黄秋云,林伟锋,陈 中
*
(华南理工大学轻工与食品学院,食物蛋白工程研究中心,广东广州510640)
摘 要:对龙眼果肉加工前热烫工艺进行了研究,通过PPO 、POD 等酶活性指标的检测分析和感官评价,探讨了水煮热烫、蒸汽热烫这两种热烫处理方式对龙眼果肉品质的影响。实验结果表明,适宜的热烫处理工艺(100 蒸汽热烫2m i n)能很好地钝化PPO 和POD 酶活性,同时能最大程度地减少龙眼果肉的生青味和蒸煮味。此外,本实验得到复合护色剂对龙眼的褐变最佳抑制效果的配比是:0 1%柠檬酸+0 1%异抗坏血酸钠+0 05%EDTA-Na 2。关键词:龙眼,PPO,POD ,蒸汽热烫,护色剂
S tudy on t he app li a ti o n of the st ea m -inacti v ati o n of
enzy me i n t he fl e sh of l o ngan
HUANG Q i u -yun ,LI N W ei -feng ,CHEN Zhong
*
(Research Center of Food Protei n Engineeri ng,Coll ege of Food Engi neering ,
South Ch i naUn i versity ofT echnol ogy ,Guangzhou 510640,Chi na)
Abstrac:t B l anch i ng trea t m ent t echno l ogy o f l o ngan fl e s h b e f o re p rocess i ng w as s t ud i ed Th roug h de t ec ti on o f t he ac ti v i ty o f PPO and PO D i n l ong an fl esh and s ens ory eva l ua ti o n ,w e d i scus sed the e ff ec t on t he qua li ty o f l o ngan
fru i t by t w o b l anchi ng treat m en t s (w ate r -b l anch i ng and s team -b l anchi ng ) The resu lt s show ed tha t su i tab l e b l a nch i ng treat m en t (100 s t eam b l anch i ng 2m i n)can s i g n ifi can tl y reduce PPO and POD acti vity and g e t ri d o f the b ad fl a vor In add i ti on ,w e go t the b es t com pos iti o n o f com b i ned co l or agen t s w as 0 1%c itri c ac i d ,0 1%s od i u m eryt ho rba t e and 0 05%EDTA -Na 2 Key w ords :l ong an ;PPO;PO D ;s team-b l anch i ng;co l or agen ts
中图分类号:TS255 3 文献标识码:B 文章编号:1002-0306(2010)03-0278-04
收稿日期:2009-05-11 *通讯联系人
作者简介:黄秋云(1984-),女,硕士研究生,研究方向:粮食油脂及植
物蛋白工程。
基金项目:广东省产学研项目(2008B 090500082)。
龙眼又名桂圆,是我国的特产佳果之一,栽培历史很悠久,至少已经有2000年以上。龙眼除鲜食外,主要是糖水龙眼罐头、龙眼干(桂圆干)、龙眼肉
(桂圆肉)、龙眼酱、龙眼膏、桂圆糖果等[1]
,这些产品的风味与龙眼鲜果相差甚远,营养损耗大,已不能满足我国龙眼生产地发展和消费者的需求。但是在对龙眼进行深加工过程中,龙眼果肉酶促褐变较严重,并且发生迅速[2],因此对龙眼果肉中引起酶促褐变的相关酶类的研究显得非常必要。热烫处理是最彻底的抑制酶促褐变的方法,被广泛地使用。然而龙眼果肉加工过程中一个重要的技术难点就是龙眼的生青味和蒸煮味,一般会影响到龙眼后续加工的风味和口感。目前,龙眼果肉加工中热烫处理方式主要是水煮热烫[2],对于蒸汽热烫在龙眼果肉中的应用目前还没有报道,因此研究蒸汽灭酶在龙眼果肉中的应用具有十分重要的意义。
1 材料与方法
1 1 材料与仪器
新鲜泰国龙眼 广州百佳超市购买;磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、邻苯二酚、邻苯二胺、无水乙醇、聚乙烯基吡咯烷酮、过氧化氢、抗坏血酸、异抗坏血酸钠、EDTA-N a 2(乙二胺四乙酸二钠)、柠檬酸 均为分析纯。
双杰牌电子天平、高速冷冻离心机 日本H I TAC H 公司;752N 紫外可见分光光度计 上海精密科学仪器有限公司;M i d ea 电磁炉,Phili p hs 打浆机。1 2 实验方法1 2 1
工艺流程
1 2 2 感官评定 将不同热烫方式(水煮或蒸汽)处理的龙眼果肉进行打浆后进行感官评定,从外观、风味、色泽、香味等方面来评价热烫后龙眼的品质。
将经过蒸汽热烫后的龙眼果肉迅速投入配制好的护色液中冷却,打浆后进行感官评定,从外观、风味、色泽、香味等方面来评价热烫后龙眼的品质。1 2 3 龙眼果肉中PPO 和POD 活力的测定1 2 3 1 龙眼果肉的热处理 将新鲜龙眼清洗,剥壳
处理方式热烫温度( )热烫时间(m i n)感官评价
水煮热烫705有龙眼特有味道,组织较脆,带有较淡生青味805有龙眼特有味道,组织稍软,带有较淡蒸煮味855有龙眼特有味道,组织稍软,无异味905有较淡龙眼味道,组织偏软,带有较浓蒸煮味955有较淡龙眼味道,组织偏软,带有较浓蒸煮味
蒸汽热烫1001有龙眼特有味道,组织较脆,带有较淡生青味2有龙眼特有味道,组织稍软,无异味
3有龙眼特有味道,组织偏软,带有较淡蒸煮味4有龙眼特有味道,组织偏软,带有较浓蒸煮味
对照(CK)不进行热处理有龙眼特有味道,组织脆,无异味
去核,然后将龙眼果肉分别进行水煮热烫(70 / 5m in,80 /5m i n,90 /5m in,100 /5m in)、蒸汽热烫(100 ,1、2、3、4m i n),热处理后迅速沥干并冷却到室温,待用。
1 2 3 2 酶液的制备 参照刘畅[2]的方法(略有改动),取经过热处理并冷却后的龙眼果肉5g,加入40m L预先冷却(4 )的、含有0 5g不溶性聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)的0 1m o l/L磷酸盐缓冲液中(p H6 8),立即用打浆机破碎龙眼果肉,匀浆液用冷冻离心机在4 左右,12000r/m i n离心20m i n,取上清液,冷藏于冰箱中备用,为PPO和POD的粗酶液。
1 2 3 3 PPO活性的测定 取两支试管,其中一支加入0 1m ol/L磷酸盐缓冲液(p H6 8)1 2mL和0 1m ol/L 邻苯二酚(用缓冲液配制,常温保存,现配)1 8m L,混匀,作参比液,另外一支加入0 1m o l/L磷酸盐缓冲液(p H6 8)1 0m L,0 1m o l/L邻苯二酚1 8mL和0 2m L 酶提取液,作为待测液。用1c m比色皿盛装待测液,立即在410nm测定吸光值的变化。以每分钟增加吸光值0 001的酶量为一个酶活力单位(U)[3]。
1 2 3 4 POD活性的测定 取两支试管,其中一支加入0 05m o l/L磷酸盐缓冲液(pH6 8)2 3mL,1 5% (w/v)邻苯二胺-乙醇溶液(50%乙醇溶液)0 5m L 及0 5%(v/v)过氧化氢溶液0 2mL,混匀,作为参比液,另外一支加入0 05m o l/L磷酸盐缓冲液(p H6 8) 2 1mL,1 5%(w/v)邻苯二胺-乙醇溶液(50%乙醇溶液)0 5mL及0 5%(v/v)过氧化氢溶液0 2mL,然后加入0 2mL粗酶液,作为待测液。用1c m比色皿盛装待测液,立即在470nm测定吸光值的变化。以每分钟增加吸光值0 01的酶量为一个酶活力单位(U)[4]。
