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谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2007-07-10
核心提示:正確使用TG,充分發(fā)揮TG的作用 TG作為一種新型的酶制劑,在食品工業(yè)中的應(yīng)用剛剛起步,但其優(yōu)越的性能已受到越來越多的關(guān)注,一股TG熱已由日、美、歐等少數(shù)發(fā)達(dá)國家逐步蔓延開來。 對致力于發(fā)展中國食品工業(yè),提升國產(chǎn)食品質(zhì)量的諸多人士,很多人都想急切地了解如何使
     正確使用TG,充分發(fā)揮TG的作用
  TG作為一種新型的酶制劑,在食品工業(yè)中的應(yīng)用剛剛起步,但其優(yōu)越的性能已受到越來越多的關(guān)注,一股TG熱已由日、美、歐等少數(shù)發(fā)達(dá)國家逐步蔓延開來。
  對致力于發(fā)展中國食品工業(yè),提升國產(chǎn)食品質(zhì)量的諸多人士,很多人都想急切地了解如何使用TG,相當(dāng)多的一些學(xué)者研究人員正在研究TG在食品的應(yīng)用問題。
  以下筆者對如何正確使用TG,充分發(fā)揮TG作用這一問題談一些自己的看法與建議:
  1.TG的最適pH為6~7,所以使用時應(yīng)盡量使TG使用的環(huán)境在pH6~7之間,最好不要超過5~8的范圍。
  2.TG的活性在40℃保持穩(wěn)定,在超過40℃之后逐漸減弱,對于反應(yīng)時間10分鐘的最適溫度是50~55℃,隨著反應(yīng)時間的延長,最適反應(yīng)溫度也會降低,而溫度高時由于食品尤其是魚、肉、乳制品等食品容易發(fā)生變質(zhì),所以反應(yīng)溫度的確定,是所有因素中最為關(guān)鍵也最難確定的因素,在保證產(chǎn)品品質(zhì)的前提下,它直接影響到TG的添加量及其催化反應(yīng)所需時間長短,一般地,對于魚肉等低油易變質(zhì)的產(chǎn)品所選反應(yīng)溫度都較低(1~10℃),而相應(yīng)反應(yīng)時間較長(2~12小時以上),一般來說,反應(yīng)溫度不高于40℃。
  3.作用對象。首先TG的作用對象是蛋白質(zhì),催化的是其中“可反應(yīng)”的谷氨酰胺殘基發(fā)生反應(yīng),所以蛋白質(zhì)的含量及其中“可反應(yīng)”的谷氨酰胺殘基含量對TG的作用效果都有很大影響,也就是說并不是所有的蛋白質(zhì)或含蛋白質(zhì)的食品都是TG的良好底物。其次,要發(fā)生反應(yīng)還需有賴氨酸殘基的存在(否則TG的作用只能是改變蛋白質(zhì)的溶解性及與之相關(guān)的性質(zhì)),即“可反應(yīng)”的賴氨酸殘基的含量對TG的交聯(lián)反應(yīng)也有很大影響。
  常見的TG的良好底物有牛奶中的酪蛋白及其鈉鹽,肉中的明膠及肌球蛋白、大豆蛋白中的11s球蛋白及7s球蛋白,所以為了取得很好的交聯(lián)效果,可在作用對象中適當(dāng)加入TG的良好底物,其中最常用的酪蛋白酸鈉及明膠以及廉價的大豆蛋白,這里需要特別提出的是: 
  (1)有些蛋白質(zhì)可通過采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄈ槊附饧訜嶙冃螀s是本身含谷氨酰殘基和/或賴氨酸殘基比較多,只是由于空間結(jié)構(gòu)等關(guān)系,它們不能被TG所催化反應(yīng),通過酶解或加熱變性后這些殘基就會暴露出來,變成“可反應(yīng)”的殘基,如小麥中的面盤蛋白、乳清蛋白等。
