蛋白酶在食品加工中的应用进展研究

何林玲 何贝 张霞

（武汉轻工大学食品科学与工程学院，湖北武汉430023）

蛋白酶在食品加工中的应用进展研究

何林玲*何贝 张霞

（武汉轻工大学食品科学与工程学院，湖北武汉430023）

综述了蛋白酶的性质和作用机理及其在食品加工中的应用的进展研究，阐述了目前蛋白酶在食品加工中的应用，提出了有待进一步研究的问题，并对其在食品中的应用前景进行了展望。

蛋白酶；食品加工；作用机理；应用；进展

蛋白酶是一种重要的工业酶制剂，可以催化蛋白质和多肽的水解，广泛存在于果实、植物茎叶、动物内脏和微生物中。在食品加工中，催化食品蛋白质降解的酶有3种不同的来源：内源蛋白酶、微生物分泌的蛋白酶和人为添加的蛋白酶制剂。食品加工过程中，比较重要的蛋白酶应用包括蛋白质的水解反应、转蛋白反应和交联反应。

1 蛋白酶的作用机理

在蛋白酶的催化作用下，蛋白质分子中肽链断裂（即酰胺键断裂），生成肽键长度较短的肽分子或游离氨基酸，但是普通的蛋白酶催化反应并不能确切反映蛋白酶对蛋白质催化水解时的实际反应过程。根据酶催化反应的理论可知，在反应过程中有酶-底物中间体形成，即在蛋白质分子发生肽键裂解反应前，酶是通过与底物之间的作用来改变反应途径的，但不改变反应的始态和终态，这样降低了水解反应的活化能，使得反应在较温和的条件下以较快的速度进行。

在蛋白酶水解过程中，蛋白质分子是蛋白酶催化反应的底物，所生成的肽分子本身也可以成为酶催化反应的底物，所以反应一般是连续进行的。此外，由于在反应体系中水的量一般很大，因此反应的趋势是生成大小不等的肽分子片段。但当反应中底物或者是其他氨基酸的量很大时（例如在Plastein反应条件下），则在最后一步反应中不是水分子进攻酶-肽片段，而是由体系中存在的其他肽片段或氨基酸进攻酶-肽片段，此时发生蛋白质的合成反应，肽片段或氨基酸同另外的一个片段通过酰胺键结合，新生成的肽分子与原来的肽分子在结构、性质等方面都显著不同。

2 蛋白酶在食品加工中的应用

2.1 蛋白酶在乳品工业中的应用

凝乳酶在乳品工业中的应用最为常见。干酪生产的第一步是将牛奶用乳酸菌发酵制成酸奶，再加凝乳酶水解κ-酪蛋白，在酸性环境下，使酪蛋白凝固，再切块加热压榨熟化而成。以前所用凝乳酶均取自小牛，现在绝大部分的动物酶已由微生物酶所代替。凝乳酶已成为仅次于淀粉酶的大宗商品，凝乳酶的本质是酸性蛋白酶，凝乳作用强而蛋白分解作用弱，在一定程度上使酪蛋白分解形成苦味。现在用基因工程的方法将牛凝乳酶原生成基因植入大肠杆菌，已经表达成功，用发酵法已可生产凝乳酶。

碱性乳蛋白酶是一种丝氨酸蛋白酶，其含量随泌乳期的延长而增加。碱性乳蛋白酶相对分子质量约为81 000，分子结构中含有多个双硫键，其能够催化水解的化学键一般为由赖氨酸、精氨酸的羧基形成的肽键，专一性类似于胰蛋白酶。此酶能水解β-酪蛋白产生疏水性更强的κ-酪蛋白，并且也能水解α-酪蛋白产生λ-酪蛋白，但不能水解κ-酪蛋白，乳球蛋白变性后对它存在抑制作用。在奶酪成熟过程中，碱性乳蛋白酶参与乳蛋白质的早期水解作用。此外，由于碱性乳蛋白酶对热较为稳定，它对经过超高温处理的牛乳的凝胶作用也有贡献。

2.2 蛋白酶在酿酒工业中的应用

酿酒工业中蛋白酶的应用较为常见的是在啤酒的生产中。啤酒在保藏中经常发生混浊现象，产生混浊的原因：一是微生物污染（比较少见），二是在低温下啤酒中产生化学反应（比较多见）。由化学反应产生的混浊物质主要由蛋白质（15%～65%）和多酚类化合物（10%～35%）构成，此外还有少量的碳水化合物和其他的物质。减少啤酒混浊现象的一个有效方法是添加一些蛋白酶以除去啤酒中的蛋白质，经过木瓜蛋白酶的处理，啤酒样品经过Sephadex G-25凝胶过滤，所得到的不同组分再利用Folin试剂进行分析，可以明显地看出相对分子质量较大的蛋白质部分减少，同时伴随着游离氨基酸量的增加。一般在啤酒巴氏杀菌之前加入蛋白酶，经常使用木瓜蛋白酶。由于木瓜蛋白酶具有较高的耐热性，因此啤酒经巴氏杀菌后，酶活性仍有残存的可能。在啤酒生产过程中，当过滤除去酵母后，啤酒中已不存在蛋白酶的活性。

近年来开始研究用固定化木瓜蛋白酶处理啤酒，使啤酒中的蛋白质降解以减少混浊现象的出现。

2.3 蛋白酶在肉类加工中的应用

蛋白酶在肉类加工中的重要作用是改善组织、嫩化肉类，以及转化废弃蛋白成为供人类食用或作为饲料的蛋白浓缩物。肉类中存在着一定数量的胶原蛋白质，胶原蛋白质中的交联数目和强度随动物年龄的增加而提高，这可能是导致肉类质量下降的原因。肉类嫩化剂的主要成分是蛋白酶和盐，其中使用最多的蛋白酶是木瓜蛋白酶，最近已有米曲霉等微生物蛋白酶用于肉类产品的嫩化。虽然在蛋白酶的作用和嫩化剂的效力之间的关系方面作了很多的研究工作，但是仍然有许多理论问题没有搞清楚。