1 2 4 护色剂对龙眼果肉的护色效果实验 分别选用了柠檬酸、抗坏血酸、异抗坏血酸钠和EDTA-Na
2作为护色剂,将经过蒸汽热烫2m i n后的龙眼果肉立即分别放入含有上述护色液中浸泡30m in,沥干进行真空包装,并以不添加护色剂作为对照,观察龙眼果肉在室温下的色泽变化情况,测定其褐变度,以吸光值大小来表示龙眼的褐变度[5]。
2 结果与讨论
2 1 不同热烫方式对龙眼果肉感官质量的影响
分别采用70 /5m i n、80 /5m in、85 /5m i n、90 /5m in、95 /5m i n、100 蒸汽/1m i n、100 蒸汽/ 2m in、100 蒸汽/3m i n和100 蒸汽/4m i n,9个温度/时间组合灭酶打浆后,从色、香、味3方面进行感官评定,其感官评价结果见表1。
通过感官评定,从表1可以看出:85 /5m in和100 蒸汽/2m in效果较好,基本保持了龙眼原有的色香味。但随着温度升高和处理时间的延长,龙眼的颜色加深且出现蒸煮味,使其失去龙眼原有的色泽和香气。
2 2 龙眼果肉PPO和POD活性的变化规律
热烫处理时温度高、时间长可使PPO和POD灭活,但势必加重美拉德反应等非酶促褐变,且造成能源浪费。此外,热烫后的龙眼有蒸煮味;而灭酶温度低,时间短会很难控制PP O和POD的残余活力,从而导致其催化酶促褐变的发生。
2 2 1 龙眼果肉PPO活性的变化规律 由图1中可以看出:经70 /5m i n、80 /5m i n和100 蒸汽/ 1m i n的龙眼的吸光度逐渐增大,说明其多酚氧化酶的活性较大,灭酶效果不太好,没有达到灭酶的要求。随着热烫时间的延长和热烫温度的升高,龙眼的吸光度与其多酚氧化酶活性的下降趋势具有一致性,尽管在不同的区间其下降的幅度并不一致。这可能是由于龙眼组织内酚类物质的多样性,而测定
其酶活性仅采用邻苯二酚为底物的缘故。
图1 热烫温度和热烫时间对龙眼中PPO活性的影响注:未经热烫处理所测吸光度相对于热烫处理
数据过大(0 163),故未将其标于图1。
2 2 2 龙眼果肉POD活性的变化规律 由图2可知:龙眼中过氧化物酶所测的吸光度比多酚氧化酶大得多。根据在判断果蔬热烫是否完全时,一般以热稳定性高的过氧化物酶(POD)的残余活力作为指标,当热烫后POD残活小于5 0%时,通常认为热烫已基本充分[6],故在龙眼灭酶中应以过氧化物酶(POD)残活来作为龙眼热烫充分的标准。从图2也可看出:70 /5m i n、80 /5m in和100 蒸汽/1m i n 的吸光度逐渐增大,说明其灭酶效果不太好,没有达
护色剂添加量(%,w /w )
色泽和风味
褐变度(D 420nm )
柠檬酸
0 10 20 3
乳白色,有轻微褐变,无异味乳白色,有轻微褐变,无异味乳白色,有轻微褐变,无异味0 3700 4870 457抗坏血酸
0 10 20 3乳白色,有轻微褐变,无异味乳白色,有轻微褐变,无异味乳白色,有轻微褐变,无异味0 5570 4930 555异抗坏血酸钠
0 10 20 3
乳白色,有轻微褐变,无异味乳白色,有轻微褐变,无异味乳白色,有轻微褐变,无异味
0 4590 5390 486EDTA-N a 2
0 0250 050 075
乳白色,有轻微褐变,无异味乳白色,有轻微褐变,无异味乳白色,有轻微褐变,无异味
0 4620 4290 4570 1%柠檬酸+0 1%异抗坏血酸钠+0 05%EDTA-N a 2乳白色,有轻微褐变,无异味0 2160 1%柠檬酸+0 1%异抗坏血酸钠+0 075%EDTA-N a 2
乳白色,有轻微褐变,无异味0 279CK
黄褐色,褐变严重,无异味
0 556
注:龙眼果肉打浆后初始褐变度(D 420)为0 087。到灭酶的要求;其次,85 /5m in 、90 /5m i n 、95 /5m in 、100 蒸汽/2m i n 、100 蒸汽/3m i n 和100 蒸汽/4m in 的吸光度数值比较小,说明这些处理条件能够对过氧化物酶产生一定得灭酶效果,但是随着热烫处理温度的升高和处理时间的延长,龙眼的蒸煮味会越来越浓,结合表1可得到,100 蒸汽/2m i n 对龙眼的风味最好。100 蒸汽在2m in 内能够最大程度地抑制酶活性,原因可能是相同时间内,蒸汽的放热作用使得其热效应比同温度下的热水更强,所以蒸汽抑酶的效果要比水煮更好[7]。因此,选择100 蒸汽/2m i n 作为我们考虑的最佳热烫方式和热烫
时间。
图2 热烫温度和热烫时间对龙眼中PO D 活性的影响
注:未经热烫处理所测吸光度相对于热烫处理
数据过大(0 673),故未将其标于图2。
2 3 不同护色剂对龙眼果肉色泽的影响
[8]
分别选用柠檬酸、抗坏血酸、异抗坏血酸钠和EDTA-Na 2作为护色剂,并以不添加护色剂作为对照,观察龙眼果肉打浆后在室温下的色泽变化情况,实验结果如表2所示。
从表2可以看出,通过100 蒸汽热烫2m i n 后的龙眼果肉,在不经任何护色处理的对照褐变严重,褐变度达到0 556。相比之下各种护色剂都能对龙眼果肉的褐变起到一定的抑制作用。单从防褐变效果来看,以0 1%柠檬酸的效果最好,这主要是因为柠檬酸的加入降低龙眼的p H,使抗坏血酸和氨基酸中的氨基基团稳定,减少抗坏血酸的氧化及还原糖与氨基酸反应所带来的黑色素,从而能较好地保持
龙眼原有的色泽。抗坏血酸的护色作用,除其酸性环境外,还同其作用机理有关。抗坏血酸的护色机理主要为:临二醌+抗坏血酸 临二酸+脱氢抗坏血酸。此外,抗坏血酸还是强还原剂,可捕捉氧气。在处理样品后,样品表面形成一层!保护膜?,在一定时间内可阻止酶促褐变[9]。但是在本实验中,抗坏血酸的护色效果相对较差,同时考虑到成本问题,故不采用抗坏血酸。异抗坏血酸钠的护色机制是!捕捉?氧气,能防止龙眼中多酚类底物氧化,使酶促褐变因缺氧而终止,但龙眼中残留的氧气同时也会使异抗坏血酸钠不断被氧化,从而会影响龙眼的色泽。因此,异抗坏血酸钠的添加并不是越多越好,故添加量为0 1%的护色效果较好。EDTA-Na 2作为一种金属离子螯合剂,可很好地阻止金属离子对褐变反应的促进作用,从而抑制龙眼的褐变反应,且随浓度加大,效果也越显著。柠檬酸、异抗坏血酸钠和EDTA-N a 2复合使用,可以起到协同增效的作用,达到较为理想的效果。本实验结果表明,添加0 1%柠檬酸+0 1%异抗坏血酸钠+0 05%EDTA-Na 2和0 1%柠檬酸+0 1%异抗坏血酸钠+0 075%EDTA-N a 2两组样品,褐变度分别为0 216和0 279,样品的色泽良好,且不会对龙眼风味产生不利的影响。从产品的安全性考虑,确定0 1%柠檬酸+0 1%异抗坏血酸钠+0 05%EDTA-N a 2为龙眼果肉褐变的抑制剂。
3 结论
3 1 水煮热烫和蒸汽热烫均能有效抑制龙眼果肉中PPO 和POD 酶活性,85 /5m in 和100 蒸汽/2m i n 的效果比较好,其中PP O 几乎没有酶活,而POD 残留的酶活也比较稳定,达到果蔬灭酶的要求。同时由于85 /5m i n 相对于100 蒸汽/2m i n 来说,蒸煮味更浓,故结合综合感官评定可以得到100 蒸汽/2m i n 的效果最佳。
3 2 添加0
1%柠檬酸、0 1%异抗坏血酸钠和0 05%EDTA-Na 2对龙眼果肉的褐变有较好的抑制作用,产品色泽良好,且不会对龙眼的风味产生不利的影响,是龙眼果肉理想的褐变抑制剂。
周婷婷,李 燕,宋 斐
(上海海洋大学食品学院,上海201306)
摘 要:以还原能力、清除超氧阴离子自由基和过氧化氢能力为指标,筛选制备抗氧化大豆多肽的水解酶及水解条件,得到高效的抗氧化大豆多肽制品。结果表明:选择1000U/g菠萝蛋白酶、2000U/g中性蛋白酶、2000U/g碱性蛋白酶,三酶复合在p H6 0,酶解温度50 ,底物浓度8 0%的酶解条件下,对大豆蛋白酶解4h,多肽的抗氧化能力表现最强,还原能力达到0 898,超氧阴离子自由基的清除率达到40 93%,过氧化氢的清除率达到33 37%。经超滤分离,分子量小于10KDa而大于5KDa的多肽表现出较强的还原能力,而小于5KDa的多肽表现出较强的清除超氧阴离子自由基和过氧化氢的能力。
关键词:抗氧化,大豆多肽,酶解,超滤