 。2)可由選擇地加富含可反應(yīng)的谷氨酰殘基或賴氨酰殘基的蛋白質(zhì)殘多肽,如谷氨;蛸嚢彪模匝a(bǔ)充作用
  對象中相關(guān)氨基酸殘基的不足。4.創(chuàng)造無氧環(huán)境。由于TG是一種帶有半胱氨酸活性中心的SH酶,而SH-基團(tuán)的氧化會使酶失去活性,故在加工中應(yīng)用時必須盡可能地保持酶的活力,使TG的作用效果更為理想。為了達(dá)到這一目的,首先可在酶添加至酶反應(yīng)結(jié)束前保持真空環(huán)境,如采用真空攪拌,攪拌后即充填成形,其次在食品中加入含硫基SH-的物質(zhì)如谷胱甘肽(包含有谷胱甘肽的酵母提取物)和半胱氯酸。再次,在食品中加入葡萄糖氧化酶及其底物葡萄糖,阻斷氧氣與TG反應(yīng),防止破壞TG。
  這里需要強(qiáng)調(diào)的是:(1)在面制品中不能使用含溴酸鉀的面粉或面制品。(2)硫基保護(hù)劑及葡萄糖氧化酶、葡萄糖可直接包含于TG酶制劑。
  5.根據(jù)不同的產(chǎn)品、不同的加工工藝,通過實驗確定TG添加量! ∮捎赥G的作用對象、作用環(huán)境及食品的生產(chǎn)工藝的差異,甚至目的產(chǎn)品的特性不同,因而決定了TG的添加量的不同。應(yīng)該說應(yīng)根據(jù)食品加工過程中應(yīng)用的原料、輔料的百分比、TG作用的溫度及時間加工工藝,甚至加工成本及產(chǎn)品的性價比來確定TG的最佳添加量。而且TG催化反應(yīng)的特殊性也要求TG的添加量不宜太小,更不宜太大,因為TG催化的過度反應(yīng)會使TG的使用效果適得其反,加量過大,不僅造成浪費也達(dá)不到應(yīng)用的效果。
  一般來說,由于TG的價值較高,一般企業(yè)使用時都希望少加TG,為了達(dá)到這一目的,首先要從原料、輔料這方面考慮。(1)原料中是否有足夠量的“可反應(yīng)”的谷氨酰胺殘基和賴氨酸殘基,如果沒有,則應(yīng)加適當(dāng)輔料以補(bǔ)足;(2)原輔料是否易于變質(zhì),如易于變質(zhì)則需多加TG,以縮短TG所需的反應(yīng)時間(當(dāng)然低溫較長時間反應(yīng)也可使TG的添加量適當(dāng)減少,但受設(shè)備、廠房等的限制,反應(yīng)時間也不能太長),相反,如原輔材料不易變質(zhì)則可采用較高溫度反應(yīng),如面制品可在25~40℃間反應(yīng),這樣可以少加TG。(3)TG作用時pH應(yīng)控制5~8之間。
  其次,要從加工藝這方面來考慮,選擇合適的加工溫度和時間,如原輔料不易變質(zhì),則應(yīng)采用較高溫度、較長時間反應(yīng),以減少TG的添加量。另外,在加工過程中也可考慮兩步走,即先低溫(0~10℃)反應(yīng)一段時間,再高溫(35~40℃)反應(yīng)一般時間(這種工藝可考慮在滅酶前緩慢升溫),當(dāng)然也可先高溫再低溫,這種工藝尤其是在先用蛋白酶、淀粉酶等處理原料后再加TG時可以采用。
通過優(yōu)化原輔材料的百分比和優(yōu)化工藝可以將TG的添加量降至最低。通過優(yōu)化實驗,我們可以將蕎面中的TG的添加量由0.3%~0.5%降至0.05%以下,而TG的催化反應(yīng)效果仍十分理想。
6.滅酶過程必不可少。
