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酶制剂技术改变传统食品工业
发布时间:2016-01-08 08:57作者:tanweijie来源:中国科学报

   自从2014年初赛百味被爆出面包中含有鞋底成分之后,热爱西式糕点的徐向南就自己买了一个烤箱,理由是“自己动手,吃着放心”。如今,她已是“下厨房”网站上一位小有名气的美食博主了。

 
    像徐向南一样选择自己在家烘焙的国人越来越多。本月10日,国统调查报告网发布的一份关于我国家用电烤箱产业发展的报告指出:“人们对于食品安全的担忧推动了家用电烤箱的普及。”
 
    这个故事或许可以看作是对“蝴蝶效应”的一次完美诠释——食品安全的翅膀振一振,引爆了家用电烤箱市场的狂欢。但是,想要吃到安全放心的食物,就只剩自力更生这一条路了吗?
 
    “随着酶工程的发展,越来越多的酶制剂在食品工业中得到了应用,在提高食品安全性方面也有了新进展。”中国农业科学院柑橘研究所副研究员王日葵认为,生物酶制剂正在改变传统食品工业。
 
    可替代部分化学添加剂
 
    我国层出不穷的食品安全事件,将越来越多的消费者变成了“成分控”。在超市货架旁,经常能看到有人拿着食品包装袋翻来覆去地研究配料表,尽管大多数人并不了解上面写的“氧化剂”“乳化剂”“降筋剂”到底是指什么。
 
    “这些都是化学合成的改良剂。消费者拿到手的馒头面包之所以白白胖胖柔软可爱而非灰暗掉渣,都是改良剂在起作用。”诺维信谷物加工业务总监崔剑峰向《中国科学报》记者解释道。
 
    以广受欢迎的全谷物和高纤维食品为例,想要成品口感柔韧、质地松软,又要不使用或少使用化学合成的改良剂,其难度无异于“又要马儿跑,又要马儿不吃草”。“想要解决这一难题,就特别需要酶的帮忙。”崔剑锋表示。
 
    用酶制剂代替部分化学添加剂来改善食品风味,在国际上已有应用先例。
 
    来自瑞士的食品技术专家吉莱摩·百利度博士向《中国科学报》记者举了一个在欧洲畅销的使用了清洁标签的加倍高纤维面包的例子。清洁标签产品意味着配料栏中不出现欧盟编码的食品添加剂,保持食品天然的属性。这款加倍纤维面包使用了全麦小麦粉,同时强化了膳食纤维,但完全没有使用硬脂酰乳酸钠和双乙酰酒石酸单甘油酯等乳化剂,油和糖的含量也较低,而是使用了多种酶制剂来调理面团,在满足天然、无添加、高纤维的同时,保持了美味和柔韧。
 
    而对于食品生产加工企业来说,酶制剂的创新研发,还有助于降低生产成本和减少污染物的排放。
 
    据诺维信谷物加工行业营销总监弗雷德里克·梅尔比介绍,传统淀粉液化过程只有在ph值达到5.5时才能实现,因此,为了将ph值提高到适合液化的水平,需要添加化学品,在液化过程结束时还需再次添加化学品降低ph值。而诺维信最新研发的全新α-淀粉酶lphera可在低ph值下进行液化。“这意味着,酸碱化学物的用量可减少一半以上。此外,它还可以延长离子交换的时间,反过来减少化学物用量、耗水量和污水排放量。”梅尔比说。
 
    据估测,lphera可让淀粉加工厂每公吨底物最多节省1至1.2美元。如果一家工厂加工50万吨底物,那么采用这种最新的酶制剂,每年可节支多达60万美元。
 
    安全性更具优势
 
    记者查阅食品安全国家标准发现,在国标2760中,酶制剂被列入食品添加剂大类中的食品加工助剂范畴。也就是说,酶制剂本身也是一种食品添加剂。相对于其他化学合成添加剂来说,酶制剂真的安全吗?
 
    “酶的本质是具有催化活性的生物大分子,基本上都是以蛋白质的形式存在。”王日葵介绍,酶本身无毒、无味、无嗅,不会影响食品的安全性和使用价值。
 
    此外,相较于其他化学合成添加剂,酶本身的特性使其在安全性方面更具优势。例如,酶具有高度催化性,低浓度的酶也能使反应快速进行;酶作用时所要求的温度、ph值等条件温和,不会影响食品质量;酶有严格的专一性,在成分复杂的原料中可避免引起不必要的化学变化等。
 
    针对酶制剂安全性的另一个担忧则是,尽管酶有天然属性,但量产的酶制剂本身也是工业产品,如何保证生产出来的酶制剂是安全无毒的呢?
 
