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脂肪酶在食品工业中的应用
加入时间:2016年5月27日13:3
                                 脂肪酶在食品工业中的应用
                                      骆晓敏,霍丽斯
    (广东产品质量监督检验研究院,国家食品安全风险评估与质量监督检验中心,广东广州 510330)
    [摘要]脂肪酶广泛运用于食品工业中。文章介绍了脂肪酶的作用机理,并概述了当前在食品工业中有关脂肪酶的应用。但其在固定化的运用中,过程复杂、效率低和成本高,脂肪酶在其应用中提出了展望。
    [关键词]脂肪酶;食品工业;应用
    [中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2014)15-0141-01
    1· 脂肪酶概述
    脂肪酶是一种三酰基甘油酰基水解酶,它可以催化甘油三酯分解成甘油二酯、甘油单酯、甘油和脂肪酸,是一类特殊的酯键水解酶,脂肪酶以氨基酸为基本组成单位,一般只有一条多肽链,催化活性仅决定于蛋白质结构。脂肪酶存在于动物、植物和微生物中。作为一种生物催化剂,脂肪酶具有一般催化剂高效性、高选择性、反应条件温和等共同优点,是绿色环保的催化剂,对于生化、食品等生活和生产的各个领域的科学发展,有着非常重要意义。
    2· 脂肪酶的应用
    2.1 脂肪酶在焙烤食品中的应用
    消费者的食品安全和健康意识随着焙烤食品工业的快速发展而日益增强,从而对面粉及其制品提出了愈来愈高的要求。我国小麦由于品质参差不齐,要想达到焙烤食品工业的要求,就要在面粉后处理中添加食品添加剂,来弥补面粉品质的不足。过去面包粉改良主要是化学改良剂,如溴酸钾,虽然它对面团及面包有较好的作用。溴酸钾在面包等食品的高温烘焙过程中会自然挥发,只要不是过量使用溴酸钾,就不会造成人人生癌的危险,但长期使用对人体有害,2005年7月1日被我国禁止使用[1]。酶作为一种生物制品,在面粉改良中,具有显著的优越性:酶本身就是活细胞产生的活性蛋白质,不会留下有毒的物质;酶的催化作用具有高度的专一性,一种酶只对一种底物起作用,如淀粉酶只能催化淀粉的水解,而对蛋白质则无效。它能够提高面制品的烘焙品质、改善面包质地、延长制品的货架期[2]。
    关于脂肪酶对面团强筋作用的机理,一种研究认为:因为面粉中的脂肪分极性脂质和非极性脂质,面团中的强极性脂如磷脂,利于面筋网络的形成,非极性脂质甘油三酯,则损害面团的筋力结构。脂肪酶作用于甘油三酯阻止了其与谷蛋白的结合,从而起到增筋作用。另外,甘油三酯的水解有利于磷脂的形成,使面筋网络增强。从而提高了面团的筋力,改善了面粉蛋白质的流变学特性,增加了面团的强度和耐搅拌性,以及面包的入炉急胀能力,使其组织细腻均匀,包心柔软,口感更好。另一种研究认为,脂肪酶在面团内氧化不饱和脂肪酸,使之形成过氧化物。过氧化物可氧化面粉蛋白质当中的硫氢基团,形成分子内和分子间二硫键,并能够诱导蛋白质分子产生聚合,使蛋白质分子变得更大,从而提高了面团的筋力。不仅如此,最近研究人员还发现,脂肪酶在面包制作中对改善面团结构的纹理有着出色的作用[3,4]。
    2.2 脂肪酶在食用油脂工业上的应用
    脂肪酶可以催化酯交换、酯转移、水解等反应,所以在油脂工业中广泛应用。如1,3-特异性脂肪酶可酶促酯交换反应,将棕榈油改性为代可可酯。代可可酯是生产巧克力的原料,价格甚高,而棕榈油价廉,因此这一工艺受到重视,已开展了较多工作。
    2.2.1 酶促油脂水解
    将油脂与水一起在催化剂作用下生成脂肪酸和甘油的反应叫油脂水解反应。它在脂肪酸与肥皂工业上广泛应用。传统的油脂水解反应使用无机酸、碱及金属氧化物等化学物质作为催化剂,需要高温、中高压、长时间及设备耐腐蚀的条件,其成本高、能耗大、操作安全性差,而且产物脂肪酸颜色深或发生热聚合,不适用于热敏性油脂,如含共轭酸的油脂、易发生共轭化的油脂、易发生脱水的含羟基酸的油脂或含高不饱和脂肪酸的油脂及鱼油等。而以生物酶作催化剂的酶促水解则正好克服上述缺点,而且可以具有选择性,因此有利于减少副反应、提高目标产品脂肪酸的质量。
    2.2.2 酶促酯交换
