第九章酶與食品質(zhì)量安全第1頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月第2頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月1酶與食品質(zhì)量安全酶存在于所有的新鮮食品當(dāng)中，例如堅果、乳、奶油、干酪、新鮮水果和蔬菜、未燒煮的肉、魚和蛋中都富含各種酶類。當(dāng)人們食用這些食品時，相當(dāng)數(shù)量的酶就攝入人體中。在攝入的酶中，不僅有動物和植物來源的，而且還有微生物來源的。在發(fā)酵和腌制食品中，例如干酪、酸奶、啤酒和腌黃瓜，就含有微生物來源的酶。作為微生物來源的食品酶制劑，通常除了包括酶蛋白本身以外，還含有微生物的代謝產(chǎn)物，以及添加的保存劑和穩(wěn)定劑。如果將加入食品中的酶看作為食品添加劑，那么就應(yīng)該考慮到衛(wèi)生和安全方面的問題。第3頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1酶制劑作為食品添加劑進(jìn)入食品的潛在危害酶不僅來源于動植物，也有來源于微生物的，酶與其他混入酶制劑的蛋白質(zhì)，作為外源蛋白質(zhì)在隨同食品進(jìn)入人體后，有可能引起過敏反應(yīng)，雖然目前還極少見這樣的例子，但在新的酶制劑出現(xiàn)時必須以予考慮。另外，來源于微生物的酶制劑也可能帶有毒素，必須選擇那些不產(chǎn)生毒素的菌種來生產(chǎn)酶制劑，或檢查每一批酶制劑以確定其不含毒素。酶制劑作為食品添加劑使用時應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB2760《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。第4頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.2酶催化有毒物質(zhì)的產(chǎn)生在生物材料中，酶和底物處在細(xì)胞的不同部位，僅當(dāng)生物材料破碎時，酶和底物的相互作用才有可能發(fā)生，其次，濕度、pH、溫度、輔酶和金屬離子等條件也是重要的。有時底物本身是無毒的，在經(jīng)酶催化降解后變成有害物質(zhì)。第6頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月例如，木薯含有生氰糖苷，雖然它本身并無毒，但是在內(nèi)源糖苷酶的作用下，產(chǎn)生氫氰酸。如果將木薯根切成小塊后徹底清洗，那么留在組織中的微量HCN在隨后的燒煮中就很容易揮發(fā)除去。十字花科植物的種子以及皮和根含有葡萄糖芥苷，葡萄糖芥苷屬于硫糖苷，在芥苷酶作用下會產(chǎn)生對人和動物體有害的甲狀腺腫素，可用加熱的方法使芥苷酶失活。因此，食品加工的條件必須按照終產(chǎn)物的物理化學(xué)性質(zhì)而變化。第7頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3酶作用導(dǎo)致食品中營養(yǎng)組分的損失雖然在食品加工中營養(yǎng)組分的損失是由于非酶作用所引起的，但是食品材料中一些酶的作用也是不能忽視的。例如：維生素的降解第8頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月維生素的降解（1）脂肪氧合酶催化胡蘿卜素降解使面粉漂白，在其他食品如一些蔬菜的加工過程中脂肪氧合酶也參與了胡蘿卜素的破壞過程。（2）在一些用發(fā)酵方法加工的魚制品中，由于魚和細(xì)菌中的硫胺素酶的作用，使這些食品缺少維生素B。（3）抗壞血酸是最不穩(wěn)定的維生素，雖然抗壞血酸氧化酶能催化抗壞血酸氧化生成脫氫抗壞血酸，當(dāng)脫氫抗壞血酸內(nèi)酯進(jìn)一步水解生成2,3-二酮古羅糖酸后，Vc的活性才完全喪失。第9頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4酶作用的解毒反應(yīng)第10頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4.1去除食品中的抗?fàn)I養(yǎng)因子植酸以鈣、鎂、和鉀鹽的形式存在于豆類和谷類中，易于同膳食中的鐵、鋅和其他金屬離子形成難溶的絡(luò)合物，因而使人體吸收這些元素變得困難。