S tudy on preparati o n of soybean pepti d es w it h anti o x i d ant ac ti v it y
ZHOU T i ng-ti ng,LI Yan,SONG Fei
(Coll ege of Food Sci ence and Technol ogy,ShanghaiOcean University,Shanghai201306,Chi na)
Abstrac:t Su it ab l e enzym e and hyd ro l ys i s cond i ti ons w ere se l ec ted f o rp rep ari ng soyb ean pep ti d es w it h an ti o x i d an t ac ti v i ty bas i ng on red uc i n g ab il ity,ab i lity o f scaveng i ng supe roxi de free rad i ca l and hyd rogen pe roxi de Resu lt s s how ed t hat t he pep ti des,w hi ch show ed hi ghes t anti o x i d an t acti vit y,w ere p repa r ed b y1000U/g b rom e l a i n,2000U/g neu tra l p ro t ease and2000U/g a l ka li ne p ro t ease toge t he r for4h und er the hyd ro l ys i s cond iti o ns o f pH6 0, tem pe ratu re at50 and sub s tra t e concen tra ti o n a t8 0% Red uc i ng ab ilit y reached0 898,ab il ity o f scaveng i ng s up erox i d e free rad i c a l40 93%and ab ilit y o f scaveng i ng hyd rogen p erox i d e33 37%sepa rate l y A fter u l tra filtra ti on p ep ti des l e s s t han10k Da and m ore than5k Da s how ed s tronge r reduc i ng ab ili ty and p ep ti d es l ess t han5kDa s how ed s tronge r ab ili ty of scaveng i ng supe roxi de fr ee rad i ca land hyd rog en p erox i d e
Key w ords:anti oxi dan t ac ti v i ty;soybean pep ti d es;hyd ro l ys i s;u l tra filtra ti on
中图分类号:TS214 2 文献标识码:B 文章编号:1002-0306(2010)03-0281-04
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机体防御体系的抗氧化能力的强弱与健康程度存在着密切联系,该防御体系有酶促与非酶促两个体系。酶促体系中起作用的酶主要是超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GS H-PX)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)等;非酶促反应体系中主要为维生素、多肽、氨基酸和金属蛋白
收稿日期:2009-05-06
作者简介:周婷婷(1985-),女,硕士,研究方向:生物资源利用。质,例如:V
E、
V C、蛋氨酸、半胱氨酸、色氨酸、组氨酸、乳铁蛋白、转铁蛋白等。目前市场上的抗氧化剂大
多为人工合成,例如V
E、
V C,作用效果好,但化学合成物质存在着安全隐患,它在清除自由基的同时也对人体的组织或器官产生副作用。研究表明,许多动植物的水解蛋白、个别肽和氨基酸都有抗氧化性[1]。大豆多肽具有较高的抗氧化能力,有研究结果表明,大豆多肽对脂质体系、非脂质体系、酶系统、非酶系统、体外实验均有显著的抗氧化作用[2]。因此相比较
酶工程发展概况及应用前景 【摘要】酶的生产和应用的技术过程称为酶工程。其主要任务是通过预先设计,经人工操作而获得大量所需的酶,并利用各种方法使酶发挥其最大的催化功能。本文意在阐述近年来酶工程在分子水平的研究进展,展示酶工程在医药、农业、食品、环境保护等领域的应用进展,并对其未来前景进行了展望。 【关键词】酶工程；概况；应用；前景 酶工程，从定义上来说，是酶制剂在工业上的大规模应用，主要由酶的生产、酶的分离纯化、酶的固定化和生物反应器四个部分组成。简而言之，酶工程就是将酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。它包括酶制剂的制备，酶的固定化，酶的修饰与改造及酶的反应器等方面内容。 酶工程的前景 酶因其反应的专一性，高效性和温和性的特点，已和生物工程，信息科学和材料科学构成了当今的三大前沿科学。而作为生物工程的重要组成部分，将在未来的发展中，在世界科技和经济发展中起着主导和支柱作用。而工业用酶日益广泛地应用于化学，医药，纺织，农业，日化，食品，能源，化妆品以及环保等行业。据报道，到2003年，欧洲工业用酶的市场增加至9亿美元，年增长率达百分之十；而2000年的中国，酶制剂总产量达272吨，同比增长8.8%，可谓发展迅速，前景十分广阔。 酶工程的发展 酶工程的发展，是一部科学的成长史。在二次世界大战后,酶工程发展成为新的工业领域—酶工程工业。酶工程的发展历史从那时算起, 至今已经三十多个年头了。六十年代以后, 由于固定化酶、固定化细胞及固定化活细胞的崛起, 使酶制剂的应用技术面貌一新。七十年代以后，伴随着第二代酶——固定化酶及其相关技术的产生，酶工程才算真正登上了历史舞台。固定化酶正日益成为工业生产的主力军，在化工医药、轻工食品、环境保护等领域发挥着巨大的作用。几十年来酶制剂的品种和应用不断扩大。不仅如此，还产生了威力更大的第三代酶，它是包括辅助因子再生系统在内的固定化多酶系统，它正在成为酶工程应用的主角。近年来, 国际上酶工程技术发展迅速, 硕果累累,主要有基因工程、蛋白质工程、人工合成酶、模拟酶、核酸酶、抗体酶、酶的定向固定化技术、酶化学技术、非水酶学、糖生物学、糖基转移酶、极端环境微生物和不可培养微生物的新品种等。 酶工程的应用 酶工程的发展日新月异，现举几个例子更加形象地说明酶工程地应用： 酶工程在污染处理中的作用：可利用过氧化物酶和聚酚氧化酶处理含酚废水和造纸废水，如辣根过氧化物酶，木质素过氧化物酶，植物来源的过氧化物酶；酪氨酸酶，漆酶等；可利用氰化物酶和氰化物水合酶处理含氰废水；利用蛋白酶，淀粉酶处理食品加工废水；并且，可以通过设计复合代谢途径，拓宽氧化酶的专一性等基因工程的运用，提高微生物的降解速率;拓宽底物的专一性;维持低浓度下的代谢活性;改善有机污染物降解过程中的生物催化稳定性等。酶在废物处理及资源化过程中正在发挥重要作用, 利用基因工程和蛋白质工程扩展酶的代谢途经, 是治理难降解有毒污染物的重要方法。