  由于TG酶在低溫0~10℃下仍具有較高的活性,而TG的過度反應(yīng)會影響產(chǎn)品品質(zhì),所以不管是高溫制品還是低溫制品都必須有滅酶的步驟,由于TG較易失活,70℃15分鐘內(nèi)或80℃1分鐘內(nèi)即可失活,所以在絕大多數(shù)情況下滅酶都不是另增的步驟,但必須要注意到:
  (1)升溫速度的差異(尤其是小試放大時)也會影響酶的作用效果;
  (2)在酸奶等低溫產(chǎn)品(不經(jīng)高溫殺菌的產(chǎn)品)中,尤其要考慮到TG添加方式和添加量。
  7.立足實際開發(fā)應(yīng)用。
  由于TG的作用范圍廣,應(yīng)用效果明顯。將它應(yīng)用于食品,真正達(dá)到了安全、高效、增加營養(yǎng)、改善品質(zhì)、改進(jìn)結(jié)構(gòu)、延長產(chǎn)品的貨架期等效果。所以自1993年食品工業(yè)用的TG投放市場以來,發(fā)展十分迅速,應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,據(jù)報道,1995年該酶制劑的銷售額就近20億元,2000年TG已成日本第二大工業(yè)用酶,2000年日本公司在美國又新建TG的生產(chǎn)企業(yè)。
  雖然我國于2001年7月1日起將TG作為新增補(bǔ)品種,列入食品添加劑行列,但我國已有數(shù)十所高校和科研機(jī)構(gòu)(包括企業(yè)研究所)在進(jìn)行TG生產(chǎn)、開發(fā)、應(yīng)用研究,且取得了一系列的成果,目前已有多家國內(nèi)知名企業(yè)在使用TG,但更多的企業(yè)仍停留在了解和研發(fā)階段。其中,可喜的是,泰興市一鳴精細(xì)化工有限公司與無錫輕工大學(xué)(現(xiàn)江南大學(xué))合作,成為我國從事TG的研究、開發(fā)、應(yīng)用提供了極大的便利。
  但總的說來,我國無論在TG的研究還是在TG的應(yīng)用方面與日、美、歐等發(fā)達(dá)國家還有較大差距,集中表現(xiàn)在研究投入不足、力量分散、缺乏交流、研究與應(yīng)用脫節(jié)等方面。
  現(xiàn)階段隨著我國人民物質(zhì)生活的進(jìn)一步提高,人們對食品的品質(zhì)、風(fēng)味、安全等方面越來越關(guān)注,高質(zhì)量的肉制品、魚制品、奶制品、豆制品、面制品以及低鹽、低脂的保健肉制品正越來越受到人們的青睞。將不同來源的動物、植物的蛋白質(zhì)結(jié)合在一起非常符合國人的口味。
  國家“十五”期間也相繼出臺了一系列的政策法規(guī),促進(jìn)食品加工企業(yè)的發(fā)展,促進(jìn)食品質(zhì)量的提高,把對食品安全的重視提高到了前所未有的高度;一些有毒有害的食品添加劑也相繼禁止生產(chǎn)、停止使用。這給食品生產(chǎn)企業(yè)提供了前所未有的發(fā)展機(jī)遇,具有戰(zhàn)略眼光、注重產(chǎn)品中的質(zhì)量、努力開發(fā)新工藝、新產(chǎn)品的食品生產(chǎn)企業(yè)得到了國家產(chǎn)業(yè)政策、地方扶持政策的支持而迅速發(fā)展壯大。
  TG的應(yīng)用給食品科技工作者、食品生產(chǎn)企業(yè)開拓了新的思路,為生產(chǎn)高質(zhì)量的新型食品,解決食品生產(chǎn)中的問題提供了一種新方法、新技術(shù),應(yīng)該積極開發(fā),著力推廣,廣泛使用。
 
 

 

 
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