植酸酶能催化植酸水解成磷酸和肌醇，顯著降低植酸和寡糖的含量。近年植酸酶還用于釀造和飼料工業(yè)，以改善原料中磷的利用，以及用于去鉀大豆蛋白食物的生產(chǎn)，成為腎臟病人蛋白質(zhì)的來源。第11頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4.2水解牛乳中的乳糖牛奶中所含的乳糖是一種雙糖，因為分子太大，要在小腸中消化成較小的葡萄糖及半乳糖才能穿過腸壁進(jìn)入血管中被吸收。但當(dāng)小腸中的乳糖酶未能發(fā)揮作用時，乳糖就在大腸內(nèi)發(fā)酵，大約半小時至2小時內(nèi)出現(xiàn)脹氣、腹痛、嘔吐或拉肚子等癥狀。乳糖不耐癥是一種相當(dāng)普遍的現(xiàn)象，特別是亞洲人的乳糖酶缺乏發(fā)生率高達(dá)90%以上。第12頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月酶法低乳糖牛乳的生產(chǎn)工藝水解14-16h，水解率達(dá)50%以上第13頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4.3降低淀粉類食品高溫產(chǎn)生丙烯酰胺含量自從2002年4月瑞典斯德哥爾摩大學(xué)MargaretaTornqvist教授首次發(fā)現(xiàn)，在油炸或焙烤的馬鈴薯和谷物類食品中存在具有神經(jīng)毒性的潛在致癌物——丙烯酰胺，有關(guān)丙烯酰胺的問題立即引起了全世界的廣泛關(guān)注。隨后英國、美國、加拿大等發(fā)達(dá)國家也開展了相關(guān)研究。許多國家和國際性機(jī)構(gòu)對丙烯酰胺在食品中形成機(jī)理、危害評估和消除方法等方面進(jìn)行廣泛而深入研究。第14頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月第15頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4.4其他另有研究發(fā)現(xiàn)，α-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶用于甜葉菊加工，可以脫苦澀味，黃曲霉毒素B1經(jīng)黃曲霉毒素脫毒酶處理后毒性、致畸性極大降低。所有這些都證明酶法解毒是一種安全、高效的解毒方法，對食品無污染、有高度的選擇性，且不影響食品的營養(yǎng)物質(zhì)。第16頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5酶作為現(xiàn)代食品質(zhì)量與安全快速、靈敏分析的重要手段如酶聯(lián)免疫測定、PCR、生物傳感器、酶抑制率法第17頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月2酶制劑的安全評價對酶制劑產(chǎn)品的安全性要求，聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）和世界衛(wèi)生組織（WHO）食品添加劑專家委員會（JECFA）早在1978年WHO第2屆大會就提出了對酶制劑來源安全性的評估標(biāo)準(zhǔn)。第18頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月酶制劑來源安全性的評估標(biāo)準(zhǔn)（1）來自動植物可食部位即傳統(tǒng)上作為食品成份，或傳統(tǒng)上用于食品的菌種所生產(chǎn)的酶，如符合適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)與微生物學(xué)要求，即可視為食品，而不必進(jìn)行毒性試驗。（2）由非致病的一般食品污染微生物所產(chǎn)的酶要做短期毒性試驗。（3）由非常見微生物所產(chǎn)生的酶要做廣泛的毒性試驗，包括實驗動物的長期喂養(yǎng)試驗。第19頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月這一標(biāo)準(zhǔn)為各國酶的生產(chǎn)提供了安全性評估的依據(jù)，即生產(chǎn)菌種必須是非致病性的，不產(chǎn)生毒素、抗生素和激素等生理活性物質(zhì)，菌種需經(jīng)各種安全性試驗證明無害才準(zhǔn)使用于生產(chǎn)。對于毒素的測定，除化學(xué)分析外，還要做生物分析。第20頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月微生物來源的食品酶制劑的安全特性評價

