文章编号:100524014(2003)0120021204 酶工程在功能食品开发中的应用Ξ姬德衡1,钱 方1,刘雪雁2(1.大连轻工业学院食品科学与生物工程学院,辽宁大连 116034;2.大连轻工业学院现代技术教学部,辽宁大连 116034)关键词:酶;酶工程;功能食品摘要:酶工程是现代生物技术的重要组成部分。
酶作为生物催化剂,具有高催化效率,强专一性,反应条件温和及酶活性可以调控,已广泛应用于食品加工。
本文介绍了酶工程在无乳糖牛乳、低胆固醇乳脂乳、低变应原米、活性多糖、功能性低聚糖、糖醇、活性肽及氨基酸、功能性油脂、核苷酸、维生素、微量活性元素、糖苷开发中的应用。
中图分类号:TS201.25 文献标识码:AApplication of enzyme engineering in developmentof f unctional foodJ I De2heng1,Q IA N Fang1,L IU X ue2yan2(1.Coll.of Bio.&Food Technol.,Dalian Inst.of Light Ind.,Dalian116034,China;2.Dept.of Mod Tech.Teching,Dalian Inst.of Light Ind.,Dalian116034,China)K ey w ords:enzyme;enzyme engineering;functional foodAbstract:Enzyme engineering is an important composing part of modern biotechnologies.As biocatalysts, enzyme is characterized in high catalytic efficiency,high specificity,mild reactive conditions,and control2 lable activity.Thus,enzyme engineering is extensively used for food processing.This article reports the ap2 plication of enzyme engineering in the development of a number of functional foods:lactose free milk,low cholesterol fat milk,low allergen rice,active polysaccharide,functional oligosaccharide,sugar alcohol,ac2 tive peptide and amino acid,functional oil and fat,nucleotide,vitamin,active microelement,and glyco2 sides. 酶工程是利用酶的催化作用进行物质转化的技术,它是现代生物技术的重要组成部分。
酶是由生物体产生的具有活性的蛋白质(除个别有活性的RNA外),有些酶本身就是保健食品重要的功效成分,如超氧化歧化酶(SOD)、溶菌酶、L2天冬酰胺酶等[1]。
酶工程包括自然酶的开发及应用,固定化酶、固定化细胞、多酶反应器(生物反应器)、酶传感器等,广泛应用于食品加工的许多领域,本文简要介绍酶工程在功能食品及功能食品素材开发中的应用。
