等問題,生產過程不易控制,含鹽量高等,產品質量不穩定。工藝流程見圖2。
利用現代生物技術可有效地改善傳統腐乳的加工方式,酶法生產腐乳的工藝可縮短發酵周期,減少污染,產品的質量相對容易控制。酶法生產腐乳工藝流程見圖3。
實踐中發現,完全用蛋白酶保溫發酵生產的腐乳,香味較為單一,且水解產生的肽類多,如抗氧化肽、降血壓活性肽等,其中也有苦味肽的產生,在發酵中加入一些輔料可在一定程度上提高香味、克服苦味。也有在傳統制曲接種的基礎上添加蛋白酶共同發酵生產的,香味好,品質也有保證,生產的周期也可縮短。
酶制劑的添加量主要根據蛋白酶的活性單位來確定,一般固體蛋白酶添加豆坯0.01%~0.02%,如果工藝中仍然進行了接種毛酶發酵的可降低用量,反之可適當提高一點用量。復合蛋白酶的添加時間有的在煮漿冷卻后加入,使其混合均勻凝固在豆坯中;有的在接種毛霉生長好后的毛坯中與酒糟等輔料一起加入。酶法生產腐乳前發酵的*適條件:前發酵主要是讓接種的微生物大量生長繁殖,產生酶類,故選擇生長溫度15~25℃,18℃為*適生長溫度。
酶法生產腐乳后發酵的*適條件:使用復合蛋白酶的*適發酵溫度為50~55℃;pH為5.6~5.9;鹽分10%;酒精度9%;發酵時間為15~20天。以酶法生產的腐乳,有檸檬汁的滋味、氣味和芳香,適口性好,無異味,塊型均勻整齊,無雜質。
四、結語
酶除應用在文章中介紹的這些食品中外,還可應用于添加劑有機酸(檸檬酸、乳酸)的生產,酒類(白酒、啤酒等)的生產,同時還可應用于食品保鮮;也可用于藥品、日常用品等的生產。酶的發現與應用給人們的生活帶來了巨大的改變,希望以后能加深對酶的認識,加大力度對酶進一步研究、開發,為今后人們在其使用和生產等方面提供更科學的依據。