對于通過常規(guī)方法改造菌種得到的食品酶制劑，通常要考慮的安全因素包括:菌種產(chǎn)毒素的可能性和潛在的致病性致過敏性和刺激性致癌性和誘導(dǎo)突變性影響生育和導(dǎo)致胎兒畸形酶反應(yīng)的產(chǎn)物酶與其他食品成分之間的反應(yīng)和酶對消費者的直接作用等。第21頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月2.1潛在的產(chǎn)毒素性作為菌種必須具備基本的安全性，一般來說，菌是否具有潛在的產(chǎn)毒素的特性，尤其是那些通過口服起作用的毒素作為重點考慮的因素。由于在商品酶制劑中不會含有活微生物，因此潛在的致病性不是重點考慮的因素，但是對酶制劑生產(chǎn)工廠的工人來說，這一點要尤為注意。第22頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2潛在的致病性一般來說，明顯的人類致病菌不能在食品酶制劑工廠的生產(chǎn)中應(yīng)用，同時微生物也不可能在成品的酶制劑中存活。即便如此，作為常規(guī)的工業(yè)化操作規(guī)范，還是要通過動物模型來確定未知微生物的潛在的致病危害。區(qū)分致病性和偶然的感染非常重要，許多微生物可以通過寄主的免疫系統(tǒng)到達(dá)一定位置就可以產(chǎn)生感染。已有研究證實，無論寄主的健康與否，真正的致病性細(xì)菌可以侵入免疫系統(tǒng)，從而產(chǎn)生疾病和感染。第23頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月另外，分清微生物自身作用和寄主對微生物的反應(yīng)過是非常重要的。研究表明，給動物注射已死的細(xì)菌會導(dǎo)致代謝紊亂，最終死于敗血病因為注射的是已死的細(xì)菌不會產(chǎn)生病變，所以動物的死亡不是微生物的致病性引起的，人體自身的免疫系統(tǒng)釋放的類荷爾蒙激素物質(zhì)才是至死的主要原因。因此，通過簡單的注射微生物進(jìn)人動物體內(nèi)來評價微生物致病性的方法是不可取的。第24頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月2.3安全菌株國際食品與飲料咨詢委員會（IFBC）認(rèn)為，已確定無致病性、不產(chǎn)毒素的菌種，尤其是那些在安全用于食品酶制造方面具有悠久歷史的微生物，即便它們經(jīng)過傳統(tǒng)的或?qū)薉NA的改造，仍然是產(chǎn)生安全菌種系屬的最優(yōu)的選擇。建立一個安全的菌種還需徹底搞清楚寄主機(jī)體的特征，確保所有導(dǎo)入寄主機(jī)體的DNA的安全，保證整個改造寄主機(jī)體的過程適合食品生產(chǎn)的應(yīng)用。第25頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月被篩選出的菌種通過誘變(如化學(xué)誘變、紫外線照射誘變)從而獲得產(chǎn)酶量高的菌種。利用傳統(tǒng)的方法和基因技術(shù)可以減少和消除一些不想要的內(nèi)源酶和其他的物質(zhì)。例如，許多微生物會分泌蛋白酶，雖然這一特征在特殊場合下是有用的，但它會造成目的酶水解，還有可能會對食品有不好的影響。因此，一些特殊的菌種被開發(fā)出來，它們的產(chǎn)蛋白酶的基因被去除或鈍化。第26頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月2.4工程化酶蛋白質(zhì)工程是通過改變蛋白質(zhì)肽鏈內(nèi)在的氨基酸的排列順序從而影響蛋白質(zhì)功能，可以通過化學(xué)誘變、紫外線輻射、菌種突變等誘導(dǎo)和隨機(jī)誘變技術(shù)實現(xiàn)。另外，也可采用定點突變技術(shù)，該法是針對確定蛋白質(zhì)功能的基因片斷直接突變，從而獲得所需的蛋白質(zhì)功能。第27頁，課件共31頁，創(chuàng)作于2023年2月蛋白質(zhì)分子修飾是否會對酶的安全性造成影響？要說明這個問題