    浙江大学生物系统工程与食品科学学院教授陈启和告诉《中国科学报》记者,在生产过程中,酶制剂的安全性主要考虑的是酶生产的微生物菌株。理论上,如果菌株是安全的,且菌株和发酵产物进行过系列安全性评价,则一般认为酶制剂是安全的。
 
    “当然,并不是所有的产酶微生物都是安全的,要严格按照国家具体的条例规定和管理要求来操作。”陈启和补充道,食品酶的安全性问题已引起重点关注,如何研发出高效、安全的食品加工用酶制剂是该领域的核心问题。
 
    事实上,在食品安全检测领域,酶制剂也开始得到应用。
 
    酶联免疫测定是一项新的免疫学技术,由于酶的催化频率很高,所以可以放大反应效果,提高测定敏感度。近年来,这种方法已应用于毒素、微生物污染、农药残留、重金属污染以及肉类品质等的检测。
 
    再比如,酶传感器是将酶的催化性和特异性与电化学分析的迅速、便捷性结合起来,从含多种有机物的生物试样中,选择性地把特定物质迅速测定出来。“火腿肠中亚硝酸钠的测定,就可以采用这种方法。”王日葵说。
 
    使用成本高制约推广
 
    号称我国“史上最严”的食品安全法将于10月正式实施,陈启和认为,在日益严峻的食品安全形势面前,我国酶制剂在食品工业中的应用研发也应随之加紧进行。
 
    但遗憾的是,从传统食品工业中应用酶制剂的现状来看,国外对酶制剂的依赖程度比较高,而我国在传统食品工业加工中对酶制剂的应用并不多。
 
    以传统酿造酒生产为例,目前,国内普遍过分依赖曲的作用,而对酶的高效应用甚少关注。“如果能借助酶制剂,传统发酵食品生产中所形成的有害物质能得到一定程度降低。比如氨基甲酸乙酯、生物胺等有害物质,就可以通过研发新的酶制剂进行分解,从而得到品质更高、风味更佳、安全性更优的传统发酵产品。”陈启和告诉记者。
 
    在王日葵看来,目前,在食品加工领域使用的高活性酶制剂普遍价格不菲,这是酶制剂应用受到制约的一个主要原因。因此,生产高活性、低价格的酶制剂将成为今后研究的一个方向。此外,以固定化酶为代表的酶制剂长期使用或回收再利用,也是降低酶制剂使用成本的一个方向。
 
随着酶工程的发展,越来越多的酶制剂在食品工业中得到了应用,在提高食品安全性方面也有了新进展。
 
    自从2014年初赛百味被爆出面包中含有鞋底成分之后,热爱西式糕点的徐向南就自己买了一个烤箱,理由是“自己动手,吃着放心”。如今,她已是“下厨房”网站上一位小有名气的美食博主了。
 
    像徐向南一样选择自己在家烘焙的国人越来越多。本月10日,国统调查报告网发布的一份关于我国家用电烤箱产业发展的报告指出:“人们对于食品安全的担忧推动了家用电烤箱的普及。”
 
    这个故事或许可以看作是对“蝴蝶效应”的一次完美诠释——食品安全的翅膀振一振,引爆了家用电烤箱市场的狂欢。但是,想要吃到安全放心的食物,就只剩自力更生这一条路了吗?
 
    “随着酶工程的发展,越来越多的酶制剂在食品工业中得到了应用,在提高食品安全性方面也有了新进展。”中国农业科学院柑橘研究所副研究员王日葵认为,生物酶制剂正在改变传统食品工业。
 
    可替代部分化学添加剂
 
    我国层出不穷的食品安全事件,将越来越多的消费者变成了“成分控”。在超市货架旁,经常能看到有人拿着食品包装袋翻来覆去地研究配料表,尽管大多数人并不了解上面写的“氧化剂”“乳化剂”“降筋剂”到底是指什么。
 
    “这些都是化学合成的改良剂。消费者拿到手的馒头面包之所以白白胖胖柔软可爱而非灰暗掉渣,都是改良剂在起作用。”诺维信谷物加工业务总监崔剑峰向《中国科学报》记者解释道。
 
    以广受欢迎的全谷物和高纤维食品为例,想要成品口感柔韧、质地松软,又要不使用或少使用化学合成的改良剂,其难度无异于“又要马儿跑,又要马儿不吃草”。“想要解决这一难题,就特别需要酶的帮忙。”崔剑锋表示。
 