另外，蛋白酶还可用于生产牛肉汁、鸡汁等以提高产品收率。此外将酸性蛋白酶在中性条件下处理解冻鱼类，可以脱除鱼腥味。

2.4 蛋白酶在低值水产品加工中的应用

低值水产品虽然其本身的经济价值较低，但是其蛋白质含量非常高，开发前景很大。用蛋白酶法从低值水产品中提取的蛋白质不同于食品原料中的蛋白质，产物中含有较多更容易被人体吸收的肽类及氨基酸成分。另外，蛋白酶的溶解性如可湿性、可溶性、弥散性等高于糖和奶粉的溶解性，在鱼糊、调味品、人造牛奶、蛋白质饮料和人造肉类制品等的制作中都有广泛的应用。使用蛋白酶水解方法可减少营养素的流失，避免微生物的危害，这就使得产品的营养价值和感官质量有了很大的提高。

2.5 蛋白酶在烘焙食品加工中的应用

在面包生产加工过程中，应用蛋白酶可以改变面筋性能。蛋白酶的作用是形成面筋的三维网状结构，其作用主要表现在面团发酵过程中。尽管蛋白酶的种类有很多，切断肽键的位置也不同，但在面筋中的作用都是一样的，可将它分解成相对分子量较小的物质，从而使面团的黏度降低。因此添加适量的蛋白酶，可得到黏性适中的面团，同时可以缩短面团调制时间。由于面团的弹性降低，使发酵时面筋的网孔变得细密，面筋的膜变薄，加工出来的面包紧密均匀，触感柔软。此外，在面包烧烤过程中，蛋白酶失活基本不发挥作用，但是面团发酵过程中生成的氨基酸会与糖发生焦糖化反应，这使得面包外皮色泽得到改善同时还增加面包香味。

另外，在硬脆饼干的生产加工中，用到细菌蛋白酶或霉菌蛋白酶，其对面筋蛋白质的作用是不可逆的。蛋白酶可以改善饼干面团黏弹性，使面团不撕展，容易下压成很薄的片状，同时使其在烘焙时保持平整而不卷边。

2.6 蛋白酶在茶饮料中的应用

目前蛋白酶在茶饮料中的应用不是很多，有学者研究表明，木瓜蛋白酶可以使茶叶中的可溶性蛋白质被分解，这样使氨基态氮含量增加，茶汁的鲜味感增强，茶汁的风味也有了明显的改善。由于现在低糖和无糖茶饮料得到大家的推崇，这就要求在口感上更接近茶原始风味，因此开发高香、鲜醇干爽、无沉淀的茶饮料产品是未来发展的重要方向。

2.7 蛋白酶在调味品中的应用

以大豆和麸皮为原料的发酵酱油前发酵都要通风制曲，菌种的质量和制曲的工艺是影响原料利用率的关键因素。优质的曲种和先进的制曲工艺，以及酶制剂的应用，可大大提高原料的利用率。中国采用米曲霉3.042、3.951为多，米曲霉生长过程中产生丰富的蛋白酶，有中性蛋白酶、酸性蛋白酶和碱性蛋白酶，有利于豆粕中的蛋白质降解成氨基酸，赋予酱油特殊的香味，但对酱油鲜味起重要作用的是中性蛋白酶和酸性蛋白酶。其中酸性蛋白酶，更加有利于蛋白质的降解，因酱醅呈酸性，适合于酸性蛋白酶的水解条件。这样既有利于提高原料的利用率，又有利于增进酱油的香味。

2.8 蛋白酶在其他豆制品中的应用

大豆加工产品是人类植物蛋白质的重要来源，尤其是豆奶，占饮料市场的一大份额。此外，还利用大豆生产水解蛋白，用于肉类加工中，如生产各种风味的火腿肠。生产豆奶产品时，添加酶制剂可脱腥脱苦，蛋白酶和果胶酶可提高成品率，使蛋白质和脂肪的含量明显增加，风味也得到改善。

3 结束语

随着生物技术的发展，人们对蛋白酶在食品中的应用进行了系统的研究，利用其在食品中的特殊性质来改善食品的功能和价值。目前，蛋白酶已大量投入到各个食品行业的应用中。纵观蛋白酶的研究开发状况，目前已得到高效性、专一性和产品风味好的酶制剂，同时提高其分离纯化技术，降低其生产成本，获得高纯度的生物活性物质，使酶制剂在食品加工中得到更加广泛的应用。相信随着技术的不断革新，蛋白酶的发展将会为食品工业及改善人民生活做出更大的贡献。

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Research on application progress ofprotease in food processing

HE Linling*HE Bei ZHANGXia
（College offood science and engineering，Wuhan polytechnic university，Hubei Wuhan 430023，China）

The properties ofprotease,mechanismand its application in food industryhave been reviewed.Applications ofprotease in food processingat present were explored.The problems to be further studied and its application prospect in food were put forward.

protease；food processing；mechanism；application；progress

TS201.2+5

A

1673-6044（2014）01-0012-03

10.3969/j.issn.1673-6044.2014.01.004

*何林玲，女，1990年出生，武汉轻工大学食品科学与工程学院研究生在读。

2013-11-26

修回日期：2013-11-28