生物酶制劑在乳及乳制品中的應(yīng)用進(jìn)展

□ 李 毅 劉漢靈 黃 菊 曾吉偉 王 升 玉小金 南寧龐博生物工程有限公司

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生物酶制劑在乳及乳制品中的應(yīng)用進(jìn)展

□ 李 毅 劉漢靈 黃 菊 曾吉偉 王 升 玉小金 南寧龐博生物工程有限公司

摘 要：生物技術(shù)是21世紀(jì)的高新技術(shù)，其中生物酶技術(shù)是重中之重。目前，酶工程發(fā)展迅速，生物酶制劑廣泛應(yīng)用于食品生產(chǎn)，尤其在乳業(yè)及乳品加工中，生物酶制劑的應(yīng)用呈現(xiàn)上升趨勢。筆者綜述了生物酶制劑在新型奶粉、酸奶及奶酪加工、液態(tài)奶以及無抗奶中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：生物酶；新型奶粉；酸奶及干酪；液態(tài)奶；無抗奶

隨著經(jīng)濟發(fā)展，人們對生活品質(zhì)要求越來越高，乳牛業(yè)和乳品工業(yè)得到長足發(fā)展，我國乳制品產(chǎn)量高速增長，品種不斷豐富，各類高新技術(shù)，特別是生物酶技術(shù)等在乳制品生產(chǎn)中的應(yīng)用也越來越廣泛，使乳制品質(zhì)量得到了質(zhì)的飛躍。

生物酶是具有高效催化功能的蛋白質(zhì)，它安全，無毒，具有化學(xué)催化劑無法比擬的作用，近20年來，酶工程發(fā)展迅速，特別是生物酶制劑能有效降低生產(chǎn)成本，使其廣泛用于各種行業(yè)。生物酶制劑應(yīng)用于食品加工，尤其在乳業(yè)及乳品加工中，生物酶制劑的應(yīng)用呈現(xiàn)上升趨勢。本文針對現(xiàn)在乳品中的各個應(yīng)用領(lǐng)域和產(chǎn)品，概述了生物酶制劑在新型奶粉、酸奶及奶酪加工、液態(tài)奶以及無抗奶加工生產(chǎn)中的應(yīng)用。

1 生物酶在新型奶粉加工生產(chǎn)中的應(yīng)用

1.1 母乳型奶粉

我國乳品工業(yè)發(fā)展迅速，嬰兒奶粉是我國乳制品市場上的一個較大品種，2012年中國嬰兒奶粉銷售額為385.18億元，2013年中國國內(nèi)奶粉市場銷售額為600億元。目前，奶粉配方一般是通過模擬母乳進(jìn)行基本營養(yǎng)素設(shè)計，但僅限于模擬母乳微量活性物質(zhì)，而在免疫力方面，嬰兒配方奶粉仍無法替代母乳?，F(xiàn)在國內(nèi)嬰兒母乳喂養(yǎng)率已下降至30%，多以奶粉替代母乳喂養(yǎng)。如何使牛乳接近母乳，特別是在免疫力方面接近母乳，成了急需突破的一個問題。

如表1所示，人乳和牛乳在蛋白質(zhì)、乳糖及脂肪含量上并無太大差別，最大差別之一在于溶菌酶的含量。如表2所示，母乳中的溶菌酶含量約10 ug/100 ml，而牛乳中僅含有微量溶菌酶。溶菌酶是一種非特異性免疫因子，能殺死腸道中腐敗式微生物，增強抗感染力，同時促進(jìn)嬰兒腸道中雙歧乳酸桿菌的增殖，是嬰兒食品必需的添加因子。溶菌酶在歐洲已成為廣泛用于嬰兒食品的一種食品添加劑。將一定量的溶菌酶添加到牛乳及其制品中，能補足其缺乏的抗菌蛋白，減小與人乳的差異，增強嬰兒對病菌等的抵抗力。因此，在牛乳或奶粉中添加一定量溶菌酶，可制成母乳型奶粉，不但具有防腐功效，而且營養(yǎng)增加，有利于嬰幼兒健康成長。

表1 人乳、牛乳及配方奶分營養(yǎng)成分對比（%）

表2 人乳和牛乳的蛋白質(zhì)組成（%）

1.2 低乳糖無腹瀉奶粉

中國膳食指南建議每人每天喝奶500 ml。但由于種族、遺傳以及氣候等諸多因素的影響，相當(dāng)一部分人群飲用牛奶后會腹瀉，即乳糖不耐受。據(jù)統(tǒng)計，全世界各地區(qū)人群中約1 /3至1 / 2的人口存在不同程度的乳糖不耐受。亞州人種乳糖不耐受發(fā)生率甚至高達(dá)93%。