    将一种酯与另一种脂肪酸或醇或酯混合并伴随酰基交换生成新酯的反应叫酯交换反应。传统的酯交换工艺采用的是化学方法,常用的催化剂是金属钠或氢氧化钠、无机酸等 [5]。如果用非特异性脂肪酶来催化甘三酯的酯交换,也会得到与化学法酯交换类似的结果。然而,如果使用1,3-定向脂肪酶作为催化剂,酰基的迁移与交换则限制在1-位和3-位上。这样就能生产出化学法酯交换所无法得到的特定目标产物,这正是酶促酯交换法具有的独特魅力之处。利用1,3一定向脂肪酶催化油脂进行定向酯交换这个特性,有实际意义的应用是利用廉价油脂经过改性而生产珍贵油脂,当前在油脂工业上研究最多也最有研究价值的是类可可脂的生产。日本、英国已有了以棕榈油中间分提物为原料经酶促改性制取类可可脂的小规模生产。我国近几年来对中国特有的油脂资源——乌桕脂和茶籽油经酶促改性制类可可脂有较多研究。目前正在探索其产业化道路,如能实现工业化生产则必将对我国油脂工业、食品工业的发展产生巨大的推动作用[6]。
    2.2.3 生物精炼——酶促酯化
    在食用油脂精炼工艺中,由于毛油中通常含有较高的游离脂肪酸(FFA),故需采取措施进行脱酸以提高油脂品质。通常采用的脱酸方法有化学碱炼法和物理精炼法。化学碱炼法就是向油中加入计算量的碱以中和油中的FFA,由于碱炼过程中总是不可避免地要造成中性油、甾醇、生育酚等的损失,还会产生大量污染环境的废水和皂脚,故此法尤其不适合高酸值油(如毛米糠油)的精炼[7]。现已开发成功物理精炼法来处理高酸值油。但物理精炼法对油脂的前处理要求严格,且必须具有高温、高真空条件。近10年来,一种高新技术——生物精炼(酶促酯化),主要包括酶促FFA酯化。应用于高酸值油脂的脱酸,已引起了有关学者的关注。从炼耗和油品质量出发来考虑,生物精炼与常规的碱炼、脱色、脱臭工艺结合或与物理精炼工艺结合起来应用,是处理高酸值油的一种潜在技术[8,9]。
    2.3 在乳品工业中应用脂肪酶
    在乳品生产中会产生双重影响,一方面,由于脂肪酶对乳脂肪的分解,会造成鲜奶在储藏过程中产生苦味,造成乳粉在保存过程中质量劣化,会使干酪制品产生不愉快的风味。在酸乳制品中,酶解产生的游离脂肪酸还会抑制一些发酵剂的生产。另一方面,通过应用脂肪酶在乳品中进行乳酯水解,可进一步增强干酪、奶粉、奶油的风味,促进干酪的成熟,改善乳制品的品质。脂肪酶还可以加强奶粉和奶酪的风味、缩短成熟期、对乳脂和奶油进行脂解改性等,其中脂肪酶作用于乳脂产生游离脂肪酸,进而形成有挥发性的异戊醛、二乙酰、3一羟基丁酮等呈味物质, 改善了奶酪风味,并产生特殊香味。
    3· 展望
    我国固定化酶的研究起步较晚,开始于1970年,先在染料工业使用双功能试剂将b-硫酸酯乙砜基苯胺引入固定化领域,用于多糖载体与多种酶共价结合。当前,由于固定化酶的方法过于复杂。效率低、成本高,或使用了有毒的化学试剂而不符合食品加工所必须满足的经济和安全的标准,所有这些都限制了固定化脂肪酶技术在食品工业中的应用,但随着生物技术以及材料、化工等各相关学科的发展。随着酶品种的开发,酶固定化技术的研究以及相应生物反应器的使用,脂肪酶对促进食品工业的发展具有重要作用。
参考文献
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[2]李庆龙,小麦粉工业的发展与酶制剂的应用前景[J].西部粮油科技,2001,(1):3-9.
[3]林家永,李歆,封雯瑞.葡萄糖氧化酶与脂肪酶改善小麦粉质量的作用[J].粮油食品科技,2000,(1):16-18.
[4]吴秋明,叶兴乾,吴丹,等.脂肪酶在食品工业中的应用[J].粮油加工与食品机械,2004,(11):72-73.
[5]Uyama H,Kabayashi S.Enzyme catalyzed polymerization to functional
polymer[J].Journal of molecular catalysis B:Enzymatic,2002,19-20:117.
[6]雷炳福,孙登文,刘福祯,等.脂肪酶催化油脂水解反应的应用研究[J].中国油脂,1996,21(4):10-12.
[7]Xuebing Xu.Enzymatic production of structured lipids:Process 
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[8]W M Willis,A G Marangoni.Assessment of lipase and chemically catalyzed lipid modification strategies for the production of 
structured lipids[J].JAM Oil Soc,1999,76:443-450.
[9]谭力红.废餐饮油制备生物柴油研究现状与应用前景[J].化工生产与技术,2004,14(1):30-33.
(本文文献格式:骆晓敏,霍丽斯.脂肪酶在食品工业中的应用[J].广东化工,2014,41(15):141)
文章来自:中国食品添加剂应用网
文章作者:webmaster
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