植物、动物以及微生物中都有酶，它们对细胞的功能具有重要的作用。酶已在啤酒、葡萄酒酿造业及食品加工业中应用了很多年。在这些行业中，它们被用来加工奶酪、改良人类消费所需的豆类及谷物、清洁柑橘类水果、制造稳定的浓缩果汁等。在纺织工业中，较为著名的是酶在传统的退浆工艺中的应用，而随着生物技术的发展，在纺织生产中酶的应用越来越多，从对纤维的改性到织物的漂白都有相应的酶制剂的使用。 1酶的认识 1．1酶的特性 催化剂是一类能改变反应速度，但不改变反应性质、反应方向和反应平衡点, 而且反应完成后其本身不发生变化的物质。酶是一种特殊的催化剂，作为催化剂它有一定的特点。 （1）高催化效率：在与无机或有机催化剂相比的情况下，酶的催化效率高达107 ~ 1012倍，某些酶甚至可加快反应速率高达1014倍。酶的这种高催化效率是因为酶能够显著降低反应过渡态能量。 （2）高度的专一性：酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物进行某种类型反应的特性。催化反应的专一性是酶最重要的特性之一, 是酶与其它非酶催化剂最主要的不同之处，这种原理通过图1所示的锁-钥匙原理可以形象的表达。 图1 锁-玥匙原理 （3）反应条件温和：酶来自生物体，因而一般酶催化反应均可在常温常压条件下进行，有利于生产控制，并可节约能源，降低设备成本。另外，酶催化反应都在弱酸、弱碱或中性条件下进行，对环境污染小，对设备的腐蚀小，生产安全性高。 1.2酶的作用机理和过程 酶和底物的作用机理和过程如下表示：酶与底物作用→形成酶和底物的复合物→生化作用→形成酶与底物过度态络合物→酶和生成物分离而释放反应生成物和原来的酶。这样可使整个反应的活化能降低, 从而加快了反应速度。生化反应完成后, 酶和生成物分离, 酶又可重新催化反应。 1.3影响酶活性的因素 酶催化反应的效率取决于以下因素：酶的浓度、反应物浓度、保温或反应时间、反应温度、系统的PH值、所存在的活化剂及阻化剂。 在最佳的温度和PH值下，酶的催化水解反应总的反应速度取决于形成酶反应复合物的时间和生成产物的时间。要使复合物易于形成, 酶的浓度应足够高。且在酶附近的反应物浓度也应较高。反应物的浓度太高,反而不利于反应进行。这是因为过多的反应集中于酶的连接点或反应点上, 形成瓶颈其中的一种或两种情况发生都会降低反应速率。若反应时间较长, 酶的用量应低一些，较高用量的酶可降低总的反应时间, 但也不能过高。
植酸酶在饲料中的应用及其研究进展 植酸酶是一种新型的、可作为动物饲料添加剂的重要酶制剂。它对提高饲料中磷利用率，提高动物的生产性能，以及减轻高磷粪便对环境水域的磷污染有重要意义。本文综述了植酸酶在饲料中的应用现状及工业化生产方法，讨论了其进一步的研究发展方向。 植酸酶是一种水解酶，它能将植酸磷（六磷酸肌醇）降解为肌醇和无机磷酸。此酶分两类：3-植酸酶和6-植酸酶。植酸酶广泛存在于植物和微生物中。磷在植物中的主要存在形式为植酸磷，由于植酸磷不能被单胃动物直接利用，从而造成磷源浪费和形成高磷粪便污染环境。另外，植酸磷还是一种抗营养因子，它在动物胃肠道的消化吸收过程中会与多种金属离子如Zn2+、Ca2+、Cu2+、Fe2+等以及蛋白质螯合成不溶性复合物，降低了动物对这些营养物质的利用。因此，开展饲用植酸酶的研究，对提高畜禽业生产效益及降低磷对环境的污染有重要意义。１植酸酶的来源及酶学性质 早在1907年Suzuki等就在谷粮中发现了具有植酸酶活性的磷酸酶。第一个纯化的植酸来源于麸皮，研究发现它虽具有植酸酶活性，但植酸并不是它特异性底物。来源于植物的植酸酶均属于６－植酸酶，最适pH范围在5.0~7.5，在单胃动物酸性的胃环境中不起作用。60年代末植酸酶的研究转向最适pH为酸性、酶含量较高的微生物来源的植酸酶。 许多微生物都能产生植酸酶，尤其在曲霉属中。1968年Shien等从68个土样中对2000个菌株进行考察发现，在所用的22株黑霉菌中有21株能产生植酸酶。第一个被分离纯化的植酸酶来源于Aspergillus terreus NO.9A-1,它的最适pH为 ４.5，最适反应温度为70℃,此酶在pH1.2~9.0均能稳定维持活性。从此以后，陆续从十几种微生物中分离得到植酸酶，其中来源于Ａ.ficcum NR-RL3135(A.niger var.awamori)的植酸酶phyA具有较好的耐热性，在酸性的条件下有较高酶活性，被认为是目前最具应用前景的饲用植酸梅，其酶学性质的研究也较为深入。 植酸酶phyA属于３－植酸酶，是一种糖基化蛋白，表观分子量为85KD。它的最适pH为2.5和5.5,最适反应温度为55℃。在37℃、pH2.5的条件下，以植酸为底物的Ｋm值为50mmol,Ca2+、Fe2+对酶活性无影响,Mn2+、Co2+有激活作用，能使酶活性分别提高30%和13%。Cu2+、Zn2+、Fe2+、Cu+对酶活性有抑制作用，其中前两种为非竞争性抑制，后两种为竞争性抑制。对酸性磷酸酶有抑制作用的抑制剂如Ｌ（＋）－酒石酸对它却没有抑制作用。它是目前发现的比活性最高的植酸酶之一，它降解植酸磷形成的终产物是单磷酸肌醇和无机正磷酸。 ２植酸酶在饲料中的应用效果
酶制剂在食品工业中的应用 摘要：酶制剂是一类特殊的食品添加剂，具有催化高效性，专一性等显著特点。文章综述了食品工业中酶制剂利用及新动向，包括淀粉糖、油脂、蛋白质加工、面包、啤酒、饮料工业以及改善苦味的酶类的应用。并介绍了酶与食品的关系、酶制剂在食品生产中用于保藏、改善质量和增加营养价值、增加品种种类、提高便捷性和提高食品生产效率等作用。并对酶制剂在食品工业中的发展方向和安全问题进行了讨论。 关键词：酶制剂；食品工业；应用 酶是一类具有专一性生物催化能力的蛋白质。而从生物体中提取的具有酶活力的制品，称为酶制剂。酶制剂主要用于食品加工和制造业方面，它在对提高食品生产效率和产量、改进产品风味和质量等方面有着其它催化剂所无法替代的作用。另外，酶制剂在日化、纺织、环境保护和饲料等行业也有着较广泛的应用。 随着发酵工业的发展，酶制剂的主要来源已被微生物所取代，它具有不受季节、地区和数量等因素影响的特性，还具有种类多、繁殖快、质量稳定和成本低等特点。随着微生物育种技术的发展，酶制剂的种类越来越多，分类也越来越细。目前我国已工业化生产的、且用于食品工业的酶制剂主要有：淀粉酶、异淀粉酶、果胶酶和蛋白酶等，它们在食品加工中都起着十分重要的作用。当然，尽管目前我国酶制剂行业的发展已有了长足进步，但与发达国家相比，还有很大差距。为进一步加快酶制剂产业技术的进步，今后应注重在调整产品结构、增加新品种、提高产品质量和竞争力、实现规模化经营和拓宽应用领域等方面作深入的研究。 1．酶与食品的关系 在食品生产加工中，为了保持食物原有的色、香、味和结构，就要尽量避免引起剧烈的化学反应。酶是一类具有专一性生物催化能力的蛋白质，因此作用条件非常温和。许多酶所催化的反应从动植物最初生长时就开始了，当它被作为食品时，其体内酶的催化作用仍然继续进行着。如动物体死后，其合成代谢停止，而分解代谢加快，因此就会导致组织腐败，但这可能也会改善某些食品原料的风味。在大多数成熟的水果中，由于某些酶的增加，会使得其呼吸速度加快，淀粉转变为糖，叶绿素发生降解，细胞体积快速增加。这些变化，对于水果风味的改善是有益的；而对蔬菜来讲，叶绿素的降解则是有害的。 2．与食品生产有关的酶制剂 2．1与淀粉糖和甜味剂生产有关的酶制剂 淀粉酶工业上应用酶制剂已有数十年的历史，淀粉加工用酶所占比例达到15%，是酶制剂最大的市场。近年来淀粉酶类耐热性大大提高，并已通过基因工程技术改善其品质。特别要提到的是一系列新的酶制剂的发现和应用，如在1995年已经工业化的酶转化淀粉生产海藻糖，改变了先前从酵母等食物中抽提的生产方法，生产成本大大下降。这种糖不仅耐酸、耐热、防龋齿，还可抑制蛋白质变性和油脂酸败，市场日益扩大。 2．2与油脂生产有关的酶制剂 油脂是人类食品的主要营养成分之一，有赋予食品不可缺少的风味，而且用酶法生产有益健康的油脂的正逐步应用成熟，如用DNA等高度不饱和脂肪酸作为食品的原材料所制作的食品销售额已达400亿日元。 2．3与蛋白质有关的酶制剂 蛋白质在食品加工中，不仅具有营养的功能还具有各种物理功能，提高这类功能将会增加其附加值，要达到这个目的需要利用蛋白酶类。为了以蛋白质水解后的产物作为生产氨基酸系列的调味品，就必须把蛋白质彻底分解为氨基酸。 2．.4与面包生产有关的酶制剂
