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生物酶制剂(简介)

发布日期 2014-6-13  人气:595

关键词:生物酶制剂
摘要:酶制剂是指从生物中提取的具有酶特性的一类物质,主要作用是催化食品加工过程中各种化学反应,改进食品加工方法。中国已批准的有木瓜蛋白酶、α—淀粉酶制剂、精制果胶酶、β—葡萄糖酶等6种。酶制剂来源于生物,一般地说较为安全,可按生产需要适量使用。

酶制剂是指从生物中提取的具有酶特性的一类物质,主要作用是催化食品加工过程中各种化学反应,改进食品加工方法。中国已批准的有木瓜蛋白酶、α—淀粉酶制剂、精制果胶酶、β—葡萄糖酶等6种。酶制剂来源于生物,一般地说较为安全,可按生产需要适量使用。


1. 酶制剂 - 基本介绍
 
 
酶制剂是一类从动物、植物、微生物中提取具有生物催化能力的蛋白质。其应用领域遍及轻工、食品、化工、医药、农业以及能源、环境保护等方面。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。中国酶制剂自1965年建立的第一个专业酶制剂生产厂——无锡市酶制剂厂,至今已有37个年头。目前全国共有100余家生产企业,年生产能力超过40万吨,产量达到32万吨,产品品种达到20余种,近20年间年产量的平均增长率超过20%。据有关部门统计,2001年各种酶制剂产品的出口量为4812吨,出口额为2807万美元。但整体而言与国外发达国家先进水平相比仍存在很大的差距和问题,主要表现在产品品种少,结构不合理;生产规模小,生产水平低,产品质量差;开发能力差,精细化程度低。在今后的发展中需要注重“生产集中,应用广泛”,要多品种,规模化生产。

 

2.酶制剂 - 实际运用
酶制剂在谷物食品行业中的应用来源于西方对面包的改良。从1991年淀粉酶被用于烘焙行业至今,国外酶制剂公司先后开发并上市了脂肪酶、木聚糖酶及麦芽糖淀粉酶等多种酶制剂用于谷物食品加工的各个应用领域。酶制剂的应用已经从面包烘焙拓展到面粉改良、馒头加工及其他面食制品领域,并因其天然、安全性及明显的使用效果而被更多的业内生产者使用。酶制剂在中国面制品市场中应用起步较晚,国内面食制品改良剂生产厂家才刚刚开始认识到要应用生物酶制剂,因此市场潜力巨大。小麦中含有小麦面筋蛋白质,约占面筋干重的85%以上,其中主要是麦胶蛋白和麦谷蛋白。当面粉加水和成面团的时候,麦胶蛋白和麦谷蛋白按一定规律相结合,构成像海绵一样的网络结构,组成面筋的骨架,其他成分如脂肪、糖类、淀粉和水都包藏在面筋骨架的网络之中,这就使得面筋具有弹性和可塑性。麦胶蛋白的二硫键主要是在分子内部形成,通过分子内二硫键或次级键作用形成绳索状结构,为面团提供延伸性和流动性,但筋力不足。麦谷蛋白的二硫键主要是在分子间形成,其亚基通过分子间二硫键的交叉联结,形成的纤维网状大分子聚合物,即面筋复合体,为面团提供弹性,筋力强,面筋结构牢固,但延伸性差。蛋白酶不仅能使蛋白质降解,缩短面筋形成时间,而且能够增进香味。