乳糖不耐受是因為人體腸道中缺乏乳糖酶或該酶功能低下。乳糖酶又叫β-半乳糖苷酶，能使乳糖水解為葡萄糖和半乳糖。人體腸道中有足夠的乳糖酶，食入的乳糖就能被分解吸收。到目前為止，奶粉中的乳糖通過乳糖酶將其降解成人體易于消化的單糖或者將乳糖酶直接和乳制品一起食用，都可緩解腹脹，緩解或消除乳糖不耐受癥狀。利用乳糖酶生物酶解新技術(shù)，可將牛乳中4%～10%的乳糖水解和去除。如圖1所示，經(jīng)過酶處理后，70%以上的乳糖都能被水解，以此制成低乳糖奶粉，可緩解腹?jié)q、腹瀉，減輕飲奶后的腸道不適癥狀，讓牛奶中的營養(yǎng)成分更容易吸收。表3中，采用低乳糖奶粉輔助治療兒童腹瀉，止瀉時間和住院時間都比食用普通奶粉的兒童短，可見食用低乳糖奶粉對緩解和治療腹瀉有明顯作用。

1.3 適度水解無過敏奶粉（HA奶粉）

牛奶中含有β-乳球蛋白或酪蛋白，它是某些特殊人群的過敏原。牛奶蛋白過敏臨床癥狀主要表現(xiàn)為血管神經(jīng)性水腫、蕁麻疹、遺傳過敏性皮炎、呼吸癥狀、急性腹痛、腹瀉、嘔吐等過敏反應(yīng)。在發(fā)達(dá)國家，兒童牛奶蛋白過敏患者的比例占0.5%～7.5%。我國中小學(xué)推廣學(xué)生飲用奶的過程中，也有極個別學(xué)生飲奶后出現(xiàn)皮膚過敏發(fā)癢、麻疹等癥狀，還有一些嬰兒在食用奶粉后，出現(xiàn)過敏癥狀。

木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶等蛋白酶可將牛奶中的β-乳球蛋白或酪蛋白水解。如圖2所示，隨著時間的延長，牛奶中的蛋白質(zhì)分子量變小。在蛋白酶的剪切作用下，牛奶中的抗原決定部位的片段被水解，顯著降低了牛奶的抗原性，這樣過敏原就被消除。牛奶水解得到的肽類不僅提高了其消化吸收性，而且可防止牛奶過敏。如圖3所示，水解后的產(chǎn)品成分中，以二、三和四肽的數(shù)量最多，功能肽含量顯著增多，有助于消化、吸收以及強化營養(yǎng)。因此，利用蛋白酶水解技術(shù)，可加工生產(chǎn)適度水解奶粉（HA奶粉），滿足牛奶過敏寶寶及其他牛奶過敏人群的需求。

1.4 老人助消化奶粉

由于老年人腸胃消化能力下降，需要攝入更易消化的乳制品。并且在老年人中，乳糖不耐的人群比例較高。對老年人而言，食用普通奶粉不能解決這一問題，他們必須攝入更易消化和吸收的奶粉，這樣才能滿足每天的營養(yǎng)需求。

圖1 不同酶使用量對乳糖水解率的影響

表3 服用低乳糖奶粉后止泄時間和住院時間對照表

圖2 酶解時間-分子量動態(tài)變化圖

圖3 HPLC法測定肽的分子質(zhì)量分布

生物酶是人體非常重要的營養(yǎng)成分消化吸收強化促進(jìn)劑，人體生理上出現(xiàn)問題或者異常，自身分泌生物酶的能力減弱，如小孩、老人、病人及經(jīng)常出差人士等，不能正常消化吸收，生物酶型營養(yǎng)強化劑能彌補、幫助及強化促進(jìn)營養(yǎng)成分消化和吸收，在人體生理上發(fā)揮重要作用。生物酶酶解技術(shù)可將牛奶中難消化的酪蛋白水解成小分子多肽，水解物易被消化吸收，且具有含氮量高、脂肪低等特點。經(jīng)過乳糖酶酶解處理過的牛奶，其中的乳糖70%都被水解，加入到老年人專用奶粉中，能夠緩解乳糖不耐現(xiàn)象，促進(jìn)老年人對鈣質(zhì)的吸收，降低患骨質(zhì)疏松的概率。這樣可制成老年人專用奶粉，即能更好吸收，又能緩解乳糖不耐受，讓老年人也能安心飲奶。