植酸酶的作用及其应用 摘要：磷是畜禽营养物质中功能最多的营养素之一。家畜必须从饲料中得到充足的磷才能维持正常生命和生产活动。本文简要的介绍了植酸酶的来源、作用，并阐明了植酸酶在不同动物不同生长阶段添加植酸酶对其生产性能、饲料利用率的影响，以及植酸磷影响植酸磷作用的因素 关键词：植酸酶生产性能饲料利用率 磷是畜禽营养物质中功能最多的营养素之一。畜禽必须从饲料中得到充足的磷才能维持正常生命和生产活动,单胃动物(猪、鸡)饲料中植物性饲料所占比例很大,虽然饲料中总磷含量较高,但可被单胃动物利用的有效磷却不足。谷物饲料中磷的主要以植酸和植酸盐的形式存在,绝大多数单胃动物不能充分消化、利用植酸和植酸盐中的磷, 这不仅增加了饲养成本而且,未被动物消化吸收的磷还会对环境造成污染。此外,植酸盐能络合某些营养物质,降低其在动物体内的消化吸收率, 是一种抗营养因子。 因此，因此就需要在畜禽的饲料中需要添加一种易于被肠道消化的磷饲料。通常添加无机态的磷酸氢钙。但是磷酸氢钙是不可再生的矿物资源，并且在市场上的价格很昂贵，最近的研究表明,日粮中添加植酸酶可取代磷酸氢钙，他可分解植酸和植酸盐，促进饲料中植酸和植酸盐的分解，使与磷及磷酸根结合的内源性酶和其他营养素得以释放和利用，减少粪磷对环境的污染，节省无机磷酸盐的添加。提高植物性饲料中磷的利用率。[1] 1植酸酶 1.1植酸酶的来源 在自然界中,植酸酶广泛存在于动植物组织和微生物中。相对于植物和动物来源的植酸酶说，来源于微生物的植酸酶作用范围广和稳定性较好，易规模化生产，畜禽日粮中植酸酶的来源主要有两个途径： 1) 有些植物及其加工副产品本身含有较高活性的植酸酶，如小麦和小麦麸本身
食品科学，2006(12）：酶在食品工业中的应用与前景 肖玫1郭雪山2 （1南京农业大学工学院，南京210031 2南京财经大学食品科学与工程学院，南京210003） XIAO Mei 1 GUO Xue shan 2 (1. Engineering College，Nanjing Agricultural Universituy, Nanjing 210031，China ; 2. Food Science And Engineering College，Nanjing Universituy of Finance And Economics，Nanjing 210003，China) 摘要：本文介绍了酶在食品工业中的重要作用；概括了酶在肉类、鱼类加工、蛋品加工、乳品工业、果蔬加工、饮料、酿酒工业、焙烤食品和制糖中的应用；展望了酶对食品工业的发展前景。 关键词：酶；食品工业；应用；前景 The Application and the prospect of developmentof Enzy matic Techology in the Food Industry Abstracts:This paper introduces important effect of enzy in food industry，summarizes the application of enzy in the production of flesh, fish, eggs, milk, vegetable, beverage, vintage, toast food and refine suger，and gives developing prospect of enzy in food industry. Key words: Enzy；Food Industry；Application Prospect 生物工程是现代科技的一项高新技术，酶工程是生物工程中最重要的组成部分，是利用酶的特异催化功能，将一种物质转化为另一种物质的技术，即将生物体内具有特定催化作用的酶类或细胞、细胞器分离出来，在体外借助工业手段和生物反应器进行催化反应来生产某种产品的工程技术。当前酶制剂的生产，主要依靠从微生物发酵液或细胞中提取有用的酶类，如——淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、脂酶、果胶酶、纤维素酶、葡萄糖氧化酶、葡萄糖异构酶以及用于重组DNA技术的各种工具酶等。这些酶类已被广泛用于食品加工、纺织、制革、医药、加酶洗涤剂生产和基因工程中。 生物技术在食品工业中应用的代表就是酶的应用。目前已有几十种酶成功地用于食品工业。例如，葡萄糖、饴糖、果葡糖浆的生产、蛋白质制品加工、果蔬加工、食品保鲜以及改善食品的
酶在制浆造纸中的应用 漂白促进 用木聚糖酶来促进硫酸盐浆ECF和TCF漂白，能够节约漂剂和/或提高浆料漂后白度。 纤维改性和脱墨 淀粉酶和纤维素酶用于纤维改性和脱墨，能够促进油墨脱除、提高脱墨浆白度；改善滤水性及提高卫生纸的柔软度。 木素改性/废水处理 漆酶用于木素改性和废水处理，可提高含机械浆浆料的湿强度和降低废水色度及BOD/COD值。过氧化氢控制 过氧化氢酶可监控和优化漂白中过氧化氢的用量。漂白结束后，加入过氧化氢酶可降解残余过氧化氢。 树脂障碍控制 用机械浆造纸过程中，脂肪酶用于树脂障碍控制可提高纸张强度，减少纸病，缩短停机时间并减少纸毯及辊子的清洗次数，从而改善纸品质量并提高生产经济效益。 淀粉改性 淀粉酶使得纸厂可在现场对原淀粉进行改性用于表面涂布施胶，较直接购买商品变性淀粉，这样更为经济实用。 漂白促进 经酶处理后，浆中可被洗出的木质素量增多，而且使残余的木质素也更易被漂剂脱除。 木聚糖酶能改善产品性能和工艺。 浆厂使用木聚糖酶助漂的主要优点在于： ·节约无元素氯ECF和全无氯TCF漂白中的漂剂和/或提高浆料漂后白度 ·提高漂白能力不足的纸厂的产能 ·降低废水中可吸附卤化物AOX含量 当漂白化学品用量不变时，用Pulpzyme HC对浆料进行处理可降低浆料卡伯值并提高其白度。当保持同样的白度值时，Pulpzyme HC预处理可节约漂白化学品用量。 此外，使用Pulpzyme HC对硫酸盐浆助漂，不需在设备上进行大额投资，也不必大规模改动工艺。树脂障碍控制-- Resinase? 脂肪酶可解决树脂障碍问题。 使用脂肪酶可避免由树脂障碍所引发的问题，如：停机损失、损纸和产品质量问题。 使用脂肪酶控制树脂的益处主要有以下两类： 改善纸页质量 ·提高成纸强度 ·减少纸病 提高生产经济效益和灵活度 ·减少纸幅断头引起的停机时间 ·减少纸毯和辊子的清洗次数 ·增加未经陈化的木材用量，提高成浆白度，使木材库存管理更容易 ·提高成纸强度，从而降低新闻纸厂的原料成本
食品化学综述 生物科学与工程学院 食品安全专业 080800127 苏建明
酶在焙烤食品中的应用 摘要:自从19世纪酶被发现以来，酶工业经过几十年的发展得到了极大的进步。酶作为一种催化剂，已被广泛地应用于轻工业、医药学、环境保护、食品工业等各个生产领域。现在主要来介绍酶在烘焙食品中的应用。 关键词：酶、烘焙食品、应用 引言：自19世纪末德国生物学家毕希纳（Edward Buchner）证明酵母无细胞提取液能使糖发酵产生酒精，第一次提出酶的名称以来，人类已经发现并鉴定出3000多酶。酶作为一种催化剂，已被广泛地应用于食品工业的各个生产领域。目前，随着越来越多的添加剂被禁用，如何使用天然无害具有替代功能的产品，成为广大焙烤食品及面粉企业关注的焦点，与此同时，酶操作条件更便于操作，在常温、常压下就能进行。与以前的化学催化剂相比，酶反应显得特别温和，而且更
为安全，这对避免食品营养的损失是很有利的，因此酶制剂就能用来代替某些被禁用的添加剂，达到安全要求。现在来介绍酶在烘焙食品中的应用。 正文： 在淀粉类食品的加工中，多种酶被广泛地应用，主要有α- 淀粉酶、β- 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、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。 1、淀粉酶 焙烤中淀粉酶的主要应用是在面包的制作过程中，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、货架寿命）。面粉中添加α- 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，添加β- 淀粉酶可改善糕点馅心风味，还可防止糕点老化。淀粉酶在各类食品中用于将淀粉转化为糊精、糖，增加吸收水分能力。淀粉酶在焙烤食品中增加酵母在发酵过程中的糖含量。 在面包生产中采用麦芽和微生物α- 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0.1% 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