复合酶制剂淀粉是面粉中的主要成分,占70%—75%,在面团中是填充在面筋网络中,使面团具有稳定的流变特性,在成品中起到支撑食品体系作用,形成不同食品的感官特性和不同的保鲜性。淀粉分为直链淀粉和支链淀粉。淀粉酶的主要底物是破损淀粉和可溶性直链淀粉,由于破损淀粉吸附着面团中相当数量的水,破损淀粉的水解在保持面团的流变学特性方面有着重要作用。淀粉水解将导致结合水损失,当结合水损失较少时,面团变软,这被认为是正效应;如果结合水损失过多,将生成大量的糊精而使得面团变黏。α-淀粉酶水解淀粉产生糊精,β-淀粉酶水解淀粉产生麦芽糖,而β-淀粉酶作用产生的麦芽糖主要取决于α-淀粉酶对破损淀粉的作用,葡萄糖淀粉酶水解淀粉产生葡萄糖,麦芽糖和葡萄糖对于酵母代谢非常重要,加入适量的淀粉酶,可以促进发酵过程并缩短发酵时间。其次,α-淀粉酶使糊化淀粉水解为糊精,糊精会干扰淀粉的结晶,降低由淀粉和蛋白质的交联作用所引起的固化,对面包的保鲜有积极的影响。另外,淀粉酶水解淀粉产生的低聚糖,在面包烘焙过程中可以和蛋白质发生美拉德反应,导致面包褐变,使面包具有好的颜色。木聚糖虽然在小麦粉中的含量一般为1.5%—2.5%,但对小麦粉的性质却影响很大。原因在于木聚糖的主链是D-吡喃木糖以β—1,4键相结合形成的木聚糖高分子长链。大部分木聚糖是异型多糖,主链含有不同的替代糖残基或者在侧链上有多种替代糖基。木聚糖由于本身的结构特性,使得不溶性木聚糖具有强吸水性,水溶性木聚糖的强持水力和氧化形成凝胶等。在面团形成和发酵过程中,木聚糖和蛋白质、淀粉等高分子物质一起形成包含气泡的稳定面团结构。木聚糖酶能水解高分子木聚糖长链的糖苷键,使其长链变短,其水解率达65%,从而使不溶性木聚糖的吸水率下降,改善面团的操作性能。木聚糖酶用于提高面食制品的品质在欧美国家已经广泛应用于生产面包。面粉中的脂肪含量较少,通常为2%左右。由于小麦中脂肪主要分布在胚芽及糊粉层中,因此面粉精度高脂肪含量较低,加工精度低脂肪含量较高。面粉中所含的微量脂肪在改善面粉筋力方面有着密切的关系,面粉在储藏过程中脂肪受脂肪酶的作用产生的不饱和脂肪酸可使面筋弹性增大,延伸性和比延伸性变小,筋力增强。脂肪酶酶解面团中的油脂成分生成单甘酯等乳化剂,对面包的体积、组织结构、保鲜等都有积极的作用。

酶制剂小麦品种高达6000多种,但面粉品质不高,用于专用粉生产的面粉大多需要进口小麦进行复配。如果仅从小麦品种遗传育种方面达到面粉改良的目的话,由于受到气候条件限制太多,稳定供应还不太现实,因而添加改良剂对面粉改良是目前最好的捷径。年消费面粉约9000万吨,大部分用于加工主食馒头等,加上现在面包的消费量也在逐渐加大,因此研究用生物酶产品提高馒头、面包品质有着广阔的市场前景。[1]


3.酶制剂 - 存在问题点


一、饲用酶制剂生产和应用之间缺乏沟通
饲用酶制剂的生产属于发酵工业。酶制剂工业过去主要是生产工业用酶制剂,如用于食品、纺织、洗涤剂等的酶制剂,而对饲用酶制剂的应用和市场特点不甚了解。另一方面,饲用酶制剂应用方面对酶制剂工业产品的种类及特点也缺乏了解。例如酶制剂工业能提供哪些适合于饲用的单酶或复合酶品种,产品对饲料高温制粒的稳定性及对胃酸的稳定性如何,等等。

二、现有酶测定方法不能完全适用于饲用酶制剂酶活的测定
工业酶活检测方法规定的检测温度、pH不一定是动物体内酶发挥作用的环境温度和pH。如工业用木聚糖酶活检测温度规定为50℃和pH为5.3,而动物体温为40℃左右,酶在体内起催化作用的部位--小肠pH为6.0左右。因此,如用现行工业酶的测定方法检测饲用酶,就可能影响不同品牌饲用酶制剂酶活的横向比较。即用工业酶检测方法检测具有最大酶活的产品,不一定在畜禽消化道内具有最大酶活。