    用酶制剂代替部分化学添加剂来改善食品风味,在国际上已有应用先例。
 
    来自瑞士的食品技术专家吉莱摩·百利度博士向《中国科学报》记者举了一个在欧洲畅销的使用了清洁标签的加倍高纤维面包的例子。清洁标签产品意味着配料栏中不出现欧盟编码的食品添加剂,保持食品天然的属性。这款加倍纤维面包使用了全麦小麦粉,同时强化了膳食纤维,但完全没有使用硬脂酰乳酸钠和双乙酰酒石酸单甘油酯等乳化剂,油和糖的含量也较低,而是使用了多种酶制剂来调理面团,在满足天然、无添加、高纤维的同时,保持了美味和柔韧。
 
    而对于食品生产加工企业来说,酶制剂的创新研发,还有助于降低生产成本和减少污染物的排放。
 
    据诺维信谷物加工行业营销总监弗雷德里克·梅尔比介绍,传统淀粉液化过程只有在ph值达到5.5时才能实现,因此,为了将ph值提高到适合液化的水平,需要添加化学品,在液化过程结束时还需再次添加化学品降低ph值。而诺维信最新研发的全新α-淀粉酶lphera可在低ph值下进行液化。“这意味着,酸碱化学物的用量可减少一半以上。此外,它还可以延长离子交换的时间,反过来减少化学物用量、耗水量和污水排放量。”梅尔比说。
 
    据估测,lphera可让淀粉加工厂每公吨底物最多节省1至1.2美元。如果一家工厂加工50万吨底物,那么采用这种最新的酶制剂,每年可节支多达60万美元。
 
    安全性更具优势
 
    记者查阅食品安全国家标准发现,在国标2760中,酶制剂被列入食品添加剂大类中的食品加工助剂范畴。也就是说,酶制剂本身也是一种食品添加剂。相对于其他化学合成添加剂来说,酶制剂真的安全吗?
 
    “酶的本质是具有催化活性的生物大分子,基本上都是以蛋白质的形式存在。”王日葵介绍,酶本身无毒、无味、无嗅,不会影响食品的安全性和使用价值。
 
    此外,相较于其他化学合成添加剂,酶本身的特性使其在安全性方面更具优势。例如,酶具有高度催化性,低浓度的酶也能使反应快速进行;酶作用时所要求的温度、ph值等条件温和,不会影响食品质量;酶有严格的专一性,在成分复杂的原料中可避免引起不必要的化学变化等。
 
    针对酶制剂安全性的另一个担忧则是,尽管酶有天然属性,但量产的酶制剂本身也是工业产品,如何保证生产出来的酶制剂是安全无毒的呢?
 
    浙江大学生物系统工程与食品科学学院教授陈启和告诉《中国科学报》记者,在生产过程中,酶制剂的安全性主要考虑的是酶生产的微生物菌株。理论上,如果菌株是安全的,且菌株和发酵产物进行过系列安全性评价,则一般认为酶制剂是安全的。
 
    “当然,并不是所有的产酶微生物都是安全的,要严格按照国家具体的条例规定和管理要求来操作。”陈启和补充道,食品酶的安全性问题已引起重点关注,如何研发出高效、安全的食品加工用酶制剂是该领域的核心问题。
 
    事实上,在食品安全检测领域,酶制剂也开始得到应用。
 
    酶联免疫测定是一项新的免疫学技术,由于酶的催化频率很高,所以可以放大反应效果,提高测定敏感度。近年来,这种方法已应用于毒素、微生物污染、农药残留、重金属污染以及肉类品质等的检测。
 
    再比如,酶传感器是将酶的催化性和特异性与电化学分析的迅速、便捷性结合起来,从含多种有机物的生物试样中,选择性地把特定物质迅速测定出来。“火腿肠中亚硝酸钠的测定,就可以采用这种方法。”王日葵说。
 
    使用成本高制约推广
 
    号称我国“史上最严”的食品安全法将于10月正式实施,陈启和认为,在日益严峻的食品安全形势面前,我国酶制剂在食品工业中的应用研发也应随之加紧进行。
 
    但遗憾的是,从传统食品工业中应用酶制剂的现状来看,国外对酶制剂的依赖程度比较高,而我国在传统食品工业加工中对酶制剂的应用并不多。
 
    以传统酿造酒生产为例,目前,国内普遍过分依赖曲的作用,而对酶的高效应用甚少关注。“如果能借助酶制剂,传统发酵食品生产中所形成的有害物质能得到一定程度降低。比如氨基甲酸乙酯、生物胺等有害物质,就可以通过研发新的酶制剂进行分解,从而得到品质更高、风味更佳、安全性更优的传统发酵产品。”陈启和告诉记者。
 
    在王日葵看来,目前,在食品加工领域使用的高活性酶制剂普遍价格不菲,这是酶制剂应用受到制约的一个主要原因。因此,生产高活性、低价格的酶制剂将成为今后研究的一个方向。此外,以固定化酶为代表的酶制剂长期使用或回收再利用,也是降低酶制剂使用成本的一个方向。
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