植酸酶的来源与应用 1 植酸酶的来源 1. 1 植物来源的植酸酶植酸酶最早是在植物中发现的,早期的研究都集中在植物和动物器官中。尽管植酸酶存在于多种植物的种子和花粉中,其活性却因植物的种类不同而有很大差别, 如在豆类、谷类和油料作物中,植酸酶的活力一般都较低。许多谷物饲料中含有一定数量的植酸酶,如小麦来源的植酸酶可以使含小麦日粮中的植酸磷降解,但它们的酶活性变异很大。在机械制粒过程中小麦的植酸酶活性并未被破坏。在含豆科籽实的日粮中,鸡可以产生利用植酸的适应性,肉鸡降解植酸磷的能力受日粮钙[3]和磷[4]水平的影响,但玉米、高粱和油籽饼中的植酸酶活性很低[5] 。Viveros 等[6] 测定了24 种饲料的植酸酶活性,发现黑麦籽实的酶活性在所有谷物籽实中最高,其活性超过5 000 U/ kg ,黑小麦2 030 U/ kg ,小麦1 500 U/ kg ,而玉米胚、燕麦和高粱籽实几乎无植酸酶活性(小于100 U/ kg) 。此外,来源于植物的植酸酶多属于62植酸酶, 最适pH 值在5. 0～7. 5 , 不适合在单胃动物的酸性胃中起作用, 而且植酸酶在植物中含量较低,因而从应用角度出发,自20 世纪60 年代末植酸酶的研究转向最适pH值为酸性、酶含量较高的微生物来源的植酸酶。 1. 2 动物来源的植酸酶动物植酸酶存在于哺乳动物的红血球和血浆原生质中。比起植物和微生物植酸酶, 动物植酸酶方面的研究非常少,Patwardhan[7]首先证实小白鼠有从植酸磷释放磷的能力,从此,大量研究证实不同动物的小肠黏 膜具有植酸酶活性[8] 。植酸酶活性存在于小肠黏膜的刷状缘,十二指肠的酶活性最高。尽管在小鼠、鸡和牛的肠粘膜上植酸酶降解植酸盐的活性已得到证实,已测定了人体部分组织中植酸酶的活性,但仍不了解植酸酶在人胃和小肠中降解植酸盐的活性如何。有学者认为哺乳动物小肠中的植酸酶与碱性磷酸酶相同,因为碱性磷酸酶确实有水解植酸磷的作用,而且两种酶有类似的亚细胞分布,它们对镁、锌的依赖性以及最适pH 值也类似,两种酶的活性都受日粮因素如维生素D 或低磷水平的修饰。但是其他的一些证据又支持两种酶是不同的酶,如酶的底物依赖性不同,被苯丙氨酸和氟化钠的抑制特性不同。还有一个值得探讨的问题就是动物来源的酶是否是动物体内的微生物产生的。动物来源的植酸酶活性受动物的遗传特性和日粮营养因素的影响,如小白鼠的酶活性比兔的高[9] 。小白鼠成年后的酶活性比幼鼠的低,相反,猪和鸡则随年龄的
《酶工程》课程论文 学院：材料与化工学院 专业班级：2011级生物工程（2）班 姓名：李丹丹 学号：20110412310047 评阅意见 评阅成绩 评阅教师： 2014年6月12日
酶制剂在工业上的应用现状与展望 姓名：李丹丹 学院和专业：材料与化工生物工程2班 摘要：酶制剂是一类特殊的食品添加剂，具有催化高效性，专一性等显著特点。文章综述了食品工业中酶制剂利用及新动向，包括淀粉糖、油脂、蛋白质加工、面包、啤酒、饮料工业以及改善苦味的酶类的应用。并介绍了酶与食品的关系、酶制剂在食品生产中用于保藏、改善质量和增加营养价值、增加品种种类、提高便捷性和提高食品生产效率等作用,还介绍了酶制剂在饲料中的应用。并对酶制剂在食品工业中和在动物饲料方面的发展方向进行展望。关键词：酶制剂食品工业饲料工业应用 1.酶制剂的简介 酶是一类具有专一性生物催化能力的蛋白质。而从生物体中提取的具有酶活力的制品，称为酶制剂。酶制剂主要用于食品加工和制造业方面，它在对提高食品生产效率和产量、改进产品风味和质量等方面有着其它催化剂所无法替代的作用。另外，酶制剂在日化、纺织、环境保护和饲料等行业也有着较广泛的应用。随着发酵工业的发展，酶制剂的主要来源已被微生物所取代，它具有不受季节、地区和数量等因素影响的特性，还具有种类多、繁殖快、质量稳定和成本低等特点。随着微生物育种技术的发展，酶制剂的种类越来越多，分类也越来越细。目前我国已工业化生产的、且用于食品工业的酶制剂主要有：淀粉酶、异淀粉酶、果胶酶和蛋白酶等，它们在食品加工中都起着十分重要的作用。当然，尽管目前我国酶制剂行业的发展已有了长足进步，但与发达国家相比，还有很大差距。为进一步加快酶制剂产业技术的进步，今后应注重在调整产品结构、增加新品种、提高产品质量和竞争力、实现规模化经营和拓宽应用领域等方面作深入的研究。 2．酶制剂在食品工业中的应用 利用淀粉酶可以将淀粉水解为葡萄糖或不同DE值的淀粉糖浆，再经过葡萄糖异构酶的作用产生果葡糖浆；果胶酶用于果汁的加工和澄清，可提高果酒的得率，改善澄清效果，加快过滤速度；乳糖酶可分解牛奶中的乳糖，提高人体对牛奶的消化性；脂肪酸可改进食品风味；蛋白酶可用于蛋白胨和氨基酸混合液的制造，生产糖果使用的蛋白发泡剂，用在面包、糕点和通心粉的生产上可缩短揉面时间、增强面团延伸性和改进产品质量，用在肉类加工上可嫩化肉类、软化肠衣和提高质量，用在乳酪制造上可缩短生产时间等。 2．1用于保藏 溶酶菌现已广泛地被用作水产品、肉食品、蛋糕、酒精、料酒、饮料以及日用化妆品的防腐剂。由于食品中的羟基和酸会影响溶酶菌的活性，因此，它一般与酒、植酸、甘氨酸等物质配合使用。目前与甘氨酸配合食使用的溶酶菌制剂，应用于面食、水产、熟食及冰淇淋等食品的防腐。在低度酒中添加20mg/kg的溶酶菌不仅对酒的风味无任何不良影响，还可防止产酸菌的生产，同时受酒类澄清剂的影响很小，是低度酒类较好的防腐剂，如日本就把溶酶菌用于清酒的防腐。 乳制品保险牛乳中含有13mg/dl的溶酶菌，在人乳中含量为40mg/ml。在鲜乳或奶粉中加入一定量溶酶菌，不但可起到防腐作用，而且还有强化作用，能增进婴儿健康。 将各种肉类和水产熟制品（如鱼丸、香肠及红肠等），用含1%明胶和0.05%溶酶菌的混合液浸渍后再包装保存，可延长其保质期。各类糕点特别是奶油蛋糕是容易腐败变质的食品，在制作过程中加入溶酶菌就具有一定的防腐、保鲜作用。此外，溶酶菌还可应用于pH值为6.0~7.5的饮料的防腐。 海产品及水产品如虾、鱼和蛤蜊等在含甘氨酸、溶酶菌和食盐的溶液中浸渍5min后，沥干，在5℃下保存9d后，无异味、无色泽变化。 3．2提高食品质量和增加营养价值
纸浆造纸过程中酶的应用 班级：林化09-2 姓名：张立波 学号：090524207 任课教师：邓立红
纸浆造纸过程中酶的应用 摘要制浆造纸工程作为轻工业行业中的传统行业，有着悠久的历史和成熟的工艺及设备。但任何一个行业都不是孤立的。生物工程的快速发展给纸浆造纸行业也带来了新鲜的血液。本文尽量的总结生物工程，特别是酶工程对纸浆造纸的应用。 关键词：制浆造纸酶工程漂白 一.纸浆造纸工程简介 我国的造纸术源远流长，是公元105年（东汉和帝元兴元年）蔡伦发明的，迄今已有1900多年的历史。我国造纸术的发明，奠定了世界造纸工程技术史的基础，推动了人类文明的快速发展。在我国古代造纸术中有“水碓、春臼、荡帘入料、竹帘捞纸、覆帘压纸、透火焙干”等工序。这些看似简单的工艺和相关技术却蕴函着深邃的科学道理。而现代造纸术工艺的核心内涵，在传承和发展了古代造纸工艺精髓的同时，无论是从工艺过程和装备水平都发生了巨大的发展和进步，实现了化学、力学、机械、电子、材料、生物、环境等多学科的交叉融合，集成了现代科学与工程学的综合优势。 造纸术包括制浆与造纸两个过程。制浆即将木材（或其它纤维原料）离解成纤维性物质的任何生产过程，它基本上是有系统地断裂木材结构内部结合键的一种手段。这项任务可借机械的、加热的、化学的、或上述综合的方法加以完成。按分离纤维能耗的逐渐增加和对化学作用依赖程度逐渐减少分，现代制浆工艺大致有：化学、半化学、半机械和机械法制浆。典型的制浆方法具体分类如下：（1）机械法制浆：木段磨石磨木法、木片RMP、TMP法。 （2）化学机械法制浆：化学磨石磨木法、冷碱法、CTMP法。 （3）半化学法制浆：NSSC法、高得率亚硫酸盐法、高得率硫酸盐法。 （4）化学法制浆：硫酸盐法、烧碱与蒽醌烧碱法、酸性亚硫酸盐与亚硫酸氢盐法。 以上制浆方法虽然不相同，但不管是哪一种制浆工艺，都包括：备料—蒸煮—洗涤—筛选—净化—漂白这几个过程。造纸术的另一个过程—造纸，即从打浆到成纸的一系列过程，具体包括：打浆、脱水、压榨、烘干、压光、卷曲等工序。在抄纸配料过程中，为了影响或增强特定的纸页性能，或未其它所需目的服务，常使用大量的化学药品，包括功能性助剂（如施胶剂、矾土、矿物质填料、淀粉、染料等）和控制性助剂（如滤水助剂、消泡剂、助留剂、树脂分散剂、杀菌剂、和腐蚀抑制剂等）。 二.生物工程及酶简介 1.生物工程简介 所谓生物工程，应用生命科学及工程学的原理，借助生物体作为反应器或用生物的成分作工具以提供产品来为社会服务的生物技术。包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程等。 生物工程，是20世纪70年代初开始兴起的一门新兴的综合性应用学科，90
