酶制劑在食品加工、保鮮與檢測中的應(yīng)用

趙夢然，呂 航，王 騰

（中檢科（北京）測試技術(shù)有限公司，北京 100000）

自我國第一個專業(yè)酶制劑生產(chǎn)廠投入使用以來，我國酶制劑應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴展，目前已涉及食品、化工、農(nóng)業(yè)等多個領(lǐng)域。其中在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在食品加工、食品保鮮與食品檢測等環(huán)節(jié)。區(qū)別于傳統(tǒng)食品添加劑，酶制劑具有高效性與專一性，可有效提高食品安全性。目前我國已批準(zhǔn)使用的酶制劑有6 大類，包括α-淀粉酶制劑、β-葡萄糖酶等，將其適量添加于食品加工與保鮮過程中可提高食品加工與保鮮效果，降低使用化學(xué)添加劑可能產(chǎn)生的危害。

1 酶制劑概述

1.1 內(nèi)涵

酶制劑是一類具有酶特性的活性物質(zhì)，主要用于催化食品生產(chǎn)加工各環(huán)節(jié)的化學(xué)反應(yīng)，改良食品加工方式，改善食品口感與風(fēng)味，延長食品保質(zhì)期，以提高食品生產(chǎn)效率與食品質(zhì)量，保障食品安全。目前我國已批準(zhǔn)使用的酶制劑包含6 類，在使用時需符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，適量添加，避免因過量或不規(guī)范使用出現(xiàn)食品安全問題。

1.2 特征分析

酶制劑主要作用于食品加工保鮮與檢測，是利用酶的專一性、高效性催化食品生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)的特異性化學(xué)物質(zhì)，可改善食品的口感、外觀等，進而滿足人們對食物的更高需求。同時，酶制劑可延長食品保質(zhì)期，降低食品的氧化變質(zhì)、腐敗，也可利用酶制劑進行食品檢測，提高食品檢測效率。酶制劑的特征包括專一性、高效性與作用條件較溫和。專一性指利用酶制劑參與食品生產(chǎn)加工過程時，同一屬性的酶能且只能對同一類物質(zhì)發(fā)生催化反應(yīng)；高效性指酶制劑可降低反應(yīng)活化能，提高反應(yīng)速率，研究表明酶制劑催化效率約高出無機催化劑的107倍。大多數(shù)酶為蛋白質(zhì)，高溫、強堿強酸可能破壞酶活性，因此酶的作用條件一般較溫和，應(yīng)用于食品加工保鮮時可避免對食品結(jié)構(gòu)造成損傷，破壞食品口感。

1.3 應(yīng)用價值

酶制劑在食品領(lǐng)域中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在食品生產(chǎn)加工、食品保鮮與食品檢測等多個方面。在食品加工與保鮮方面，酶制劑區(qū)別于化學(xué)食品添加劑，從生物體中提取，相對安全無毒，是基于原有酸堿法形成的新型技術(shù)，具有高效性與專一性等優(yōu)勢。同時，酶制劑的應(yīng)用可結(jié)合食品生產(chǎn)加工與保鮮需求進行再研發(fā)，并在食品生產(chǎn)加工中投入使用，降低生產(chǎn)成本，提高食品生產(chǎn)加工效率，改善食品風(fēng)味與外觀；也可在一定程度上提高食品質(zhì)量，推動食品種類的研發(fā)，促進我國食品行業(yè)迅猛發(fā)展[1]。在食品檢測中，目前已廣泛應(yīng)用的PCR 技術(shù)、ELISA 技術(shù)均有各自優(yōu)勢，結(jié)合了酶的特異性、高效性、專一性，可實現(xiàn)對食品的大批量檢測，包括農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、重金屬、生物毒素、致病菌、過敏原以及真?zhèn)舞b別等檢測，降低食品檢測成本，提高食品檢驗檢測效率，減少食源性疾病的發(fā)生率，切實保障我國食品安全。

2 酶制劑在食品加工中的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展，酶制劑在食品加工中的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，包括啤酒生產(chǎn)、果蔬加工與烘焙食品等。利用酶制劑可實現(xiàn)對食品加工過程的有效控制，提高食品生產(chǎn)速率，改善加工制品的風(fēng)味與品質(zhì)。

2.1 啤酒生產(chǎn)

隨著人們生活水平的提升，在解決基本溫飽問題后，人們逐漸重視食品安全、食品品質(zhì)與食品風(fēng)味。啤酒作為人們生活中的飲品，發(fā)展前景良好。為進一步滿足人們對啤酒的需求，如新鮮、低熱量、口感豐富、泡沫細(xì)膩等，相關(guān)企業(yè)認(rèn)識到酶制劑在啤酒生產(chǎn)加工中的優(yōu)勢，進而投入適量酶制劑以提高啤酒質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。一般用于啤酒生產(chǎn)加工的酶制劑包括淀粉酶、葡萄糖氧化酶、α-乙酰乳酸脫羧酶、葡聚糖酶與葡萄糖苷酶等。淀粉酶主要催化原輔料中的淀粉物質(zhì)，保證收率，促進啤酒加工過程中糖化過程的順利進行；葡萄糖氧化酶可減少啤酒中殘留的溶解氧，達(dá)到延長啤酒保質(zhì)期的作用；α-乙酰乳酸脫羧酶可加快啤酒釀造效率，縮短啤酒成熟周期；葡聚糖酶與葡萄糖苷酶均用于降低啤酒中麥芽汁的黏度，保證啤酒清澈，品相良好[2]。

