酶工程技术与食品营养功能因子在《食品生物技术》中揭示

2023-11-18 理论教育版权反馈

【摘要】：低聚异麦芽糖能够提高免疫力和抗病力，是公认的双歧杆菌生长促进因子。甲壳质低聚糖具有非常爽口的甜味，随着聚合度的增大其甜味、吸湿性和溶解度降低，具有调节食品水分和改善食品结构等功能。大豆蛋白经蛋白酶水解、分离和精制后可得到以分子量低于1000为主的低聚肽混合物，即大豆多肽。此外大豆多肽还具有比大豆蛋白更丰富的加工特性、营养特性和生理功能。

（一）低聚糖

低聚糖又称寡糖，是指由2～10个单糖通过糖苷键连接形成的直链或支链的低度聚合糖，分普通低聚糖和功能性低聚糖两大类。普通低聚糖包括蔗糖、乳糖、麦芽糖、麦芽三糖和麦芽四糖等，功能性低聚糖则包括低聚果糖、低聚半乳糖、木低聚糖、异麦芽低聚糖、低聚麦芽糖、大豆低聚糖、低聚异麦芽酮糖和低聚龙胆糖等。低聚糖重要的功能特性有：①很难或不被人体消化，产热低；②活化肠道内双歧杆菌并促进其生长繁殖；③不被口腔内微生物利用，不会引起龋齿；④属于水溶性膳食纤维，具有食用纤维的部分功能。

1.异麦芽低聚糖

异麦芽低聚糖又称分支低聚糖，是指葡萄糖之间至少有一个以α-1，6-糖苷键结合而成的单糖数在2～5不等的一类低聚糖。它是功能性低聚糖中产量最大、应用最广泛的一种新型生物糖源，通常以优质淀粉为原料，采用多种酶联合作用制成。低聚异麦芽糖能够提高免疫力和抗病力，是公认的双歧杆菌生长促进因子。它甜味柔和、黏度低、保湿性好和水分活度低，酸性条件下对热稳定性好，是儿童糖果、饮料等食品的理想原料，目前在国外已经广泛应用于保健品工业和其他食品工业。

生产异麦芽低聚糖的关键酶为α-葡萄糖苷酶（α-glucoasidase），又称葡萄糖基转移酶。它能切开麦芽糖和低聚麦芽糖分子中的α-1，4-糖苷键，并将游离出的一个葡萄糖残基转移到另一个葡萄糖分子或麦芽糖和麦芽三糖的分子的α-1，6位上形成异麦芽糖、异麦芽三糖、异麦芽四糖和潘糖等分支低聚糖。微生物中细菌、酵母、霉菌等菌株均能够分泌α-葡萄糖苷酶，其中黑曲霉产酶较高。

2.壳低聚糖

壳低聚糖是指由甲壳质或壳聚糖制得的2～8糖的低聚糖，为了加以区别，可将由甲壳质制得的低聚糖称为甲壳质低聚糖；由壳聚糖制得的低聚糖称为壳低聚糖。甲壳质低聚糖具有非常爽口的甜味，随着聚合度的增大其甜味、吸湿性和溶解度降低，具有调节食品水分和改善食品结构等功能。

目前有关酶法制备壳低聚糖的方法很多。例如，可直接利用能生产甲壳质酶的微生物开发简便的酶解法。即在含有胶体状甲壳质的液体培养基中培养出从海水中分离出来的鳝弧菌E-383，可获得较高收率和选择性的N-乙酰基壳二糖。还可利用芽孢杆菌属R-4生产的脱乙酰基壳聚糖酶获得1～4糖的低聚糖。

3.蔗果低聚糖

蔗果低聚糖又称低聚果糖或寡果糖，通常指利用β-果糖基转移酶在蔗糖的果糖残基C1和C2位置上，通过β-1，2糖苷键与1～3个果糖分子结合形成蔗果三糖（GF2）、蔗果四糖（GF3）和蔗果五糖（GF4），属于果糖和葡萄糖构成的直链杂低聚糖。蔗果低聚糖是肠道内双歧杆菌的活化增殖因子，具有低聚糖的一般功能。

