淀粉加工酶将植物淀粉转化为各种糖是淀粉工业的一个重要分支,同时也是基因工程在经济上最重要的应用领域之一。无数食品含有由淀粉糖化而来的成分。淀粉加工酶在此过程中起着核心作用——这些酶主要由转基因微生物生产。
过去,必须使用强酸才能将淀粉分离成单个糖,而如今几乎只使用酶。它们具有许多优点:由于淀粉加工酶在非常特定的点分解支链淀粉分子,因此可以有针对性地控制糖化过程。这样,可以获得不同的淀粉糖浆,它们的甜度不同,技术特性也不同。
淀粉加工酶产品
以下产品是淀粉加工应用中常用的酶。
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小麦蛋白(又称小麦粉)是小麦淀粉生产过程中的主要副产品,营养丰富,是一种质优价廉的纯天然植物蛋白质来源。
由于小麦蛋白具有独特的氨基酸组成,含有较多的疏水氨基酸和不带电荷的氨基酸,分子内疏水作用面积较大,这种特殊的结构导致其水溶性不高,粘度较大,限制了它的使用。
近年来生物酶水解技术发展迅速,小麦蛋白经过酶水解后,可以断裂肽键,增加电荷密度并改变蛋白质的结构,暴露出疏水性氨基酸残基,增加表面疏水性基团的存在,使蛋白质具有两亲性,增加溶解性,大大提高了使用的便捷性和综合利用价值。
选择合适的酶制剂来改善小麦蛋白水解产物的溶解度、消化率等功能特性在饲料使用时尤为重要。
在淀粉加工酶的作用下,蛋白质分子发生水解,分子量减小,空间结构发生变化,生成肽分子或更小分子的氨基酸,从而提高其功能性。常用的蛋白质水解酶有碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶、复合蛋白酶、呈味蛋白酶、嗜热蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶等。
目前饲料领域用于生产小麦水解蛋白的淀粉酶主要有碱性蛋白酶、中性蛋白酶、胃蛋白酶等,其中,综合水解效果、成本等因素,碱性蛋白酶具有明显的优势。
碱性蛋白酶是一种水解效率高、对酰胺基团水解作用弱的内切酶,可用于水解小麦面筋蛋白获得高品质的谷氨酰胺肽产品。
研究表明,通过碱性蛋白酶的单酶水解实验,酶水解效果显著,产品中短肽含量高,三氯乙酸氮溶解度指数(TCA-NSI)为77.86%、有效谷氨酰胺含量较高,达到17.65%;在双酶或多酶水解体系中,小麦面筋蛋白由两种或两种以上的酶水解。
水解效率或有效谷氨酰胺含量又有所提高,但其不同于其他非动物蛋白酶的碱性蛋白酶的性质,与有性蛋白酶相比,其水解效率很高,而其他酶的引入效果不明显,但增加了成本。
用蛋白酶处理小麦蛋白,除了可以产生小肽和氨基酸以改善功能和消化率外,还显著提高了产品的溶解性和易用性。
酶解中由于小分子量肽的增多,破坏了网络结构,使溶胀降低,由于蛋白质多聚体的解聚和离子基团的增多,使蛋白质分子的有序性增加,蛋白质的表观体积减少,使粘度降低,在酸性或中性条件下,酶解液的流动性差别不大。
同时小麦蛋白水解产物具有高浓度下粘度低的特性,特别适合于要求蛋白质含量高而又不能添加小麦蛋白的液态食品,可以作为食品中氮源的良好补充,且不影响食品的流体特性,这也有利于其在饲料领域的应用。
小麦水解蛋白在饲料中的应用前景
采用酶解工艺生产的小麦水解蛋白,提高了原料的溶解性,含有大量的活性小肽,与非水解的小麦蛋白原料及各类其他动植物原料相比,具有独特的功能性质,有利于其在饲料工业中的应用。
通过酶水解工艺最佳地生产高质量的水解蛋白,有助于高效利用现有的蛋白质资源
大米蛋白是公认的优质植物蛋白,是人们日常营养的重要蛋白质来源,具有氨基酸组成均衡、低过敏性等特点,非常适合作为婴幼儿及特殊人群的营养食品。
从经济角度考虑,直接从大米中提取蛋白质进行深加工是不适宜的,而大米的副产品、有机酸、抗生素发酵以及淀粉糖生产的副产品、米渣等,都是深加工大米蛋白的良好原料。
米渣是米粉经高温淀粉酶液化后,经板框过滤除去部分碳水化合物后的残渣,蛋白质含量在40%以上,也就是说大部分蛋白质都保留在大米中,与直接从大米中提取的蛋白质营养价值相差无几。
淀粉糖生产每消耗7吨大米,就会产生1吨米渣,开展米渣蛋白的研究及产品开发,不仅可以充分利用大米蛋白资源,还有利于提高淀粉糖生产企业的经济效益。
但由于米渣蛋白中水不溶性谷蛋白占80%以上,且大米在糖化过程中,高温高压使大米中的蛋白质变性并与糖经美拉德途径形成糖蛋白复合物,导致蛋白质提取困难,溶解性和乳化性较差,加工性能差,因此目前主要用作动物饲料,很少用于食品工业,资源浪费严重。
淀粉加工酶制剂将大米蛋白进行分解、改性,使其成为可溶性肽并提取,使米渣蛋白得到深度开发利用,应用于食品、保健食品或医药行业,进一步提高大米蛋白的综合利用价值。
淀粉加工酶从米渣中除去糖的方法及蛋白水解的应用
米渣中除主要成分蛋白质外,总糖含量超过30%,这些残留在米渣中的糖渣在米渣生产过程中被高温淀粉酶液化,原有淀粉含量低,分解出的糊精、低聚糖较多,因此可以先用α淀粉酶、糖化酶处理碳水化合物,提高原料的蛋白质含量,更利于后续工序蛋白质水解。
酶法脱糖后得到的大米蛋白不溶于水,必须继续进行酶法改性才能广泛应用于食品生产。脱糖后大米蛋白的深度水解主要采用蛋白酶法。一般来说,碱性蛋白酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶、木瓜蛋白酶等对此类蛋白质的水解效果较好。选择几种蛋白酶共同使用通常更经济。
米渣蛋白水解物的制备工艺:
米渣磨浆调温—酶法脱糖(耐温α淀粉酶/组合酶制剂DFT-04)—离心脱糖—水洗调温—加入蛋白酶深度反应—灭酶—离心机收集上清液浓缩干燥
淀粉加工酶制剂ZF系列产品是根据植物原料蛋白的性质和加工工艺而开发的植物蛋白专用水解酶,可将大米蛋白水解为多肽和氨基酸,降低蛋白质分子量并使其水解彻底,提高其溶解性、乳化性和起泡性,提高大米蛋白的营养价值,进一步拓展大米蛋白的应用范围。