2.2 果蔬加工

果蔬加工制品種類繁多，包括果蔬汁、果蔬干、果脯、罐頭以及各種果蔬提取物等?；诿傅膶Ｒ恍砸约懊复呋磻?yīng)過程較溫和，在果蔬加工中酶制劑除了可提取果蔬中的果膠外，也常用于生產(chǎn)加工果汁，或進行果蔬的軟化與硬化。

提取果膠一般添加原果膠酶。水果中存在不溶性果膠與可溶性果膠，其中未成熟果實中的不可溶果膠隨果實成熟可逐漸轉(zhuǎn)化為可溶性果膠。基于原果膠酶可直接與水果中的果膠發(fā)生反應(yīng)，因此利用酶制劑提取果膠方法簡單，同時可減少生產(chǎn)污染，降低生產(chǎn)成本。目前，一般利用黑曲霉、枯草桿菌等生產(chǎn)原果膠酶，用于蘋果、胡蘿卜、葡萄皮中的果膠提取。

果蔬汁制品因其豐富的營養(yǎng)價值與美妙口感深受人們喜愛。為滿足人們對果蔬汁的要求，如色澤瑩潤、口感細(xì)膩等，企業(yè)一般在生產(chǎn)加工過程中添加粥化酶，提高果蔬粉碎率、果汁產(chǎn)生率，進而促進果汁殘渣的過濾等。粥化酶屬果膠酶、淀粉酶、（半）纖維素酶等混合物，主要用以催化果蔬中果膠、淀粉、纖維素、半纖維素物質(zhì)，提高果蔬汁生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本[3]。此外，其也可進行酶法脫苦。在生產(chǎn)加工橙汁時添加橙皮苷酶、檸檬酸A-環(huán)內(nèi)酯脫氫酶等，可去除橙汁中苦味物質(zhì)，包括檸檬苦素類似物與橙皮苷等，給人以豐富口感。

果蔬中的軟化與硬化處理需利用加壓滲酶促使果膠酶穿過植物細(xì)胞壁或在細(xì)胞空隙間起催化作用，實現(xiàn)對果蔬的軟化與硬化。例如，在加工橘子、桃子罐頭時添加酶制劑，可提高水果罐頭的口感。同時，在腌制蔬菜時添加酶制劑可防止蔬菜軟化，提高蔬菜脆性，如腌蘿卜、腌黃瓜等。

2.3 烘焙食品

烘焙食品生產(chǎn)加工中為提高成品外觀與口感效果，一般須在加工過程中添加食品添加劑。例如，面粉強筋劑、增白劑等屬于化學(xué)添加劑，長期食用含有此類化學(xué)添加劑的食品可能對人體健康造成損傷。而真菌淀粉酶、脂肪酶、葡萄糖酶等酶制劑可代替這一類物質(zhì)，利用酶制劑獨特的分子結(jié)構(gòu)，改善面團內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高面團蓬松度與筋度；也可實現(xiàn)對面粉的增白[4]。同時，酶制劑的應(yīng)用可延長烘焙食品保質(zhì)期，緩解食品的氧化變質(zhì)與腐爛。

3 酶制劑在食品保鮮中的應(yīng)用

區(qū)別于傳統(tǒng)食品保鮮劑，如苯甲酸、丁基羥基茴香醚等，酶制劑主要從動物、植物、微生物中提取，相對安全無毒。同時，基于酶制劑的專一性，可實現(xiàn)對食品的保鮮，常用于乳制品、肉制品、釀造酒、水產(chǎn)品等保鮮貯存。酶制劑的應(yīng)用可抑制食品氧化、曼拉德褐變反應(yīng)、降解蛋白質(zhì)、滅菌保鮮，以延長食品貨架期[5]。

3.1 溶菌酶

溶菌酶屬水解酶，也稱為胞壁質(zhì)酶，顧名思義其主要作用于細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)，通過對細(xì)胞壁中糖苷鍵、肽聚糖β-1,4 糖苷鍵的水解作用，促進細(xì)菌死亡。溶菌酶本身具備一定的穩(wěn)定性，特指在鹽水、糖水等環(huán)境中，可呈現(xiàn)較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，且耐熱、耐酸，可加強食品保鮮效果。區(qū)別于傳統(tǒng)食品添加劑中的防腐劑，溶菌酶可在蛋清、蘿卜等生物中提取，安全無毒，且無副作用，常用于水產(chǎn)品、肉制品、烘焙制品等的防腐，同時溶菌酶作用時無需加熱，避免了高溫殺菌過程可能對食品風(fēng)味的破壞。此外，溶菌酶可直接作用于人體腸道中的腐敗菌，增強人體抵抗力，促進嬰幼兒腸道中的雙歧乳酸桿菌繁殖，減少嬰幼兒積食[6]。

