食物中的酶

 

一、食品中的酶

 

各种动植物体中都含有多种酶物质，因此酶也是动植物天然食品的组成成分。但是，经过加工以后的食品，酶成分往往已不再具有催化活性，而可以看成纯粹只是一种蛋白质或结合蛋白质物质。在动植物体内，酶虽然十分重要，但含量一般非常少。因此，食品中存在的酶成分一般也都非常少。除动植物体本身特有的酶类外，还有一种外源酶，它对于食品生产是十分重要的。所谓外源酶，是指非动植物体食品中所产生的酶或具有的酶，即是一种外加到食品中的酶物质或含酶制品，其中往往涉及到微生物。微生物的酶对食品来说就是一种外源酶。一般外源酶可以显著地缩短生产过程，并且可以改变食品的性质，获得很好的食品加工效果，有时甚至还可以提高食品的营养价值。目前，外源酶已在许多场合下以工业生产酶制剂的形式应用于食品生产中。

 

但是，值得指出的是，在食品生产加工中使用的酶制品，必须是得到有关管理部门认可的产品。并且必须有经常地检验制度以保证严格的质量标准。随便使用酶制品，有可能在食品中产生有毒的酶促反应产物，造成严重的后果。

 

二、酶的性质

 

从化学本质上来看，酶是蛋白质或者是结合蛋白质。因此酶的性质，在许多方面与蛋白质相似，但是酶还具有另外一些比较特殊的性质。其中，最重要的特性则是作为生物催化剂参与生物化学反应。由于酶的作用，使许多看起来不可能发生的反应，在机体内得以迅速的进行。除了有益的一面外，酶促反应有时也使食品生产出现头痛的问题。目前，一般采用抑制及改变环境条件进行控制。

 

1、酶作用的抑制

 

酶的活性会由于多种因素暂时地或持久地下降，甚至于完全失活。这些因素主要有：

 

①金属离子的封阻。金属离子可以和酶分子的某些键或基团相结合，致使酶活性降低或丧失。例如，银离子结合在酶分子蛋白质部分的巯基上，可以导致酶失活。

 

②相似底物分子的取代竞争，破坏正常的反应过程。

 

③反馈抑制。即在酶促反应过程中，生成的某一产物，通过反馈原理对酶作用的抑制。

 

④有机磷化合物。由于有机磷化合物可以和酶蛋白中的丝氨酸羟基牢固地结合，因而可以主要地抑制某些蛋白酶和酯酶。

 

⑤某些含巯基的酶还可以受过氧化氢、碘化物和胱氨酸的影响，丧失活力。

 

2、温度对酶的作用

 

显然，酶蛋白与温度的关系十分密切。绝大多数酶蛋白在60℃以上就会凝固，丧失活性。根据这一性质，可以在食品生产中通过加热使酶失活，如采用巴氏消毒法、热熏法和漂荡法等，从而延长食品保藏的能力。

 

在一般情况下，每一种酶都存在有一个对应的使其发挥最大活性作用的温度。大多数酶的最适温度范围一般在30～50℃之间。对于某些嗜热微生物，其含有酶的最适温度则往往在50℃以上。一般来说在温度低于50℃时，酶促反应服从速度温度定律，即温度降低，反应速度减慢；温度升高，反应速度加快。并且存在有温度大约升高10℃，则反应速度增加1倍的关系。酶与温度的这一关系，则是冷藏或低温冷冻保藏食品的依据。通过降低食物本身和微生物中酶的活性，在一段时间内就可以有效地防止食物发生腐败。但是由于低温并没有使酶失活，所以在保藏过程中及保藏之后，这些酶仍可以使食品发生不良的变化。

 

3、pH对酶的影响

 

酶的蛋白质本质，使得其也具有两性解离的能力。一般来说，每种酶都存在有一个最适的pH范围。植物酶的最适pH多在4～6.5之间，动物组织酶的最适pH则多为6.5～8。

 

