第8章食品酶学.ppt

第第8章章 酶在淀粉类食品生产中的应用酶在淀粉类食品生产中的应用（3学时）学时）主要内容：主要内容：8.1 酶在淀粉类食品生产中的应用酶在淀粉类食品生产中的应用 8.1 酶在淀粉类食品生产中的应用酶在淀粉类食品生产中的应用 淀粉类食品是指含大量淀粉或以淀粉为主要原料加工淀粉类食品是指含大量淀粉或以淀粉为主要原料加工而成的食品，是世界上产量最大的一类食品。在淀粉而成的食品，是世界上产量最大的一类食品。在淀粉类食品的加工中，多种酶被广泛地应用，主要有类食品的加工中，多种酶被广泛地应用，主要有-淀淀粉酶、粉酶、-淀粉酶、糖化酶、支链淀粉酶、葡萄糖异构淀粉酶、糖化酶、支链淀粉酶、葡萄糖异构酶等。淀粉可以通过酶水解作用生成糊精、低聚糖、酶等。淀粉可以通过酶水解作用生成糊精、低聚糖、麦芽糊精和葡萄糖等产物，这些产物又可进一步转化麦芽糊精和葡萄糖等产物，这些产物又可进一步转化为其他产物。为其他产物。8.1.1 酶在制糖工业中的应用酶在制糖工业中的应用 利用酶水解淀粉生产葡萄糖是酶催化工业的一项重大利用酶水解淀粉生产葡萄糖是酶催化工业的一项重大成就，由日本在成就，由日本在20世纪世纪50年代末研究成功，现己在全年代末研究成功，现己在全世界普遍采用。现在国内外葡萄糖的生产绝大多数是世界普遍采用。现在国内外葡萄糖的生产绝大多数是采用采用-淀粉酶将淀粉液化成糊精，再利用糖化酶生成淀粉酶将淀粉液化成糊精，再利用糖化酶生成葡萄糖。果葡糖浆是用葡萄糖异构酶催化葡萄糖异构葡萄糖。果葡糖浆是用葡萄糖异构酶催化葡萄糖异构化生成果糖，而得到含有葡萄糖和果糖的混合糖浆。化生成果糖，而得到含有葡萄糖和果糖的混合糖浆。若将异构化反应完成后，混合糖液经过脱色、精制、若将异构化反应完成后，混合糖液经过脱色、精制、浓缩等过程，得到固形物含量达浓缩等过程，得到固形物含量达71%左右的果葡糖浆，左右的果葡糖浆，其中，含果糖其中，含果糖42%左右，含葡萄糖左右，含葡萄糖52%左右，另有左右，另有6%左右为低聚糖。若将异构化后的混合糖液中的果糖与左右为低聚糖。若将异构化后的混合糖液中的果糖与葡萄糖分离，再将分离的葡萄糖进行异构化，如此反葡萄糖分离，再将分离的葡萄糖进行异构化，如此反复进行，可使更多的葡萄糖转化为果糖，由此可生产复进行，可使更多的葡萄糖转化为果糖，由此可生产出果糖含量达出果糖含量达70%、90%甚至更高的果葡糖浆，称之甚至更高的果葡糖浆，称之为高果糖浆。高果糖浆与蔗糖相比具有甜度高，不易为高果糖浆。高果糖浆与蔗糖相比具有甜度高，不易结晶，易发酵等特点，故倍受点心及冷饮加工业青睐。结晶，易发酵等特点，故倍受点心及冷饮加工业青睐。葡萄糖异构酶生产果糖的技术可用于大规模生产果糖葡萄糖异构酶生产果糖的技术可用于大规模生产果糖而取代蔗糖作为甜味剂。目前世界上淀粉糖的产量已而取代蔗糖作为甜味剂。目前世界上淀粉糖的产量已达达1000多万多万t，其中有一半是果葡糖浆。现在国内普遍，其中有一半是果葡糖浆。