三、饲用酶制剂生物学评价试验方法不够规范
如有的企业,饲用酶制剂产品饲养效果试验不仅试验动物数量少,而且不设重复组,显然不符合饮料生物学评价原则,其试验结果也就缺乏说服力。

4.酶制剂 - 解决方法

一、加大科技投入,发酵、生物技术和饲料、营养方面的专家进一步加强合作,不断研制出适合于饲料原料和市场特点的饲用酶制剂新产品,以推动饲用酶制剂的生产和广泛应用。

二、制订饲用酶制剂检测方法标准。

三、规范饲用酶制剂生物学评价试验方法。通过以上努力,使酶谱优化、酶活稳定、饲喂效果好、价格合理的饲用酶制剂优质产品在市场竞争中能够等到更大的推广。

5.酶制剂 - 注意事项
 
 
一、酶制剂应纳入配方成本计算
生物工程生产的微生物植酸酶,可以降解植酸盐,释放可利用的磷、钙、能量和蛋白质等,释放的磷、钙和其他养分的数量,在推荐水平下呈线性增加。植酸酶添加水平超过500FTU/kg的添加量时,养分的释放会持续提高,但单位植酸酶的释放量趋于下降。因此超推荐水平添加植酸酶,在经济上是不合算的。β-葡聚糖酶和戊聚糖酶能有效地降解饲料中某些原料所含有的β-葡聚糖和戊聚糖。这2种水溶性非淀粉多糖是抗营养因子。这些抗营养因子能结合大量的水分,使消化道流体的粘度增加。降低营养底物与消化道内源酶的作用,致使营养成分的有效性下降。β-葡聚糖酶和戊聚糖酶添加在玉米-豆粕型含抗营养因子较少的日粮中,对动物的生产性能改善作用不明显;添加在黑麦、大麦、小麦为主的日粮中和含非常规饲料原料较多的日粮中,对动物的生产性能改善作用较大。同一添加量随日粮中非常规饲料含量的增加,改善作用更趋明显;同一日粮随酶的添加量的增加,改善作用也更趋明显,但单位酶的改善作用效果下降。无论何种饲料原料,超量添加β-葡聚糖酶和戊聚糖酶经济上也都是不合算的。总之,配制最低成本日粮和计算效益时,应将酶制剂纳入配方成本计算。

二、应考虑影响酶制剂活性的因素


绿色生物复合酶制剂酶制剂本身是一类蛋白质,影响蛋白质的任何因素都会影响酶制剂的活性。酶制剂的活性随温度的升高而增加,但当温度高到一定程度时,又使酶变性而丧失活性。一般酶活性的最适温度为30~45℃,超过60℃时酶会变性,丧失活性。pH对酶活性也有影响,在其他条件不变时,酶在一定的pH范围内活性最高。一般酶活性的最适pH接近于中性(6.5~8.0)。但也有例外,如胃蛋白酶的最适pH为1.5。一碘醋酸、高铁氰化物和重金属离子等可与酶的必需基团结合或发生反应,从而使酶丧失活性。因此在饲料生产过程中一定要注意温度、酸碱性、重金属离子等因素对酶制剂的影响,以求达到酶制剂的最佳使用效果。

三、购买酶制剂应考虑有效含量及价格
市场上酶制剂的种类很多,用户在购买酶制剂时,一定要选择既能保证有效含量,又较便宜的酶制剂,不应只考虑价格便宜,不考虑有效含量。

四、使用酶制剂应考虑饲喂对象
单胃动物应用酶制剂效果明显,草食动物效果不明显。因此草食动物饲料中可不考虑添加酶制剂。

五、应重视酶制剂的质量检验
现在很多饲料检测部门都可检验酶制剂的有效含量。用户在选购时,可把样品送到有关部门检验,以确保购买的酶制剂质量可靠。
 
 
参考资料:
[1]^庞博生物:酶制剂 引用日期:2013-02-03
[2]^和氏璧:食品专用生物酶制剂 引用日期:2013-02-03 www.baike.com。

 

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