酶作用的最适pH发生变化后，将会使酶促反应速度变慢。在酸性比较强的范围内，酶还会部分地失活，丧失催化能力。

 

4、激活剂对酶作用的影响

 

激活剂是指能提高酶活性的物质，一般为离子和简单有机化合物。常见的离子成分有钾、钠、镁、锌、铁、钙、氯、溴离子，常见的有机化合物有半胱氨酸、谷胱甘肽等。

 

三、重要的酶及其作用

 

1、淀粉酶

 

淀粉酶又称为淀粉分解酶。淀粉酶不仅能水解淀粉分子，对于淀粉的水解产物如糊精、低聚糖等也能发生水解作用。一般来说，常见的淀粉酶主要是α—淀粉酶和β—淀粉酶，在食品生产加中可以用于改进面团的性质。

 

(1) α—淀粉酶 在自然界中分布广泛，动物、植物和微生物中均含有此酶。一般以大麦芽中的含量为丰富。大多数α—淀粉酶需要钙离子提高活性。动物唾液中的α—淀粉酶则以氯离子为激活剂。最适pH约为5～6。在中性环境及有钙离子存在的情况下，具有一定的耐热性。 α—淀粉酶催化淀粉水解时，一般最初的速度都非常快，可以使淀粉分子迅速断裂为较小的分子，从而造成淀粉糊的粘度急速地降低，出现“液化现象”。水解产物大多为麦芽糖和低聚糖。

 

(2) β—淀粉酶 β—淀粉酶主要存在于高等植物中，一般哺乳动物体中不含此酶。其最适pH约为5～6，对热的稳定性因来源而异。β—淀粉酶对粮食的食用品质有很大的影响，如面粉发酵做馒头、烤面包，面粉中需要含有一定数量的β—淀粉酶。

 

2、酯酶

 

酯酶是指能够水解酯键的酶类，主要有脂肪酶和植酸酶。

 

(1)脂肪酶 也称脂肪水解酶，专一性不强。除了能够催化脂肪水解生成甘油和脂肪酸以外，还可以水解一般的酯类。最适温度约为30～40℃，最适pH一般为8左右。

 

(2)植酸酶 也称籽酸酶，可以水解植酸生成肌醇和磷酸。最适温度为55℃，最适pH为 5.2。

 

植酸酶主要存在于小麦、稻米、玉米、豆类以及酵母中，可以催化粮食中的植酸水解，产生人体所需要的重要营养成分肌醇，并且还可以保证人们对食品中钙的吸收利用，因为植酸阻碍机体对钙的吸收。

 

3、蛋白酶类

 

蛋白酶是一类可以水解蛋白质或多肽的酶。一般可以依据其水解蛋白质的方式，进一步划分为内肽酶和外肽酶二类。一般实用的蛋白酶大多属于内肽酶，如动物体内的胃蛋白酶及胰蛋白酶等。另外还有一种存在于植物中的比较典型的蛋白酶，即主要来自于未成熟的木瓜、果实和木瓜树的木瓜蛋白酶，作为肉类软嫩剂，可以促进或加速肉制品的成熟，目前也已运用在食品生产加工中。

 

4、氧化还原酶

 

(1)酚酶 又称多酚氧化酶、酪氨酸酶、多酚酶、儿茶酚氧化酶、甲酚酶、儿茶酚酶。最适 pH为5～7，可以催化酚类物质氧化。酚酶在植物界中存在广泛，是许多蔬菜、水果的切面在空气中迅速变黑的主要原因。

 

(2)抗坏血酸氧化酶 主要存在于植物性食品中，是一种以铜作辅基的氧化酶。可以催化 —抗坏血酸与分子氧发生氧化反应，生成l—脱氢抗坏血酸。

 

(3)过氧化氢酶 广泛存在于动植物体中。催化过氧化氢发生分解，释放出氧。

 

5、磷酸化酶

 

磷酸化酶广泛存在于动物、植物及微生物中。淀粉磷酸化酶是其主要的代表，它可以催化淀粉分子的非还原性末端发生磷酸化。