工业上蔗果低聚糖有两种生产方法：一种是以菊芋为原料提取菊粉，经酶水解而成。该法具有工艺简单、转化率高和副产物少等优点，生产的关键在于菊粉酶的提取。菊粉酶为β-2，1-D-呋喃果糖水解酶，许多微生物如酵母、黑曲霉及少数几种细菌枯草芽孢杆菌均能合成此酶。另一种是由蔗糖经β-果糖基转移酶或β-呋喃果糖苷酶通过转果糖基反应生成蔗果低聚糖类。工业上用黑曲霉生产β-果糖转移酶，此酶在低浓度蔗糖溶液中催化蔗糖的水解为葡萄糖和果糖，但在高浓度蔗糖溶液中却发生转移反应合成蔗果低聚糖。

4.木低聚糖(www.chuimin.cn)

木低聚糖是指由2～7个木糖以β-1，4糖苷键结合而成的直链低聚糖。木低聚糖一般以富含木聚糖的植物（如玉米芯、蔗渣、棉籽壳和麸皮等）为原料，通过木聚糖酶的水解作用分离精制而获得。木低聚糖产品的主要成分为木糖、木二糖、木三糖和三糖以上的木聚糖，其中木二糖为主要有效成分。木低聚糖在人体内难以消化，具有极好的促进双歧杆菌增殖活性。

木低聚糖的生产工艺包括木聚糖的提取、精制、水解和木低聚糖的纯化等过程，酶法制备木低聚糖时，由木聚糖酶从主链内部作用于长链木聚糖的糖苷键，能将木聚糖随机地切成不同链长的木低聚糖，而β-1，4木糖苷酶能够作用于木低聚糖的末端产生木糖。

（二）水解动植物蛋白

过去一直认为蛋白质必须通过人体消化道中的多种蛋白酶水解后，最终以氨基酸的形态被消化吸收。但是最近的研究表明，蛋白质在肠道最主要的吸收方式不是游离氨基酸而是小肽类，因此蛋白质的分解产物作为高效氮源受到国际营养界和食品产业的高度重视。

1.水解植物蛋白

水解植物蛋白是指在酸、碱或酶作用下，水解含蛋白质的植物组织所得到的产物。这些产物通常分子量小、水溶性较高、无蛋白质变性、在人体内容易消化吸收，不仅具有可适用的营养保健成分，而且可用作食品调味料和风味增强剂。植物蛋白水解物的生产一般采用蛋白质含量为50%～80%的植物组织，一般采用脱脂大豆粕、玉米、麦类、稻米等，目前研究最多的是水解大豆蛋白。

大豆蛋白经蛋白酶水解、分离和精制后可得到以分子量低于1000为主的低聚肽混合物，即大豆多肽。大豆多肽的氨基酸组成与大豆蛋白相同，必需氨基酸平衡且含量丰富，同时无蛋白变性，无豆腥味。此外大豆多肽还具有比大豆蛋白更丰富的加工特性、营养特性和生理功能。

水解大豆蛋白制备的方法主要有酶法和化学法，由于酶法水解效率高，反应条件温和，产生毒性物质的可能性较小，因此受到国内外研究者的广泛关注。目前应用于实际生产的酶有胰蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶、木瓜蛋白酶等，其中碱性蛋白酶作用效果较好。

2.水解动物蛋白

水解动物蛋白是指蛋白酶作为生物催化剂，把肉类、水产品及乳品中的蛋白质分解成含有多种氨基酸和肽类的水解液，水解动物蛋白产品含有多种氨基酸、肽类和核苷酸类物质，营养丰富，易于消化吸收。游离的氨基酸和核苷酸类都具有极好的呈味能力，味道鲜美，香气自然，稳定性较高，可作为调味剂或营养强化剂应用于多种食品的加工。同水解植物蛋白相同，水解动物蛋白质经过酶水解以后，它的某些功能特性和风味特征会发生一定程度的改变，通常是溶解性增加；热稳定性提高，受热不凝聚；黏度、乳化性能、渗透性减小。

酶工程技术与食品营养功能因子在《食品生物技术》中揭示

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