2 生物酶在酸奶及干酪加工中的應(yīng)用

2.1 酸奶加工

攪拌型酸奶由于工藝問題，在生產(chǎn)、加工與保存期間很容易產(chǎn)生乳清析出、粘度降低等品質(zhì)缺陷，影響產(chǎn)品的消費價值和感官品質(zhì)。谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（TG酶）具有促進(jìn)蛋白質(zhì)交聯(lián)的作用，能改善蛋白質(zhì)的乳化性能，增強物料粘稠度，應(yīng)用于酸奶加工中，可以增加酸奶的堅實度、保持粘度和持水性，有效降低乳清析出，使酸奶在流通環(huán)節(jié)品質(zhì)穩(wěn)定。

2.2 干酪加工

凝乳酶是干酪生產(chǎn)中必不可少的加工助劑，它能使牛奶蛋白凝固，幫助排除乳清。所以干酪生產(chǎn)過程中，凝乳酶對干酪組織結(jié)構(gòu)起到了非常重要的作用，提高其風(fēng)味和營養(yǎng)價值。

谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶用于干酪加工中，能使乳清蛋白和酪蛋白交聯(lián)在一起，減少蛋白質(zhì)流失，可以提高奶酪的得率和質(zhì)量，增加經(jīng)濟效益。此外，溶菌酶在奶酪產(chǎn)業(yè)也被廣泛使用，如溶菌酶在干酪生產(chǎn)中替代硝酸鹽，加入0.001%的溶菌酶，可保持香味物質(zhì)丁酸，防止干酪產(chǎn)氣而變質(zhì)。德國于1995年11月22日發(fā)布了奶酪法規(guī)，批準(zhǔn)使用溶菌酶來避免在半硬奶酪的生產(chǎn)中由厭氧孢子增殖所引起的脹氣現(xiàn)象。

3 生物酶在液態(tài)奶中的應(yīng)用

3.1 液態(tài)舒化奶

由于種族、遺傳以及氣候等諸多因素的影響，相當(dāng)一部分人群飲用牛奶后會腹瀉，即乳糖不耐受。目前，中國人中存在大量乳糖不耐受或者乳糖酶缺乏人群，制約了乳制品市場增長。乳糖酶缺乏癥狀多表現(xiàn)為腹瀉、腹部不適、腹脹、腹痛等。

液態(tài)舒化奶通過無菌添加乳糖酶，其產(chǎn)品可分解牛奶中90%以上的乳糖，使牛奶中的絕大部分乳糖預(yù)先分解成易于吸收的葡萄糖和半乳糖，可以滿足乳糖不耐受者及乳糖酶缺乏者的飲奶需求，從而解決我國人群健康飲奶問題。

3.2 液態(tài)奶保鮮

溶菌酶可應(yīng)用于液態(tài)奶的防腐及保鮮，可以有效延長保存期，尤其適用于巴氏殺菌奶。由于溶菌酶具有較強的抗熱性，也可適用于超高溫瞬間殺菌奶，添加量為300～600 ppm，添加方法為包裝前添加。

4 生物酶應(yīng)用于生產(chǎn)無抗奶

全世界奶牛業(yè)生產(chǎn)中普遍存在牛奶中抗生素殘留的問題，這是因為在治療奶牛疾病時往往會用到抗生素藥物，導(dǎo)致抗生素殘留在奶牛體內(nèi)，并通過代謝轉(zhuǎn)移到乳腺、牛奶中?？股貢种迫槔疑a(chǎn)必需的乳酸菌的生長，但危害不局限于此，正常人長期飲用“有抗奶”，易被動接受、積累抗生素，不僅對抗生素產(chǎn)生耐藥性，影響到疾病的預(yù)防及治療，抗生素過量也易造成人體生理紊亂。

溶菌酶能破壞細(xì)胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡糖之間的β-1，4糖苷鍵，進(jìn)而造成細(xì)胞壁破裂。它對人體細(xì)胞安全無毒，對革蘭氏陽性菌、枯草桿菌等具有很好的殺滅作用，能清理腸道中有害的腐敗球菌，增加抗感染力。溶菌酶具有抗菌消炎、增強免疫力的作用，可應(yīng)用于奶牛乳房腺的治療，這樣就可以不使用抗生素或者少用抗生素。

內(nèi)酰胺酶可以破壞牛奶中殘留的青霉素類、頭孢菌素類等抗生素，減少抗生素在人體內(nèi)的殘留，有益于人體健康。

5 結(jié)語

綜上所述，生物酶制劑及其技術(shù)在乳品和乳品工業(yè)中的應(yīng)用廣泛，既可以用于生產(chǎn)各種新型奶粉，還可以改善傳統(tǒng)酸奶及干酪加工工藝，更能治療奶牛乳房炎。利用生物酶技術(shù)改良過的乳制品更適合人類食用，并且更健康。展望末來，生物酶技術(shù)和生物酶產(chǎn)品將會在乳品行業(yè)中擁有廣闊的應(yīng)用前景。

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