蛋白酶在低值水產品加工中的應用

論文類別:理學論文 > 農林學類論文
論文作者: 郝記明
上傳時間:2010/12/21 11:01:00

  摘要:闡述了蛋白酶的種類,探討了蛋白酶在低值水產品加工方面的應用現狀,分析了其中存在的問題及未來發展趨勢,為蛋白酶在水產品開發方面提出一些有益見解。
  關鍵詞:蛋白酶;種類;低值水產品加工;應用現狀;存在問題;發展趨勢

  AbstractIn this paper,types of protease were expounded,the protease preparation application in low value aquatic product processing was introduced. The key problems in application and the development trend in future were studied so as to put forward some valuable standpoints on protease preparation application in low value aquatic product processing.
  Key wordsprotease;types;low value aquatic product;application status;problems;developement trend
  
  水產品是人類優質蛋白質的主要來源之一,富含人體必需的8種氨基酸,而且數量和比例符合人體需要,屬於完全蛋白質。水產品能夠提供高度不飽和脂肪酸。魚脂肪中高度不飽和脂肪酸EPA和DHA是人體必需的脂肪酸,具有重要的生理作用。水產品還能夠提供豐富的維生素、礦物質和卵磷脂等營養物質。魚類富含人體所需多種維生素和礦物質,對人體的健康成長都有非常重要的意義。魚類(尤其是海產魚)礦物質質量分數較高,為1%~2%。其中磷的質量分數最高,鈣、鈉、氯、鉀、鎂質量分數豐富。低值水產品是指經濟價值較低的一類水產品,主要包括以下2種類型,一種是小魚、毛蝦等價格較低、不便食用的漁獲物;另一種是水產品在進行加工時所產生的下腳料,如對蝦、羅非魚加工中產生的蝦頭及魚排等廢棄物。近年來由於水體汙染和捕撈過度,漁獲物中小魚蝦等低值、低質水產品的比例不斷提高。由於我國水產加工水平較低,水產加工副產品產量極大。隨著人們生活水平提高,已不滿足直接食用低值淡水魚、蝦,迫切需要具有特殊風味的新型水產品方便食品出現,這方面的市場前景廣闊。
  1蛋白酶的種類
  食品加工中使用的種類繁多,並且有不同的分類方法。蛋白酶從來源上分為動物蛋白酶、植物蛋白酶和微生物蛋白酶;從活性集團上分為金屬蛋白酶、巰基蛋白酶、絲氨酸蛋白酶;從作用環境分為酸性蛋白酶、中性蛋白酶、堿性蛋白酶;從應用上也分很多,比如肉制品用、啤酒用等;從剪切集團分內切酶和外切酶2種主要類型,內切酶能夠分解大分子的蛋白質生成多肽,包含短肽及部分功能性肽;外切酶又可稱為肽酶,它從末端開始切割蛋白和肽鏈,釋放出具有特殊功能和風味的氨基酸[1]。在食品蛋白質加工領域,通過使用食品級蛋白酶制劑,改變了使用酸堿所帶來的三氯丙醇等有害物質的水解工藝,避免了水解風味差、含鹽量高、腐蝕嚴重、營養損失大、生產時間長、環境汙染等缺點,從而從人體健康與營養、對環境友好的角度來進行食品蛋白質加工,作為綠色天然的蛋白酶,可以從現代生物學、蛋白質組學、食品營養學等多個學科角度,為人類提供美味、可口的蛋白質加工產品。根據產品特點及酶資源情況,蛋白酶在水產品中的使用方法也是多種多樣的。最常用的就是加入商業酶制劑,特點是使用方便,便於控制,但生產成本比較高[2];也可以通過直接加入蛋白酶豐富的產品的方式來提供蛋白酶[3],特點是就地取材,成本低,但會將蛋白酶源的食品特性帶入,可能產生不利影響;還可以利用食品內源蛋白酶進行水解,特點是節約成本,但時間相對較長[4]。