现在国内普遍使用耐高温使用耐高温-淀粉酶生产葡萄糖，这种酶具有反应温淀粉酶生产葡萄糖，这种酶具有反应温度高（最适温度度高（最适温度9095）、作用力强、反应速度快）、作用力强、反应速度快的优点，克服了普通的优点，克服了普通-淀粉酶作用温度不高的缺点。淀粉酶作用温度不高的缺点。耐高温耐高温-淀粉酶不仅可于淀粉糖的制造，还广泛地用淀粉酶不仅可于淀粉糖的制造，还广泛地用于啤酒，酒精，发酵业，制药，纺织，造纸等工业上。于啤酒，酒精，发酵业，制药，纺织，造纸等工业上。以淀粉为原料，通过不同的淀粉酶分解淀粉，还可以以淀粉为原料，通过不同的淀粉酶分解淀粉，还可以生产出饴糖、麦芽糊精、麦芽糖浆（三糖、四糖）、生产出饴糖、麦芽糊精、麦芽糖浆（三糖、四糖）、高麦芽糖浆（麦芽糖达高麦芽糖浆（麦芽糖达60%）、麦芽糖、麦芽糖醇和）、麦芽糖、麦芽糖醇和果糖等甜味剂。饴糖生产中所利用的酶，除了从添加果糖等甜味剂。饴糖生产中所利用的酶，除了从添加的大麦芽中得到以外，也可以采用直接添加酶制剂的的大麦芽中得到以外，也可以采用直接添加酶制剂的方法提供。添加的酶主要是方法提供。添加的酶主要是-淀粉酶和淀粉酶和-淀粉酶。淀粉酶。目前高麦芽糖浆的生产是采用目前高麦芽糖浆的生产是采用-淀粉酶和支链淀粉酶淀粉酶和支链淀粉酶的共同作用，使淀粉更多地转化为麦芽糖。糖化时，的共同作用，使淀粉更多地转化为麦芽糖。糖化时，将液化后得到的糊精液调至将液化后得到的糊精液调至pH56，温度，温度50左右，左右，加入一定比例的支链淀粉酶和加入一定比例的支链淀粉酶和-淀粉酶，作用淀粉酶，作用10h左右，左右，得到麦芽糖含量达得到麦芽糖含量达80%95%的糖化液。的糖化液。糊精是淀粉的低级程度水解产物，广泛应用于食品增糊精是淀粉的低级程度水解产物，广泛应用于食品增绸剂、填充剂和吸收剂等。糊精和麦芽糊精可用酸法绸剂、填充剂和吸收剂等。糊精和麦芽糊精可用酸法和酶法生产，现在大多采用酶法水解的方法生产。环和酶法生产，现在大多采用酶法水解的方法生产。环状糊精是由状糊精是由612个葡萄糖单位以个葡萄糖单位以-1，4-葡萄糖苷键葡萄糖苷键连接而成的环状结构的一类化合物，能吸附各种小分连接而成的环状结构的一类化合物，能吸附各种小分子物质，起到稳定、缓解、乳化、提高溶解度和分散子物质，起到稳定、缓解、乳化、提高溶解度和分散度等作用，在食品工业中有广泛用途。度等作用，在食品工业中有广泛用途。-环状糊精的生产，一般采用嗜碱芽孢杆菌环状糊精的生产，一般采用嗜碱芽孢杆菌BGT。常。常用的生产菌株有用的生产菌株有N-227，NO.38-2等。采用嗜碱芽孢杆等。采用嗜碱芽孢杆菌菌N-227菌菌BGT生产生产-环状糊精时，可使用木薯淀粉、环状糊精时，可使用木薯淀粉、马铃薯淀粉、甘薯淀粉及可溶性淀粉为原料，转化率马铃薯淀粉、甘薯淀粉及可溶性淀粉为原料，转化率可达可达35%40%。以淀粉为原料，通过酶转化法生产低聚麦芽糖、低聚以淀粉为原料，通过酶转化法生产低聚麦芽糖、低聚异麦芽糖，具有原料来源广、价格低、人口香甜、风异麦芽糖，具有原料来源广、价格低、人口香甜、风味独特等优点。