多种酶在食品中的应用 学生：李慧娜指导老师：胡亚平所在学校：湖南农业大学 摘要：酶是生物活细胞产生的一类具有催化功能的蛋白质。酶的催化效率高，具有很高的专一性，需比较温和的条件。因此，酶在食品科学中相当重要，通过酶的作用能引起食品原料的品质发生变化，也能在比较温和的条件下加工和改良食品。食品加工中几种重要的酶有淀粉酶、蛋白酶、果胶酶、多酚氧化酶、脂肪酶以及其他一些氧化酶等。酶在食吕保藏中也起着非常重要的作用。酶不仅影响着食品的感观功能而且也影响着食品的营养功能。不同的酶在在不同的产品中发挥着不同的作用。 关键词：多种酶食品应用 随着食品工业的快速发展，人们的食品安全和健康意是益增强，对食品的要求愈来愈高。为了让人们吃得放心，吃得健康，研究酶在食品中的应是一个具有重大意义的项目。目前，绿色健康消费已经成为新的消费时尚，首选绿色天然食品的观念已在消费者心中根深蒂固，酶法保鲜广泛应用于食品的贮藏之中。因此，大力推广酶在食品贮藏中的应用已成为广大消费者的心声。由于酶的高效性，专一性，以及影响反应速度的因素的可控制性使得酶的研究逐具有广大的前景。 一、酶对食品感观功能的影响以及营养功能的影响 （一）酶对食品感观功能的影响 内源酶类对食品的风味、质构、色泽等感观质量具有重要的影响，其作用有的是期望的，有的是不期望。如动物屠宰后，水解酶类的作用使肉嫩化，改善肉食原料的风味和质构；水果成熟时，内源酶类综合作用的结果会使各种水果具有各自独特的色、香、味，但如果过度作用，水果会变得过熟和本酥软，甚至失去食用价值。 （二）酶对食品营养功能的影响 脂肪氧合酶催化胡萝卜素降解而使面粉漂白，在蔬菜加工过程中则使胡萝卜素破坏而损失维生素A源；在一些用发本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，使这些制品缺乏维生素B1；果蔬中的Vc氧化酶及其它氧化酶类是直接或间接导致果蔬在加工和贮存过程中维生素C氧化损失的重要原因之一。 二、多种酶在食品中的应用 （一）淀粉酶 淀粉酶在食品工业上应用很广泛。淀粉酶制剂是最早实现工业化生产和产量最大的酶制剂品种，约占整个酶制剂总产量的50%以上，被广泛应用于食品、发酵及其他工业中。 淀粉酶用于酿酒、味精等发酵工业中水解淀粉；在面包制造中为酵母提供发酵糖，改进面包的质构；用于啤酒除去其中的淀粉浑浊；利用葡萄糖淀粉酶可直接将低黏度麦芽糊精转化成葡萄糖，然后再用葡萄糖异构酶将其转变成果糖，提高甜度等。目前商品淀粉酶制剂最重要的应用是用淀粉制备麦芽糊精、淀粉糖浆
第2节酶在工业生产中的应用 (时间：30分钟满分：50分) 一、选择题(共6小题，每小题4分，共24分) 1．根据酶在生物体内存在的部位，可分为胞内酶和胞外酶，下列属于胞外酶的是 ()。 A．呼吸酶B．RNA聚合酶 C．DNA聚合酶D．胰蛋白酶 解析胰蛋白酶属于消化酶，存在于消化道内，其余的酶在细胞内发挥作用。 答案 D 2．下列属于氧化还原酶的是()。 ①乙醇脱氢酶②琥珀酸脱氢酶③淀粉酶④丙酮酸羧化酶⑤谷丙转氨 酶⑥葡萄糖磷酸异构酶 A．①③B．③④C．⑤⑥D．①② 解析脱氢酶属于氧化还原酶。 答案 D 3．酶工程中酶制剂的生产按顺序排列为()。 ①酶的分离纯化②酶的固定化③酶的生产④酶的提取 A．①③②④B．③②①④ C．③④①②D．④①②③ 解析酶制剂的生产包括酶的生产、提取、分离纯化和固定化等。人们提供必要的条件，利用微生物发酵来生产酶的过程，叫做酶的生产。微生物发酵生产的酶种类很多，但是每种酶在培养液中的含量却很低，因此需要提取。提取液中含有多种酶、细胞代谢产物和细胞碎片等，要想获得所需要的某一种酶，就必须再进行酶的分离和纯化。为防止反应结束后酶制剂与产物混合在一起，又可以反复使用酶制剂，可以将酶进行固定化。 答案 C 4．下列不属于固定化酶在利用时的特点的是()。 A．有利于酶与产物分离 B．可以被反复利用 C．能自由出入依附的载体
D．一种固定化酶一般情况下不能催化一系列酶促反应 解析固定化酶是采用包埋法、化学结合法或物理吸附法将酶固定在一定载体上，所以固定化酶不能自由出入依附的载体。 答案 C 5．在果汁生产中加入果胶酶的目的是()。 A．分解纤维素 B．增加果汁的营养成分 C．增加果汁的黏稠度 D．使榨取果汁变得更容易，并使果汁澄清 解析果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，它是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。在果汁加工中，果胶不仅会影响出汁率，还会使果汁浑浊。果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁变得更容易，而果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，也使得浑浊的果汁变得澄清。 答案 D 6．下列关于淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶的说法中，不正确的是()。 A．淀粉酶、蛋白酶和纤维素酶的化学本质均为蛋白质 B．淀粉酶生产的历史长，用途广，是工业生产中最重要的一类酶 C．在植物细胞杂交中需要应用纤维素酶 D．蛋白酶不能水解淀粉酶和纤维素酶 解析由于淀粉酶、纤维素酶的化学本质均为蛋白质，故蛋白酶能够水解淀粉酶和纤维素酶，因此D 项不正确。 答案 D 二、非选择题(共2小题，共26分) 7．(14分)为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果，将一种无酶洗衣粉分成3等份，进行3组实验。甲、乙组在洗衣粉中加入1种或2种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍，其他实验条件均相同，下表为实验记录。请回答下列问题。 水温/℃10 20 30 40 50 组别甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙甲乙丙清除血渍 67 66 88 52 51 83 36 34 77 11 12 68 9 11 67 时间/min
郑扬云
?植酸(肌醇六磷酸)具有强大的络合力，通常与钙、镁、锌、钾等矿 物质元素结合，形成不溶性盐类。 植酸(盐)广泛存在于农作物及农副 产品中，很多谷物、油料作物中的 植酸含量高达1％一3％，其中钙、镁、锌、钾等元素以植酸盐的形式 存在。因此植酸是一种抗营养因 子．大大降低了微量矿物质的营养 有效性。植酸的这种性质会导致人 和动物钙、镁、锌、钾等元素的不 平衡性。因此必须在动物的饲料中 掭加钙钾等以补充矿物质，这大大 提高了饲料成本。同时饲料中天然 磷的含量约为40％一70％，且以 植酸磷的形式存在，而猪、禽的饲 料中大量的植酸磷因不能被利用而 从粪便中排出，造成环境枵染(磷富集化污染)。
?植酸酶是催化植酸及其盐类水解为肌醇和磷酸的一 类酶的总称。将植酸酶添加 到动物性饲料中释放植酸中 的磷分。不但能提高食物及 饲料对磷的吸收利用率，还 可降解植酸蛋白质络合物， 减少植酸盐对傲量元素的螯 合，提高动物对植物蛋白的 利用率及其植物饲料的营养 价值。同时也减少动物排泄 物中有机磷的含量，减少对 大自然的污染。