3.2 葡萄糖氧化酶

葡萄糖氧化酶主要作用于食品中的葡萄糖，通過對食品中氧的去除達(dá)到延長食品保質(zhì)期的目的?；谄咸烟擒彰傅膶Ｒ恍裕勺鳛槭称繁ｕr中的良好抗氧化劑，防止食物氧化變質(zhì)，延長食品保質(zhì)期?，F(xiàn)階段葡萄糖氧化酶在食品保鮮中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在蛋制品、果汁制品、奶制品、咖啡及肉制品中，具體包括去除蛋中的葡萄糖，避免蛋制品在儲存期間變質(zhì)；柑橘類果汁制品的脫氧，避免儲存中色澤變化，影響食物外觀特性；奶粉、咖啡、肉制品等中，葡萄糖氧化酶可直接作用于葡萄糖，避免食物褐變。此外，由于酶制劑的專一性，在啤酒加工保鮮過程可避免與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，也常用葡萄糖氧化酶延長啤酒貨架期。

4 酶制劑在食品檢測中的應(yīng)用

受酶的高效性與專一性影響，酶制劑在食品檢測中的應(yīng)用具有高靈敏性與快速性，可實現(xiàn)對特定物質(zhì)的快速、高效檢測。同時可進行多次檢測，降低食品檢測成本，一般用以對食品中特殊酶活性成分進行測定，檢測食品安全與品質(zhì)。酶制劑用于食品檢測時無需顯示劑，檢測方法相對簡單，一般在適宜溫度下即可發(fā)生催化反應(yīng)，可有效縮短檢測時間，提高檢測效率。目前應(yīng)用酶制劑進行食品檢測的方法主要包括PCR 技術(shù)與ELISA 技術(shù)。

4.1 PCR 技術(shù)

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)指在DNA 聚合酶催化下，通過變性、退火、延伸等步驟，體外復(fù)制出與母鏈模板DNA 互補的子鏈，具有特異性、快速性、重復(fù)性好等優(yōu)點。但由于DNA 聚合酶不耐高溫，已經(jīng)研究出耐熱DNA 聚合酶，且可在90 ℃以上高溫存活。PCR技術(shù)在食品檢測中最早用于轉(zhuǎn)基因食品的檢測，如外源基因、外源蛋白檢測等，目前已經(jīng)延伸至食源性致病菌檢測（如沙門氏菌、單核細(xì)胞增生李斯特氏菌、大腸桿菌等）與真?zhèn)舞b別檢測中。

4.2 ELISA 技術(shù)

ELISA 技術(shù)屬生物酶檢測技術(shù)的一種，利用酶的特異性與專一性，實現(xiàn)酶學(xué)與免疫學(xué)相結(jié)合[7]。ELISA 技術(shù)主要通過抗原與抗體的結(jié)合，使抗原或抗體與酶連接形成酶標(biāo)抗原或抗體，并與底物（顯色劑）產(chǎn)生顏色反應(yīng)，實現(xiàn)對抗原與抗體的定性分析，具有準(zhǔn)確性高、檢測效率快、判斷結(jié)果具有客觀標(biāo)準(zhǔn)、可進行大批量檢測等優(yōu)點。目前ELISA 技術(shù)常用于食品中的農(nóng)藥殘留、獸藥殘留、生物毒素、轉(zhuǎn)基因、過敏原、重金屬、（非）食品添加劑及其活性物質(zhì)檢測以及真?zhèn)舞b別等多個方面。

5 結(jié)語

隨著我國社會經(jīng)濟發(fā)展，人均消費水平不斷上升，人們在重視食品安全的同時，提出了對食品的種類、外觀、口感等的要求，強調(diào)在保障食品安全的基礎(chǔ)上，加快食品生產(chǎn)加工研究，滿足現(xiàn)階段人們對食品的需求。相較于化學(xué)食品添加劑，酶制劑具有安全無毒，且具有酶的一般特性的特點，被廣泛用于食品生產(chǎn)加工、食品保鮮與食品檢測等環(huán)節(jié)，可進一步提高生產(chǎn)與檢測效率，延長食品貨架期。但目前我國酶制劑在食品領(lǐng)域的應(yīng)用尚未完善，仍需加強對酶制劑的生產(chǎn)與應(yīng)用研究，促進酶制劑在食品加工保鮮與檢測中的技術(shù)發(fā)展，減少食源性疾病的發(fā)生率，提高我國食品安全，保障人們身體健康。