麦芽寡糖酶水解淀粉后，通过絮凝、味独特等优点。麦芽寡糖酶水解淀粉后，通过絮凝、脱色、离子交换、纯化制成脱色、离子交换、纯化制成38个葡萄糖分子组成新个葡萄糖分子组成新型淀粉糖，它不仅是一种科学的、合理的、具有功效型淀粉糖，它不仅是一种科学的、合理的、具有功效的高能营养品，还具有易消化、低甜度、低渗透优点。的高能营养品，还具有易消化、低甜度、低渗透优点。转移葡萄糖苷酶是生产低聚异麦芽糖主要必须使用的转移葡萄糖苷酶是生产低聚异麦芽糖主要必须使用的酶制剂。酶制剂。以淀粉为原料，经调乳、液化后，在液化液中添加真以淀粉为原料，经调乳、液化后，在液化液中添加真菌淀粉酶、葡萄糖苷转移酶进行糖化、转苷反应，经菌淀粉酶、葡萄糖苷转移酶进行糖化、转苷反应，经一定时间后，便产生以异麦糖、异麦芽三糖和潘糖为一定时间后，便产生以异麦糖、异麦芽三糖和潘糖为主要成分的糖液。以玉淀粉为原料，在糊化时加人耐主要成分的糖液。以玉淀粉为原料，在糊化时加人耐热热-淀粉酶，采用脱支反应等手段改变淀粉原有的分淀粉酶，采用脱支反应等手段改变淀粉原有的分子结构并重新晶，可以提高产品中抗性淀粉的含量。子结构并重新晶，可以提高产品中抗性淀粉的含量。目前，微生物糖苷水解酶在生产中应用较多，而且技目前，微生物糖苷水解酶在生产中应用较多，而且技术都比较成熟，如利用术都比较成熟，如利用-葡萄糖苷酶生产低聚异麦芽葡萄糖苷酶生产低聚异麦芽糖；利用节杆菌产生的糖；利用节杆菌产生的-呋喃果糖苷酶合成低聚乳果呋喃果糖苷酶合成低聚乳果糖、低聚半乳果糖；利用糖、低聚半乳果糖；利用-半乳糖苷酶生产棉子糖和半乳糖苷酶生产棉子糖和密二糖；利用橙皮苷酶和橙皮苷反应生产橙皮素密二糖；利用橙皮苷酶和橙皮苷反应生产橙皮素-F-葡葡萄糖苷二氢查耳酮（一种对人体安全的甜味剂，甜度萄糖苷二氢查耳酮（一种对人体安全的甜味剂，甜度为蔗糖的为蔗糖的70100倍）。利用酶水解所获得的糖浆类倍）。利用酶水解所获得的糖浆类产品非常多，在焙烤食品、甜点、饮料、肉类、冰淇产品非常多，在焙烤食品、甜点、饮料、肉类、冰淇淋、水果罐头、果酱、调味酱等食品中都使用着各种淋、水果罐头、果酱、调味酱等食品中都使用着各种糖浆。糖浆。8.1.2 酶在焙烤食品中的应用酶在焙烤食品中的应用 在焙烤食品中应用的酶制剂主要有淀粉酶、蛋白酶、在焙烤食品中应用的酶制剂主要有淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖氧化酶、木聚糖酶、脂酶等，这些酶制剂的使葡萄糖氧化酶、木聚糖酶、脂酶等，这些酶制剂的使用可以增大面包体积，改善面表皮色泽，改良面粉质用可以增大面包体积，改善面表皮色泽，改良面粉质量，延缓陈变，提高柔软度，延长保存期限。量，延缓陈变，提高柔软度，延长保存期限。