  2蛋白酶在低值水產品加工中的應用現狀
  2.1提取蛋白質
  提取蛋白質的方法應該根據其特點來選擇,常用蛋白質提取方法有水溶液提取法、有機溶劑提取法及酶法提取方法等。稀鹽和緩沖系統的水溶液對蛋白質的穩定性好,溶解度大,是提取蛋白質最常用的溶劑。水溶液提取蛋白質要註意溫度、pH值和鹽濃度的控制,防止蛋白質變性。一些和脂類結合比較牢固或者分子中非極性側鏈較多的蛋白質,不溶於水、稀鹽溶液、稀酸或稀堿中,可用乙醇、丙酮或丁醇等有機溶劑,它們具有一定的親水性,還有較強的親脂性,是理想的提取脂蛋白的提取液,但必須要在低溫下操作。酶法提取蛋白質是對食品原料中的蛋白質進行有限水解,使蛋白質從其他成分中遊離出來,然後再進行分離。酶法提取的蛋白質與食品原料中的蛋白質有很大區別,除了蛋白質外,產物中含有較多的肽類及氨基酸成分。液化食用魚蛋白易溶於水,富含蛋白質。它的溶解特性(如可溶性、可濕性、彌散性和溶解速度)優於糖和奶粉,可用於制作魚糊、調味品、人造牛奶、人造肉類制品和蛋白質飲料。使用蛋白酶水解魚肉漿即可獲得食用魚蛋白,采用這種方法可避免營養素的損失,避免產生臭味和微生物危害,提高產品的感官質量[5]。
  2.2提取生物活性物質
  利用蛋白酶水解作用,將水產品蛋白質分解,活性物質遊離出來後,再進行分離。利用水產品提取生理活性物質是目前研究熱點之一。主要的生理活性物質包括生物活性肽、多糖類及EPA和DHA等高度不飽和脂肪酸。吳紅棉等[6]人從珠母貝肉酶解液中分離出糖胺聚糖,經動物試驗證明具有抗腫瘤活性。Liu等[7]利用胰蛋白酶從金槍魚頭中提取EPA和DHA。采用酶法從低值水產品中提取活性肽更是目前研究熱點,先後從魚、蝦、貝等原料中分離出來降血壓肽(ACEI)、高F值寡肽、谷胱甘肽(GSH)[8-10]。制備活性肽的方法很多。目前有酸水解法、化學合成法、基因重組法及酶法。酸水解法工藝簡單、成本低,但因氨基酸受損嚴重、水解難控制而較少應用;化學合成法采用液相或固相化學合成法可制取任意需要的活性肽,但因成本高、副反應物及殘留化合物多,生理活性不穩定等因素而制約其發展;基因重組法采用DNA重組技術制取活性肽,目前還處在試驗階段;酶法生產活性肽產品安全性極高,生產條件溫和,水解易控制,可定位生產特定的肽,成本低,已成為最主要的生產方法。
  3存在的問題
  3.1酶工業的發展
  隨著我國食品工業的迅猛發展以及食品市場的不斷繁榮,人們對食品質量及安全的要求不斷提高,食品健康及衛生安全問題也越來越引起人們的重視。在食品行業,蛋白質的深加工占據了很大的比例,曾經普遍使用的酸堿水解法因存在食品安全和產品質量差等原因,使其產品在應用上受到很大的限制。隨著生物技術和生物工程的應用與發展,純天然無毒害的酶法生產,因其具有天然無毒、不含氯丙醇、生產條件溫和、成本低和產品質量上佳等優點,已成為了大勢所趨。近30年來,我國酶制劑工業獲得了較快發展,但與發達國家相比,還有較大差距。在全世界有名的酶制劑企業中,丹麥NOVO公司牢牢占據著龍頭地位,占有50%以上市場份額,傑能科公司其次,占25%左右市場份額,其他各國酶制劑生產企業分享余下的25%市場份額。我國酶制劑工業主要差距表現在以下幾個方面:提取工藝和裝備落後,產品雜質多、質量;產品結構不合理,影響酶制劑行業發展及應用領域開拓;科研開發投入不足,設備閑置率高,行業效益低下。近幾年,我國酶制劑企業在提高產品質量方面也取得了較大進步。如南寧龐博生物工程有限公司通過在國內建立了首條采用生物工程技術、膜分離技術及真空冷凍幹燥技術的高活力木瓜蛋白酶生產線,克服了過去直接熱風烘幹法生產的粗酶雜質多、色澤差、微生物超標、酶活力低、噴霧幹燥法酶活損失大、水溶性相對較差、酶活穩定性也較差等缺點,其所生產的木瓜蛋白酶酶活力(超過350萬U/g),超過國外同類產品質量水平。 免費論文下載中心 http://www.hi138.com