1 在功能食品开发中的应用1.1 无乳糖牛乳(乳糖水解乳)牛乳经过装有固定化β2半乳糖苷酶的生物反应器处理,使牛乳中的乳糖水解为半乳糖和葡萄糖,制成无乳糖牛乳以供乳糖不耐症患者食用[2]。
1.2 低胆固醇乳脂乳采用固定化胆固醇还原酶或胆固醇氧化酶处理牛乳,生产低胆固醇乳脂乳[2]。
1.3 低变应原米有些人因先天性高过敏体质遗传因素影响,第22卷第1期2003年3月 大连轻工业学院学报 Journal of Dalian Institute of Light IndustryVol.22,No.1Mar.2003Ξ收稿日期:2002211229作者简介:姬德衡(1941～),男,教授.食用大米后大米中的球蛋白可引起过敏性皮炎。
为此,开发了低变应原大米,其工艺如下。
首先将大米浸泡于油酸单甘油酯水溶液中使其组织膨润后进行脱气(抽真空)处理,然后用猕猴桃蛋白酶处理分解大米中的球蛋白,充分洗净后进行米表面蒸煮以改善口感,经干燥后即为低变应原米[3]。
2 在功能食品素材(功能成分)开发中的应用2.1 活性多糖2.1.1 壳聚糖甲壳素经细菌(或真菌)中的甲壳素脱乙酰酶处理制取壳聚糖[4]。
2.1.2 粘多糖鲜猪皮加胰蛋白酶酶解制取粘多糖。
2.1.3 硫酸软骨素动物软骨经木瓜蛋白酶处理提取硫酸软骨素[5]。
2.1.4 肝素猪小肠粘膜(肠衣加工废弃物)经胰蛋白酶处理提取肝素[6]。
2.1.5 蛋白多糖海参胴体以木瓜蛋白酶处理提取蛋白多糖。
2.1.6 海藻多糖利用纤维素酶提取马尾藻中的海藻多糖,其提取率比酸法提取提高77%[7]。
2.2 功能性低聚糖2.2.1 低聚果糖蔗糖加水溶解后通过装有固定化果糖基转移酶的生物反应器(控制温度、p H、通风)制造低聚果糖[8]。
2.2.2 低聚木糖玉米芯、甘蔗渣(木聚糖)经木聚糖酶处理制得[8]。
2.2.3 纤维低聚糖纤维素经纤维素酶分解生成纤维低聚糖,可用作双歧因子[9]。
2.2.4 魔芋低聚糖魔芋淀粉经由细菌产生的β2甘露聚糖酶处理,水解生成魔芋低聚糖,可用作双歧因子[10]。
2.2.5 偶合糖淀粉和蔗糖经环化糊精合成酶作用制得[11]。
偶合糖具有低腐蚀性,可用于防龋齿。
2.2.6 低聚乳果糖以1∶1乳糖和蔗糖为原料,经β2呋喃果糖苷酶处理制得[12]。
该糖为低卡糖,可用于减肥食品,亦可用作双歧因子。
2.2.7 帕拉金糖蔗糖经α2葡萄糖基转移酶处理制得。
2.2.8 低聚壳聚糖壳聚糖经壳聚糖酶处理制得。
2.2.9 低聚麦芽糖淀粉经α2淀粉酶液化、低聚麦芽糖酶处理后脱色分离精制而成[13]。
2.2.10 低聚菊糖用菊芋、菊苣为原料,除去蛋白质后,经内切菊糖酶水解制得[14]。
2.2.11 低聚龙胆糖葡萄糖经黑曲霉分泌的β2葡萄糖苷酶进行转苷、缩合制得[15]。
2.3 糖 醇2.3.1 麦芽糖醇淀粉先经α2淀粉酶液化,再由β2淀粉酶糖化,制得麦芽糖。
然后在镍催化下高压氢化制得[16]。
2.3.2 异麦芽糖醇蔗糖经α2葡萄糖基转移酶处理制得帕拉金糖,然后在镍催化下氢化制得[16]。
2.3.3 山梨醇淀粉经α2淀粉酶、糖化酶处理制得葡萄糖,然后在镍催化下氢化制得[16]。
2.3.4 赤藓醇淀粉经酶解成葡萄糖后,由嗜高渗酵母发酵制得[16]。
2.4 活性肽及氨基酸2.4.1 酪蛋白磷酸肽(CPP)酪蛋白经胰蛋白酶(或产碱杆菌蛋白酶)等蛋白酶作用下水解制得[17]。
2.4.2 糖巨肽(GMP)κ2酪蛋白经凝乳酶处理制得[17]。
GMP具有抗病毒、活化双歧杆菌等功能。
2.4.3 大豆多肽大豆蛋白经木瓜蛋白酶等蛋白酶处理制得[18]。