一、植酸酶的作用机理 ?植酸酶能将肌醇六磷酸(植酸)分解成为肌醇和磷酸。植酸酶将植酸分子上的磷酸基团逐个切下，形成中间产物IP5，IP4，IP3，IP,.终产物为肌醇和磷酸。不同来源植酸酶作用机理有所不同。微生物产生的3一植酸酶作用于植酸时，首先从植酸的第3碳位点开始水解酯键而释放出无机磷，然后再依次释放出其他碳位点的磷，最终酯解整个植酸分子，此酶需要2价镁离子(Mg2+)参与催化过程。来源于植物的6-植酸酶，它首先在植酸的第6碳位点开始催化而释放出无机磷。1g植酸完全分解理论上可释放出无机磷281．6mg。植酸酶只能将植酸分解为肌醇磷酸酯，不能彻底分解成肌醇和磷酸，要彻底分解肌醇磷酸酯，需酸性磷酸酶的帮助，酸性磷酸酶可以将单磷酸酯、二磷酸酯彻底分解成肌醇和磷酸。大多数微生物来源的植酸酶的作用机理如下。 ?植酸→1,2,4,5-,6-五磷酸肌醇+D-1,2,3,4,5-五磷酸肌醇→1,,2,5,6-四磷酸肌醇→1,2,5-三磷酸肌醇或1,2,6-三磷酸肌醇→1,2-二磷酸肌醇→2-磷酸肌醇。
酶在发酵工业生产中的应用现状和发展趋势 塔骥 1032103030
摘要：本文通过列举酶在发酵工业生产中的应用，及在这些应用中的应用现状，对酶法在这些工业生产中未来的发展进行了探讨。 关键词：酶；发酵；工业生产 一、前言 酶制剂行业是高技术产业，它的特点是用量少、催化效率高、专一性强，是为其他相关行业服务的工业。酶制剂产业经历了半个多世纪的起步和迅速成长之后，现已形成一个富有活力的高新技术产业，保持持续高速度发展。过去10年里，国际酶制剂产业的生产技术发生了根本性的变化，以基因工程和蛋白质工程为代表的分子生物学技术的不断进步和成熟，以及对各个应用行业的引入和实践，把酶制剂产业带入了一个全新的发展时期。我国酶制剂已广泛应用于食品、酿造、味精、制药、有机酸、淀粉糖、纺织、皮革、洗涤剂及保健品等很多领域，并且应用领域不断扩大，应用技术水平不断提高，然而与国外先进国家相比尚有差距。 二、酶在发酵工业中的应用 2.1酶法生产葡萄糖 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20世纪50年代末研究成功，现已在全世界普遍采用。酶法生产葡萄糖是以淀粉为原料，先经。一淀粉酶液化成糊精，再用糖化酶催化生成葡萄糖。如北京房山酶制剂总厂的产品耐高温a-淀粉酶采用地衣芽孢杆菌深层培养、提炼等工序精制而成；能随机水解淀粉、糖原及降解物内部的 a-1.4 葡
萄糖苷键使得胶状淀粉溶液的黏度迅速下降，产生可溶性糊精和寡聚糖，过度的水解则可产生葡萄糖和麦芽糖。低聚糖的制备：低聚糖是由3-9个单糖昔键连接而成的低度聚合糖。它之所以具有生理功效，是因为他能促进人体肠道内固有的有益细菌一双歧杆菌的增殖，从而抑制肠道内腐败菌的生长，减少有毒发酵产物的形成。目前，微生物糖昔水解酶在生产中应用较多，而且技术都比较成熟。如利用α-葡萄糖苷酶生产的低聚异麦芽糖，利用节杆菌产生的β一呋喃果糖苷酶合成的低聚乳果糖、低聚半乳果糖等，利用α-半乳糖昔酶生产的棉子糖和密二糖等。 2..2酶法生产蛋白氨基酸 酶催化在化学工业已经被沿用已久,用于生产精细化学品,现正大力开发其潜力。工业开发酶生产氨基酸开始于差不多40 年前,当时日本为了通过固定化酰化酶拆分N-乙酰DL-氨基酸。为了生产L-蛋氨酸,要求用于输液和特别的饮食,这要求继续选择生产方法,使用米曲霉酰化酶在酶膜反应器上酶法拆分可最小化的减少酶的消耗被证明是特别有用的。每年几百吨L-蛋氨酸和L-缬氨酸通过酶膜反应器生产。一个新的酶法生产蛋氨酸的途径近来被提出,该法借助于D 型氨基酸氧化酶和亮氨酸脱氢酶酶法转化DL-蛋氨酸生产L-蛋氨酸,这两种酶均可以通过重组大肠杆菌表达得到。 L-天冬氨酸是适宜酶法获得的又一种氨基酸,天冬氨酸酶催化添加的氨到富马酸上可直接得到L-天冬氨酸,L-天冬氨酸在甜味剂阿斯巴甜生产上大量需要,也是作为使用固定化天冬氨酸β-脱羧酶酶法生产L-丙氨酸的起始原料。随着菌株的开发将来有可能建立L-半胱氨酸生产的发酵技术。3酶法生产核苷酸
微生物酶在制浆造纸工业中的应用 制浆造纸工业是我国的国民经济重要支柱产业之一，也是我国环境污染的主要行业之一。随着生物技术的发展，微生物酶在制浆造纸工业中的应用也受到学者的重视及关注。文章综述了微生物酶在制浆、纸浆漂白及造纸废水处理等各工艺中的应用并展望了其前景。 标签：微生物酶；造纸工业；降低污染 制浆造纸工业是国民经济的重要支柱产业之一，但也是我国污染环境的主要行业之一，而我国的纸品需求仍在以每年10%的速度递增，预计到2015年，纸产量达1亿吨以上，所以以微生物技术运用于造纸行业，减少能源和化学品的消耗，提高纸浆得率，降低造纸废液对生态环境和人类健康所造成的危害等问题的研究已逐渐成为学者们研究的热题。 1 微生物酶运用于制浆 在自然界中，有些微生物种群能选择性地分解木质素化合物，在传统化学或机械制浆前采用专一性微生物对造纸材料进行适当的预处理，用温和的酶解替代高温碱解，用生物转化代替化学转化，不但减少了化学试剂的用量，而且可以有效地降低机械消耗，节约能源。 1.1 漆酶在制浆中的应用 造纸厂的煮浆过程就是用化学药品溶出、脱除木素的过程，一般的化学制浆，不但成本高、能耗大，而且对环境污染也较为严重。而使用由白腐菌生产的漆酶将原料的木素降解成低分子木素，增加了木素的溶出和被抽提的能力，从而实现木素与纤维素、半纤维素的分离。用漆酶和介体HBT在蒸煮前对麦草进行预处理，可降低纸浆的Kappa值，提高纸浆的白度和强度[1]。Jujop的研究表明，在20～90%，pH值2-10条件下用漆酶进行预处理，可以对原料中的木素进行改性，磨浆能耗明显降低，每吨浆能耗1300kW·h降至850kW·h，节省动力约30%，且机械浆的物理性能得到改善，纸浆质量达到化学热磨机械浆的水平[2]。 1.2 纤维素酶在制浆中的应用 在机械制浆前加化学预处理，除去或改变一部分木素结构，可以改善纸浆的强度，但降低了纸浆的得率，损害了纸浆的光学特性，废水的排放量和污染负荷也相应增加，而经由木霉所产出的纤维素和半纤维素酶处理则结合了机械法制浆和化学机械法制浆的优点，克服其缺点，除了可以增加纸浆的强度性能之外，还能显著降低机械磨浆时的能量消耗[3]。 2 微生物酶用于纸浆漂白
酶工程的资料 一、酶工程内容： （一）“产酶”模块，包括微生物发酵产酶、细胞工程产酶和现代分子技术产酶等； （二）“分离酶”模块，包括酶的酶学性质、酶的分离纯化等； （三）“改造酶”模块，包括酶的分子修饰、酶的固定化和酶的有机催化等； （四）“用酶”模块，包括酶在医药、食品、轻化工、环境保护和生物技术等方面的应用。 二、酶的基因工程与蛋白质工程 酶是具有催化功能的蛋白质，其催化的多样性已使其在生物产业中得到广泛应用。应用自然界酶分子进化原理，构建具有实际应用所需的高催化效率、高稳定性的酶是蛋白质工程研究的重要目标。随着人们对酶的三级结构了解的增加，越来越多的合理设计方法，比如定点突变和结构域重组，被用来改变酶的性质和功能。通过合理设计改造的酶，不仅在工业和医药等方面起着重要作用，也加深了人们对于蛋白质结构-功能关系的认识。结构域重组是自然界中蛋白质进化的一个重要途径，也是人工设计和改造酶蛋白的有效策略。天然存在的与多种功能和性质相关的蛋白质结构域为人们构建新型酶蛋白提供了重组素材。传统的结构域重组方法通过重组同源蛋白质的结构域，已经成功地构建出了许多嵌合酶。它们或具有新的催化活力，或改变了底物特异性，或在稳定性上获得了提高，等等。一般来讲，重组亲本的同源性越低，嵌合酶获得新功能的可能性越大。重组低同源性的亲本蛋白质的困难在于，来源于不同亲本的结构域在重组过程中往往会破坏结构域界面上的相互作用，导致无活力的嵌合酶。因此，蛋白质工程的合理设计需要加深对蛋白质进化机制的理解，以及有效地构建嵌合蛋白质的新策略。 蛋白质的合理设计是最早出现的蛋白质工程方法，它发展迅速并有着广泛的应用。合理设计是在对蛋白质结构-功能关系的认识的基础上，通过定点突变等技术对蛋白质的性质和功能进行改造的一种方法。应用合理设计改造蛋白质依赖于对蛋白质三级结构的了解。随着计算生物学的发展，即使目标蛋白质并没有获得解析的晶体结构，人们也可以通过与其同源的蛋白质结构进行计算机同源建模，获得其可能的结构。理论与实验相结合的特性使得合理设计成为研究蛋白质结构-功能关系的强有力的途径。根据设计所涉及的范围，合理设计可以分为如下几类： 1 定点突变（site-directed mutation） 定点突变是指通过聚合酶链式反应（PCR）等技术向目的 DNA 片段中引入所需变化，包括碱基的添加、删除、点突变等[5]。定点突变能迅速、高效地提高 DNA 所表达的目的蛋白的性质。