脂肪酶是一種三?;视王;饷?,它可以催化甘油三酯分解成甘油二酯、甘油單酯、甘油和脂肪酸,是一類特殊的酯鍵水解酶,脂肪酶以氨基酸為基本組成單位,一般只有一條多肽鏈,催化活性僅決定于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。脂肪酶存在于動(dòng)物、植物和微生物中。作為一種生物催化劑,脂肪酶具有一般催化劑高效性、高選擇性、反應(yīng)條件溫和等共同優(yōu)點(diǎn),是綠色環(huán)保的催化劑,對于生化、食品等生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)發(fā)展,有著非常重要意義。
脂肪酶在焙烤食品中的應(yīng)用
消費(fèi)者的食品安全和健康意識(shí)隨著焙烤食品工業(yè)的快速發(fā)展而日益增強(qiáng),從而對面粉及其制品提出了愈來愈高的要求。我國小麥由于品質(zhì)參差不齊,要想達(dá)到焙烤食品工業(yè)的要求,就要在面粉后處理中添加食品添加劑,來彌補(bǔ)面粉品質(zhì)的不足。酶作為一種生物制品,在面粉改良中,具有顯著的優(yōu)越性:酶本身就是活細(xì)胞產(chǎn)生的活性蛋白質(zhì),不會(huì)留下有毒的物質(zhì);酶的催化作用具有高度的專一性,一種酶只對一種底物起作用,如淀粉酶只能催化淀粉的水解,而對蛋白質(zhì)則無效。它能夠提高面制品的烘焙品質(zhì)、改善面包質(zhì)地、延長制品的貨架期。
關(guān)于脂肪酶對面團(tuán)強(qiáng)筋作用的機(jī)理,一種研究認(rèn)為:因?yàn)槊娣壑械闹痉謽O性脂質(zhì)和非極性脂質(zhì),面團(tuán)中的強(qiáng)極性脂如磷脂,利于面筋網(wǎng)絡(luò)的形成,非極性脂質(zhì)甘油三酯,則損害面團(tuán)的筋力結(jié)構(gòu)。脂肪酶作用于甘油三酯阻止了其與谷蛋白的結(jié)合,從而起到增筋作用。另外,甘油三酯的水解有利于磷脂的形成,使面筋網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)。從而提高了面團(tuán)的筋力,改善了面粉蛋白質(zhì)的流變學(xué)特性,增加了面團(tuán)的強(qiáng)度和耐攪拌性,以及面包的入爐急脹能力,使其組織細(xì)膩均勻,包心柔軟,口感更好。
脂肪酶在食用油脂工業(yè)上的應(yīng)用
脂肪酶可以催化酯交換、酯轉(zhuǎn)移、水解等反應(yīng),所以在油脂工業(yè)中廣泛應(yīng)用。如1,3-特異性脂肪酶可酶促酯交換反應(yīng),將棕櫚油改性為代可可酯。代可可酯是生產(chǎn)巧克力的原料,價(jià)格甚高,而棕櫚油價(jià)廉,因此這一工藝受到重視,已開展了較多工作。
酶促油脂水解 將油脂與水一起在催化劑作用下生成脂肪酸和甘油的反應(yīng)叫油脂水解反應(yīng)。它在脂肪酸與肥皂工業(yè)上廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的油脂水解反應(yīng)使用無機(jī)酸、堿及金屬氧化物等化學(xué)物質(zhì)作為催化劑,需要高溫、中高壓、長時(shí)間及設(shè)備耐腐蝕的條件,其成本高、能耗大、操作安全性差,而且產(chǎn)物脂肪酸顏色深或發(fā)生熱聚合,不適用于熱敏性油脂,而以生物酶作催化劑的酶促水解則正好克服上述缺點(diǎn),而且可以具有選擇性,因此有利于減少副反應(yīng)、提高目標(biāo)產(chǎn)品脂肪酸的質(zhì)量。
酶促酯交換 將一種酯與另一種脂肪酸或醇或酯混合并伴隨酰基交換生成新酯的反應(yīng)叫酯交換反應(yīng)。傳統(tǒng)的酯交換工藝采用的是化學(xué)方法,常用的催化劑是金屬鈉或氫氧化鈉、無機(jī)酸等。如果用非特異性脂肪酶來催化甘三酯的酯交換,也會(huì)得到與化學(xué)法酯交換類似的結(jié)果。然而,如果使用1,3-定向脂肪酶作為催化劑,?;倪w移與交換則限制在1-位和3-位上。這樣就能生產(chǎn)出化學(xué)法酯交換所無法得到的特定目標(biāo)產(chǎn)物,這正是酶促酯交換法具有的獨(dú)特魅力之處。利用1,3一定向脂肪酶催化油脂進(jìn)行定向酯交換這個(gè)特性,有實(shí)際意義的應(yīng)用是利用廉價(jià)油脂經(jīng)過改性而生產(chǎn)珍貴油脂,當(dāng)前在油脂工業(yè)上研究最多也最有研究價(jià)值的是類可可脂的生產(chǎn)。
生物精煉——酶促酯化 在食用油脂精煉工藝中,由于毛油中通常含有較高的游離脂肪酸(FFA),故需采取措施進(jìn)行脫酸以提高油脂品質(zhì)。通常采用的脫酸方法有化學(xué)堿煉法和物理精煉法。近10年來,一種高新技術(shù)——生物精煉(酶促酯化),主要包括酶促FFA酯化。應(yīng)用于高酸值油脂的脫酸,已引起了有關(guān)學(xué)者的關(guān)注。
在乳品工業(yè)中應(yīng)用脂肪酶
在乳品生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生雙重影響,一方面,由于脂肪酶對乳脂肪的分解,會(huì)造成鮮奶在儲(chǔ)藏過程中產(chǎn)生苦味,造成乳粉在保存過程中質(zhì)量劣化,會(huì)使干酪制品產(chǎn)生不愉快的風(fēng)味。在酸乳制品中,酶解產(chǎn)生的游離脂肪酸還會(huì)抑制一些發(fā)酵劑的生產(chǎn)。另一方面,通過應(yīng)用脂肪酶在乳品中進(jìn)行乳酯水解,可進(jìn)一步增強(qiáng)干酪、奶粉、奶油的風(fēng)味,促進(jìn)干酪的成熟,改善乳制品的品質(zhì)。脂肪酶還可以加強(qiáng)奶粉和奶酪的風(fēng)味、縮短成熟期、對乳脂和奶油進(jìn)行脂解改性等,其中脂肪酶作用于乳脂產(chǎn)生游離脂肪酸,進(jìn)而形成有揮發(fā)性的異戊醛、二乙酰、3一羥基丁酮等呈味物質(zhì),改善了奶酪味,并產(chǎn)生特殊香味。
未來展望
我國固定化酶的研究起步較晚,當(dāng)前,由于固定化酶的方法過于復(fù)雜,效率低、成本高,或使用了有毒的化學(xué)試劑而不符合食品加工所必須滿足的經(jīng)濟(jì)和安全的標(biāo)準(zhǔn),所有這些都限制了固定化脂肪酶技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用,但隨著生物技術(shù)以及材料、化工等各相關(guān)學(xué)科的發(fā)展,隨著酶品種的開發(fā),酶固定化技術(shù)的研究以及相應(yīng)生物反應(yīng)器的使用,脂肪酶對促進(jìn)食品工業(yè)的發(fā)展具有重要作用。
(駱曉敏 霍麗斯)