8.1.2.1 淀粉酶淀粉酶 焙烤中淀粉酶的主要应用是在面包的制作过程中，焙烤中淀粉酶的主要应用是在面包的制作过程中，大量的文献资料表明，利用淀粉酶能够改善或控制大量的文献资料表明，利用淀粉酶能够改善或控制面粉的处理品质和产品质量（如面包的体积、颜色、面粉的处理品质和产品质量（如面包的体积、颜色、货架寿命）。面粉中添加货架寿命）。面粉中添加-淀粉酶，可调节麦芽糖淀粉酶，可调节麦芽糖生成量，使二氧化碳产生和面团气体保持力相平衡，生成量，使二氧化碳产生和面团气体保持力相平衡，添加添加-淀粉酶可改善糕点馅心风味，还可防止糕点淀粉酶可改善糕点馅心风味，还可防止糕点老化。老化。在面包生产中采用麦芽和微生物在面包生产中采用麦芽和微生物-淀粉酶，已有数淀粉酶，已有数十年的历史。随着焙烤工业的发展，以及消费者对十年的历史。随着焙烤工业的发展，以及消费者对天然食品的需求日益增加，酶在面包配方中所扮演天然食品的需求日益增加，酶在面包配方中所扮演的角色愈来愈重要。试验表明，向面粉中添的角色愈来愈重要。试验表明，向面粉中添0.1%的的淀粉酶，就可以使面粉变得完善，大大改进产品的淀粉酶，就可以使面粉变得完善，大大改进产品的质量，因此国外都把面粉中的淀粉酶活力为面粉质质量，因此国外都把面粉中的淀粉酶活力为面粉质量指标之一。面包老化会导致严重的经济损失，美量指标之一。面包老化会导致严重的经济损失，美国每年均有价值高达国每年均有价值高达10亿美元的焙烤食品因此而废亿美元的焙烤食品因此而废弃掉。弃掉。实验证明，在面包粉中添加一种从基因工程改性细实验证明，在面包粉中添加一种从基因工程改性细菌中得到的麦芽糖菌中得到的麦芽糖-淀粉酶，对面包有独特的抗老淀粉酶，对面包有独特的抗老化作用，能够保持面包在贮存时的新鲜度，比较各化作用，能够保持面包在贮存时的新鲜度，比较各种淀粉酶与单甘酯的抗老化作用机理的研究显示，种淀粉酶与单甘酯的抗老化作用机理的研究显示，与真菌与真菌-淀粉酶相比，细菌麦芽糖淀粉酶相比，细菌麦芽糖-淀粉酶不仅能淀粉酶不仅能大大改进面包的抗老化作用，而且对面包瓤的弹性大大改进面包的抗老化作用，而且对面包瓤的弹性也有正面的影响，从而提高面包的可口性。也有正面的影响，从而提高面包的可口性。在面包粉中添加适量的在面包粉中添加适量的-淀粉酶，还可使面包体积淀粉酶，还可使面包体积较空白面包提高较空白面包提高10%左右，这是因为烘烤面包时，左右，这是因为烘烤面包时，-淀粉酶水解部分淀粉，生成糊精和糖，降低了面淀粉酶水解部分淀粉，生成糊精和糖，降低了面团粘度，导致面团膨胀率提高，焙烤后面包体积增团粘度，导致面团膨胀率提高，焙烤后面包体积增大，面包心柔软度变好。另外，大，面包心柔软度变好。另外，-淀粉酶在降解面淀粉酶在降解面团中的淀粉时有少量糖产生，有利于促进焙烤时糖团中的淀粉时有少量糖产生，有利于促进焙烤时糖和蛋白质的和蛋白质的“美拉德反应美拉德反应”，形成褐色的，形成褐色的“类黑色类黑色素素”，使面包上色更好。，使面包上色更好。8.1.2.2 蛋白酶蛋白酶 蛋白酶添加到面粉中，使面团中的蛋白质在一定程蛋白酶添加到面粉中，使面团中的蛋