  3.2安全性評價
  隨著經濟發展和生活水平的提高,人們對食品質量及安全的要求不斷提高,食品健康及衛生安全問題也越來越引起人們的重視。食品加工中酶制劑的安全性也引起人們的關註。食品加工中所用的蛋白酶除了從動植物提取之外,目前約有60 %以上的酶制劑已用基因改良菌株生產。食品用酶制劑管理是按照是品添加劑管理的。酶本身雖是生物產品,比化學制品安全,但酶制劑並非單純制品,其主要的潛在危險包括培養基殘留物、無機鹽、防腐劑、稀釋劑等;在生產過程中還可能受到沙門氏菌、金黃葡萄球菌、大腸桿菌之汙染;菌種培養過程中可能會產生生物毒素。為保證產品絕對安全,對原料、菌種、後處理等道道工序都要嚴格把關。生產場地要符合MP要求,酶制劑產品的安全性符合聯合國糧農組織(FAO)和世界衛生組織(WHO)食品添加劑專家委員會(JECFA)對酶制劑來源安全性的評估標準。
  3.3產物分離困難
  酶法生產活性物質的下遊技術主要包括分離、精制和分析試驗。由於目標活性物質在生產反應體系中含量甚微,傳統分離技術往往無能為力,必須采用吸附分離、色譜分離、超濾膜分離、反滲透等現代分離技術和脫色、脫臭、脫苦等提純精制技術。尤其是苦味直接影響食品的風味和口感,往往決定了活性物質的應用前景,因此脫苦技術研究日盛。研究發現,蛋白質酶解液中的苦味主要來自於苦味肽——由某些疏水基因及疏水性氨基酸構成的苦味物質。要脫苦則必須使這些堿性氨基酸從苦味上解放出來。應用微生物直接脫苦效果好,很有發展前景,如端肽酶能從線性肽鏈的末端移去若幹個氨基酸分子,使苦味肽的苦味減輕,對於完整的環形結構的蛋白質大分子,端肽酶無法發揮作用,必須先用內切酶切斷肽鏈,再用端肽酶脫苦。通常將內切酶與端肽酶聯合使用,以水解疏水性氨基酸殘基及脯氨酸構成肽鏈的端肽酶脫苦作用最有效。由於肽酶價格昂貴,限制了其在食品工業上的應用。乳酸菌、釀酒酵母等微生物的內源酶中存在著廣泛的肽酶譜系,同樣具有較好的脫苦作用,且價格低廉、來源廣泛,具有發展前景。
  4發展趨勢
  世界能源日益減少,而人口卻在不斷增加,水資源和糧食日見短缺。人類對環保意識的加強,使得工業界用酶來改革傳統工藝的需求更為迫切。因此,提高酶的產量,降低生產成本,開發酶的新品種、新用途更是當務之急。基因工程、蛋白質工程的發展,為酶制劑工業發展創造了有利條件。通過技術攻關,獲得活力高、專一性強、產品風味好的酶制劑;提高分離純化技術,獲得純度高、活力穩定的生物活性物質,並且降低生產成本,使酶制劑行業為食品工業及改善人民生活做出更大貢獻。
  5

參考文獻


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