前沿——酶技术在乳品研究中的应用


背景

随着乳牛业和乳品工业的迅猛发展,原料奶和乳制品产量大幅度提高,乳制品花色品种极大丰富,质量也有了质的飞跃。高新技术如基因技术、酶技术、微生物技术、高压技术、冷杀菌技术等在乳制品生产中的应用也越来越广泛。


酶是活细胞产生的具有催化功能的蛋白质,它参与生物体内各种生物化学反应过程。与传统的化学法如酸法加工食品相比,酶技术展现其独特魅力,它克服了化学法中产生的有害副产物,为食品加工提供更健康、环保、安全有效的解决方案。这些特点比传统的化学反应具有较大的优越性。在食品工业中,酶可以取代许多化学制剂,从而使生产更加天然高效。

酶技术在乳品研究中的应用


一、概述

牛奶是最完美的食物,提高乳类的摄入量是保证充足钙质摄人量的良好来源。中国营养学会在新的膳食指南中向全国居民推荐“ 常常饮乳及其乳制品” 作为提高全民营养状况的一个重要方面。


在国内约有90 % 的成年人存在乳糖不耐受现象,食用低乳糖奶制品是解决乳糖不耐受的有效方法之一。现在人们已开发利用了不同来源的乳糖酶来生产乳糖降解奶制品。对牛奶进行乳糖酶处理的方法是将乳糖酶直接混入巴氏灭菌牛奶中。在存放过程中,因水解作用乳糖可转化为葡萄糖和半乳糖。制造低乳糖水解乳可以提高奶香味、甜度及营养价值;在发酵乳中应用可以加速反应和提高发酵效率,使发醇乳具备特有的乳香风味,相对延长产品的货架期;应用于炼乳中可使乳糖在浓缩时避免乳糖结晶使产品口感细腻增加甜度,减少蔗糖的用量抑制细菌从而改善品质。

二、酶技术在乳品研究中的最新进展


  1.乳糖的修饰降解,防止乳糖不耐受的发生

乳糖是牛乳中主要碳水化合物,也是哺乳婴儿的能量供应和保证大脑发育的半乳糖的重要来源,乳糖可以促进钙的扩散输送作用而有利于吸收,并且有整肠效果。如不能很好降解就会产生一系列的乳糖不耐受症状。乳糖不耐受症自身消化系统不能将牛乳中的乳糖降解成可以直接被机体血液吸收的葡萄糖和半乳糖,主要是由于机体肠粘膜细胞不能产生足够的乳糖酶将乳糖分解造成的,因此乳糖不耐受实际上是乳糖酶缺乏症。乳糖酶缺乏是广泛存在的世界性问题,实际上在亚洲人和非洲人发病现象更普遍。


全球乳糖不耐症发生率

图 全球乳糖不耐症发生率(来源:维基百科)


2.水解乳蛋白质,防止牛奶过敏反应的发生

牛奶蛋白过敏对某些特定的人群特别是先天性过敏患者而言是非常严重的问题。临床症状主要表现为血管神经性水肿、荨麻疹、遗传过敏性皮炎、呼吸症状、急性腹痛、腹泻、呕吐和过敏反应。乳球蛋白或酪蛋白,它是某些特殊人群的過敏原,由于具有免疫原性的蛋白质,能够避开肠道黏膜上皮细胞中存在的免疫球蛋白,而被吸附于肠道黏膜上,并产生免疫系统的动作,由此引发部分婴幼儿和成年人对牛乳的过敏性反应,引起皮疹及哮喘等症状。


用筛选的蛋白酶,经水解而获得的肽类不仅提高了其消化吸收性,而且把具有抗原的决定部位的片断进行水解,则显著降低了其抗原性,从而可防止牛乳过敏。乳蛋白质酶解产物与游离氨基酸混合物相比,具有风味好、吸收率高、渗透压低等优点,一般采用酶解处理与热处理或超滤处理协同作用的方法制备低过敏性酪蛋白和乳清蛋白水解产物。热处理对牛奶蛋白质的免疫原性有轻微的影响,但热处理可以影响乳蛋白质的构型,提高蛋白水解酶与底物的接触机会,得到低过敏性蛋白质水解产物。

 

3.乳中含有多种具有抗菌活性的成分,有着多重功效。

如免疫球蛋白、乳铁蛋白、乳过氧化物酶和溶菌酶,这些成分可以防止奶牛乳房炎的发生、抑制原料乳及乳制品贮藏过程中微生物的生长,但仅在一定时间内有效,其中乳过氧化物酶是防止微生物污染的主要物质,每个乳过氧化物酶分子含有一个铁原子,乳过氧化物酶本身无抑菌活力,与过氧化氢、硫氰酸盐共同组成的天然抗菌体系,即所谓的乳过氧化物酶系统具有抗菌、防腐作用。乳过氧化物酶能抑制革兰氏阴性菌(包括大肠杆菌和沙门氏菌菌株)和革兰氏阳性菌。其抑菌效果与5H 值、温度和细菌数有关。乳过氧化物酶体系的抗菌特性在动物生产和临床医学中的应用也越来越多。如活化原料奶自身的乳过氧化物酶系统可延长其保质期;向原料奶中添加硫氰酸钠可防止牛奶腐败;向牛奶替代品中添加乳过氧化物酶取代抗生素可以防止耐药性的发生。
  

   酶制剂在食品工业中的应用越来越广泛,尤其在乳业及乳品工业中的应用更是异军突起。随着基因工程等新技术的发展,酶工程应用潜力有望进一步发挥。展望末来,酶制剂这种源于自然界自身的清洁技术在寻找创新、有经济效益和利于环保的方法,为遍及全球的工业问题提供解决方案方面有着广阔的应用前景。 


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