摘要：酶的催化作用在如今的現代生產中有著無可替代的地位, 本文主要通過研究酶的反應機理降低化學反應活化能, 啟用反應底物活性使其成為活化分子, 增高活化分子百分數, 而闡述在生產生活中的作用, 尤其是在食品加工工藝中的高效性和普遍性。
關鍵詞：酶; 食品加工; 高效性;
酶技術通常是指在限定的反應皿裡, 主要通過酶的催化轉化作用的化學反應技術, 酶技術的應用已經分佈到了各行各業, 比如製造業、化工業、農產業、環境資源利用開採、醫學醫療等等各個領域。
1 酶技術的反應機理
酶作用的工作機理通常是通過降低化學反應活化能, 啟用反應底物活性使其成為活化分子, 增高活化分子百分數, 能極大的降低反應門檻, 使反應效率大大增高加快。酶的催化作用相比於無機催化劑而言, 更為高效, 更具有活性。酶和無機催化劑在反應過程中都不會被消耗, 不會提前或推遲學反應平衡。酶對外界環境因素的要求比較高, 低溫下能夠存活, 但是活性並不太大, 而在高溫時幾乎大多數酶都會失去活性。酶也因為具有專一性而使得反應的侷限性比較大, 對反應底物的結構有比較特殊的要求, 同一種酶很難運用到另一種反應上。由於酶的本質是蛋白質, 與無機催化劑相比更安全環保, 用於食品的加工中也因此比傳統工藝更加普遍和高效。
食品加工工藝是指把各種原材料通過工藝的手法加工成成品或半成品食品的工藝過程, 每種產品都有特定的工藝手法, 換言之, 每一種加工工藝的背後, 都有不同的單種或多種工程工藝、操作手法等, 包括材料的選取, 和催化劑的選擇都直接影響了產品的質量, 食品的品質和口感。很多加工廠在後期都會提升工藝技術, 增加或縮減某些工藝手法, 選取更優質的酶也是重要的改良技術。食品工藝技術在考慮到季節性和品種區域性的客觀因素下, 還要兼顧產品的美味、口感、營養成分等因素, 所以要保持原料和產品的活性, 加工過程中更離不開酶的作用, 既需要酶提高反應效率, 還需要酶來維持生物活性。
在普通的食品生產生活, 我們也經常接觸到許多酶, 比如釀酒, 釀醋, 生產乳製品, 醃製肉製品等等方面。
2 酶技術在食品加工領域的應用
2.1 油脂酶改性生產食品加工
脂肪酶大量存在與動植物脂肪中。植物脂肪酶能同時和別的酶共同作用將油脂分解催化為糖類物質, 以期提供能量給植物種子的發芽和生長;動物體內在胰臟和脂肪組織中含脂肪酶較多, 脂肪酶可改善消化系統的工作效率, 幫助吸收, 利於代謝。脂肪酶可以用作三醯甘油酯的水解和合成反應的催化劑。由於酶的專一性, 脂肪酶也只能定向催化天然油脂, 所以, 工程工藝中常改性來提高脂肪酶的工作效率使原料的利用率增加而降低生產成本。比如脂肪酶催化某些大豆油, 棕櫚油, 植物油等油類化學反應得到常用的人造奶油。脂肪酶改性後, 分子的穩定性和實用性大大增強, 改性前反應程度和進度都不容易控制, 但改性後能通過特定手段檢測到酶的活性來了解反應進度, 從而實時把控, 提高食品的品質。
參考資料顯示, 全球商用油脂的年均產出量約一億噸, 這1億噸中有79%左右投入於直接食用途徑, 13%投入於化工行業生產表面活性劑, 8%左右投入於作飼料。
2.2 果蔬酶的食品工藝加工
飲料生產的核心技術在於果蔬果汁的穩定性和營養度。通常使用外加矽藻土來沉澱吸附物質, 來減小顆粒半徑和去除影響穩定性的雜質。現在普遍的食品加工工藝常採用酶的催化技術, 如纖維素酶和果膠酶等使果蔬汁的渾濁物沉澱, 酶技術可以改變工藝, 降低生產成本。果蔬中的'VC含量和花色苷等有效營養物質也可以通過酶的催化不被破壞。複合酶製劑也極大程度的降低了果汁的渾濁程度。酶的適當選取, 還能提高果蔬汁的色澤保留程度, 提高原生態生產效應。
3 酶技術的研究進展
3.1 酶的廣泛應用
葡萄糖氧化酶也是最近一段時間以來改良效果比較好能提高麵粉品質的酶之一。它的作用機理就是講葡萄糖氧化生成H202和葡萄糖酸。過氧化氫能夠轉換出蛋白中的二硫鍵後者氧化麵筋蛋白中的巰基生成二硫鍵, 緊密麵筋之間的框架組織結構, 此類酶能使麵粉的筋道跟足, 提升口感。此外, 固定化葡萄糖氧化酶也被廣泛應用。
醃製肉質品後期的油臘香味的產生也來源於肉製品發酵酶的作用, 比如蛋白酶和脂肪酶都能將分散的氨基酸轉化為活性中間體, 具有一定的風味而使得到的產物具有油臘香味。
谷氨酞胺轉胺酶可促進蛋白質分子或表面發生聚合, 不同氨基酸的空間排列方式及摺疊空間方式使得蛋白質的立體三維性增強, 活性差異也很大, 可以使食品的彈性增加, 保溼型也極高。
3.2 酶技術的展望
隨著工藝水平的提高, 酶的實用性也越來越廣, 比如基因工程和克隆技術等領域的發展, 更是需要酶介質等微小載體的作用, 促進反應效率的同時, 達到靶向性的反應方向, 使副產物降低而提高生產水平。再比如, 有的國家通過質粒的重排技術將嗜熱芽孢桿菌蛋白酶的生物活性大大提高了將近十八倍。酶在食品加工行業的廣泛應用也是引導酶技術走向高領域的一個客觀的平臺。
參考文獻
[1]夏文水, 高沛, 劉曉麗, 等.酶技術在食品加工中應用研究進展[J].食品安全質量檢測學報, 2015 (2) :568-574.
[2]江正強, 楊紹青.食品酶技術應用及展望[J].生物產業技術, 2015 (4) :17-21.
[3]路福平, 劉逸寒, 薄嘉鑫.食品酶工程關鍵技術及其安全性評價[J].中國食品學報, 2011, 11 (9) :188-193.
[4]姚軼俊.生物酶在食品工業中的應用[J].中國糧油學報, 2011, 26 (1) :124-128.