大豆多肽具有促进脂肪代谢、降低胆固醇、活化双歧杆菌等功能。
2.4.4 降血压肽鱼、虾蛋白经蛋白酶酶解可制得降血压肽,如C8肽(金枪鱼)、C11肽(沙丁鱼)、C3肽(南极磷虾)[18]。
降血压肽可抑制血管紧张素转移酶活性,22 大 连 轻 工 业 学 院 学 报 第22卷从而起到降低血压作用。
2.4.5 类吗啡肽(Opioid peptide)谷蛋白(面筋)经蛋白酶处理制得[19]。
类吗啡肽具有镇痛、促进胰岛素分泌等功能。
2.4.6 高F值低聚肽玉米醇溶蛋白经碱性蛋白酶及木瓜蛋白酶两步酶解法制得[20]。
该肽具有预防肝硬化、抗疲劳等功能。
2.4.7 谷胱甘肽L2谷氨酸、L2半胱氨酸及L2甘氨酸经固定化谷胱甘肽合成酶催化,合成谷胱甘肽[20]。
2.4.8 卵白肽卵蛋白经自身酶法脱糖后,加入蛋白酶进行酶解,灭活后喷雾干燥制成。
卵白肽具有提高免疫调节功能[16]。
2.4.9 谷氨酰胺肽玉米蛋白经蛋白酶酶解后精制而得[16]。
2.4.10 γ2氨基丁酸以L2谷氨酸为原料,通过固定化L2谷氨酸脱羧酶转化制得。
γ2氨基丁酸具有降血脂及健脑益智功能。
2.4.11 L2苯丙氨酸利用红酵母产生的苯丙氨酸解氨酶,在反应肉桂酸/氨水液中保温反应,由酶催化产生L苯丙氨酸[21]。
2.5 功能性油脂2.5.1 鱼油中EPA(20碳5烯酸)、DHA(22碳6烯酸)的富集利用各种脂肪水解酶的专一性,采用柱晶假酵母脂肪酶、黑曲霉脂肪酶等脂肪酶可选择性水解鱼油中的非多不饱和脂肪酸部分,从而对EPA、DHA起到富集作用[22]。
2.5.2 酶解卵磷脂由大豆磷脂或蛋黄磷脂经磷脂酶处理制得。
可提高卵磷脂的乳化性能。
2.6 核苷酸2.6.1.腺嘌呤核苷酸(AMP)由产蛋白假丝酵母菌体用热水提取核酸,再经核酸酶水解制得。
AMP用于婴儿配方奶粉,以增强婴幼儿对细菌性疾病的抵抗力[5]。
2.6.2 脱氧核苷酸由鱼白(鱼精)提取脱氧核糖核酸(DNA)后,经5′2磷酸二酯酶酶解制得。
脱氧核苷酸具有防治白血球、血小板减少的功能。
2.6.3 混合核苷酸先由富含核酸的动植物(花粉等)提取核糖核酸(RNA),在用5′2磷酸二酯酶酶解为磷酸腺苷(AMP)、磷酸胞苷(CMP)、磷酸尿苷(UMP)及磷酸鸟苷(GMP),混合核苷酸具有保肝,防治白血球、血小板减少功能。
2.7 维生素2.7.1 L2肉碱可由反式巴豆甜菜碱经酶法水解而得,或由γ2丁基甜菜碱经酶法羟化制得[23]。
2.8 微量活性元素2.8.1 铁红血素先由畜血、禽血提取血红蛋白,再用蛋白酶处理后分离制得[6]。
2.9 糖苷(配糖物)2.9.1 酶改性芸香苷(水溶性芸香苷)将自芦笋等植物中提取的芸香苷用酶加水分解以提高其溶解度后,加入葡萄糖同时用葡萄糖转位酶处理使之结合成新的黄酮配糖物[5]。
改性芸香苷具有抗氧化及血管扩张作用,因此具有抗衰老及预防动脉硬化、抗血栓的保健功能。
2.9.2 酶改性甜菊苷(葡糖基甜菊苷)甜菊苷是一种非营养型功能性甜味剂。
甜菊苷具有轻微的苦涩味,通过酶法改质后可除去苦涩味改善风味。
酶处理方法是在甜菊苷溶液中加入葡萄糖基化合物,采用葡萄糖基转移酶处理,生成葡糖基甜菊苷[21]。
2.9.3 单葡糖苷酸基甘草酸(M GGR)甘草中所含的甜味物质甘草甜素是一种功能性甜味剂。
甘草甜素具有抗炎症、防龋齿等保健功能。
甘草甜素经酵母菌产生的β2葡糖苷酸酶处理,生成M GGR,其甜度为甘草甜素的5倍[24]。
2.9.4 人参皂苷的转化人参皂苷约占人参重量的4%,其中人参皂苷Rh2具有很强的抗肿瘤活性,但其含量甚微。
