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DEN酶科学跟生活相关的乳制品工业用

在乳制品工业中使用的酶主要有:

凝乳酶:制造干酪;

乳过氧化物酶:牛奶消毒;

溶菌酶:添加在婴儿奶粉中;

乳糖酶:分解乳糖;

脂肪酶:黄油增香。

今天我们讲一下,凝乳酶,溶菌酶,乳糖酶。

1.干(乳)酪的生产

牛乳中约含3%酪蛋白,酪蛋白经凝乳酶催化作用,变成不溶性的副酪蛋白钙,使牛乳凝结,再将凝块进行加工、成型和成熟而制成的一种乳制品即干酪。

干酪营养丰富,其中含有丰富的蛋白质、脂肪和钙、磷、硫等盐类和多种维生素。

凝乳酶(chymosin,EC3.4.23.4)是制造干酪过程中起凝乳作用的关键性酶。

其凝乳的作用机制为:牛乳中含有α-酪蛋白、β-酪蛋白和κ-酪蛋白3种酪蛋白,前两者易受Ca2+影响而凝固,而后者不仅稳定,而且还具有保护前者防止其凝固的作用;凝乳酶能够将κ-酪蛋白水解成副κ-酪蛋白,而副κ-酪蛋白容易与Ca2+结合而凝固,失去保护的α-酪蛋白、β-酪蛋白在Ca2+存在下随之凝固。

凝乳酶类作用示意图

在牛乳凝结过程中,有一部分凝乳酶在凝块中残存下来,这部分残存的凝乳酶通过对凝块蛋白质的缓慢水解作用而促成了干酪初期的成熟。

干酪生产的关键是要获得性能优良的凝乳酶,它的传统来源是从小牛皱胃液中提取随着干酪工业的发展,据统计,全世界每年不得不屠杀万头小牛。

自20世纪60年代人类开发出微生物凝乳酶以后,动物凝乳酶逐步被取代,目前干酪生产中85%以上的凝乳酶来自微生物。

此外,采用基因工程技术把小牛胃中凝乳酶基因转移到宿主微生物中表达也有很大进展。

2.溶菌酶在奶粉中的应用

母乳是正常婴儿肠道最早接触的食物,母乳中含有天然的免疫活性成分(免疫球蛋白、巨噬细胞、乳铁蛋白、溶菌酶),提供被动免疫。

母乳中的溶菌酶可破坏大多数革兰氏阳性菌和少量阴性菌的细胞壁,有利于婴儿肠道正常菌群的建立和提高抗病能力。

VanRossum等对母乳喂养的研究进行综述总结,结果发现,随着母乳喂养时间的延长,婴儿多种疾病(中耳炎、胃肠道感染、哮喘、呼吸道感染、湿疹)的发生率呈下降趋势。

母乳中溶菌酶含量约0.5mg/mL,比牛、绵羊和山羊乳含量高出~倍,破坏和溶解细菌的能力约为牛乳的倍,是母乳中的重要抗菌因子。

而普通乳制品在加工过程中,溶菌酶会损失80%以上,仅有10~30mg/L剩余,含量很低。长期用来替代母乳,会导致溶菌酶这种非特异性免疫因子的缺乏,婴儿免疫力降低。

母乳是0-6个月婴儿最理想的天然食物,理想的母乳代用品(婴儿配方食品)应尽可能接近母乳的营养成分和喂养效果。但在免疫力方面婴儿配方奶粉还不能同母乳相媲美。

成分上选择易消化蛋白质,如低糖化乳蛋白、低矿化酪蛋白等。将牛乳中的酪蛋白与乳清蛋白比例调整至贴近母乳等,可减轻消化负担,降低婴幼儿消化不良风险,促进肠道健康。

在牛乳或奶粉中添加一定量溶菌酶,强化奶粉的营养,有利于婴儿健康成长。

3.低(无)乳糖乳和低聚半乳糖的生产

乳糖不耐受反应,促生了乳糖酶的应用

牛乳中含有4.5%左右的乳糖,不仅甜度低、溶解性差,而且人饮用后还容易导致腹泻、腹胀和腹痛等乳糖不耐症。

据统计,全世界普遍存在乳糖不耐症的问题,尤以亚洲人最为严重,85%的人都存在不同程度的乳糖不耐反应。

在乳品中加入乳糖酶(又称β-半乳糖苷酶,EC3.2.1.23)处理,将乳糖催化水解成半乳糖和葡萄糖就可以解决这一问题。

此外还可以添加转糖苷活性强的β-半乳糖苷酶(galactosidase,EC3.2.1.23)处理,β-半乳糖苷酶能够将乳糖水解,同时将水解产物合成低聚半乳糖。

低聚半乳糖

图片来源于-中国好营养

低聚半乳糖(Galactooligosaccharides,GOS),是在乳糖分子的半乳糖基以B-1,4、B-1,6糖键连接23个半乳糖分子的寡糖类混合物。低聚半乳糖是以乳糖为原料,由B-半乳糖酶(B-galactosidase)进行半乳糖转移反应来生产。

低聚半乳糖是国际公认的三大益生元之一,来源于动物乳汁,也是一种具有天然属性的功能性低聚糖。在自然界中,动物乳汁含量少,而人母乳中含量较多。

低聚半乳糖是唯一存在于母乳中,且能够同时被人体肠道内大部分有益菌所利用的低聚糖,因此被誉为“奶黄金益生元”。

GOS应用于食品生产的历史其实很短,年我国才批准GOS为新资源食品,并规定了相应的使用标准。婴儿体内肠道菌群的正常建立和稳定很大程度上依赖母乳中的GOS成分,因此我们常在婴幼儿配方奶粉中看到这种成分。

其实目前除了婴幼儿配方奶粉,现阶段GOS作为益生元成分也经常以食品添加剂/食品配料的形式应用于乳制品、焙烤食品、糖果加工及功能性食品等多个领域,供全人群食用,未来在特医食品以及绿色饲料上也会使用,用于取代抗生素。




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