효소 사용의 효과와 식품 산업에서의 효소 적용에 영향을 미치는 요인은 무엇인가요?

사람들이 식품 안전, 영양, 건강 및 맛에 점점 더 많은 관심을 기울이면서 식품은 더 이상 사람들의 생존을 충족시키는 기본 필수품이 아니라 식품 산업은 더 안전하고 영양가 있고 맛있는 방향으로 발전하고 있습니다. 친환경 저탄소 생활을 추구하면서 고효율, 안전성, 무독성 부작용, 환경 및 기타 특성에 대한 영향이 적은 효소 제제는 우리 삶의 모든 측면에 침투합니다. 우리가 먹는 빵, 찐 빵, 주스, 음료, 볶음 양념, 종이 문서가있는 손과 같은 효소 준비에 사용할 수 있습니다.

고효율 생물학적 촉매제인 효소는 식품 산업에서 점점 더 널리 사용되는 전통적인 화학 물질 대신 고유한 장점을 가지고 있습니다. 현재 효소 산업은 중국에서 가장 유망한 신흥 산업 중 하나가 되었습니다. 따라서 효소 제제의 합리적이고 올바른 사용을 위해 효소 제제의 화학적 특성을 인식하는 것은 매우 중요합니다. 효소 제제의 촉매 효과에 영향을 미치는 몇 가지 요인을 간략하게 소개합니다.

01 효소 제제 사용에 영향을 미치는 요인

I. PH 값의 영향

각 종류의 효소는 효소 작용을 위한 최적의 pH 값인 특정 pH 범위에서만 높은 활력을 보입니다. 일반적으로 효소는 최적의 pH 값에서 가장 안정적이므로 효소 작용의 pH 값은 효소의 안정된 pH 값이기도 합니다. 효소 반응의 pH 값이 너무 높거나 너무 낮으면 효소는 돌이킬 수 없게 손상되고 안정성과 활력이 감소하거나 심지어 비활성화됩니다. 효소마다 산성, 중성, 알칼리성 등 최적의 pH 범위가 다릅니다. 예를 들어, 프로테아제 작용의 최적 pH에 따라 산성 프로테아제, 중성 프로테아제 및 알칼리성 프로테아제로 나뉘는 경우가 많습니다. 효소 작용 pH는 특정 조건에서 측정되는 파라미터이기도 합니다. 온도 또는 기질이 다르면 효소 작용의 최적 pH가 다르며 온도가 높을수록 효소 작용의 안정된 pH 범위가 좁아집니다. 따라서 효소 촉매 반응 과정에서 반응의 pH 값을 엄격하게 제어해야 합니다.

온도의 영향

특정 조건에서 각 효소는 효소 활성이 가장 높고 효과가 가장 좋으며 효소가 더 안정적이며 효소 촉매 반응 속도가 증가하고 효소 활성의 손실이 열 변성의 균형에 도달하는 최적의 온도를 가지며 이 온도는 효소 작용의 최적 온도입니다. 각 효소에는 효소가 안정되는 안정 온도가 있으며, 효소는 특정 시간, pH 및 효소 농도에서 안정적이며 활성 감소가 없거나 매우 적으며 이 온도가 효소의 안정 온도입니다. 효소가 안정적으로 작용하는 온도 이상에서는 효소가 급격히 비활성화됩니다. 효소의 이러한 열 민감도는 임계 파괴 온도 Tc로 표현할 수 있으며, 이는 효소가 1시간 내에 활력의 절반을 잃는 온도를 나타냅니다. 따라서 일반적으로 효소의 유효 온도 범위에서만 효과적인 촉매 작용을 수행 할 수 있으며, 온도는 10 ℃마다 상승하고 효소 반응 속도는 1 ~ 2 배 증가합니다. 효소 작용에 대한 온도의 영향은 또한 열의 시간과 관련이 있으며 반응 시간이 연장되고 효소의 최적 온도가 감소합니다. 또한 효소 반응의 기질 농도, 완충액의 종류, 효소의 활성제 및 순도 및 기타 요인도 효소의 최적 온도 및 안정화 온도 변화를 만듭니다.

셋째, 효소 농도 및 기질 농도의 영향

기질 농도는 특정 온도, pH 및 효소 농도 조건에서 효소 촉매 반응 속도를 결정하는 주요 요인입니다. 기질 농도가 매우 낮으면 기질 농도가 증가함에 따라 효소의 촉매 반응 속도가 급격히 빨라지고 이 둘은 비례합니다. 기질 농도가 증가하면 반응 속도가 느려지고 더 이상 비례적으로 증가하지 않습니다. 기질 농도와 효소 촉매 반응 속도 사이의 관계는 일반적으로 미에 방정식으로 표현할 수 있습니다. 때때로 기질 농도가 매우 높지만 효소 반응 속도 감소로 인한 기질 억제로 인해 기질 농도가 감소하기도 합니다. 기질 농도가 효소 농도를 크게 초과하면 효소 촉매 반응 속도는 일반적으로 효소 농도에 비례합니다. 또한 효소 농도가 너무 낮으면 효소가 실패하여 반응이 진행되지 않는 경우도 있습니다. 식품 가공에서 수행되는 효소 촉매 반응은 일반적으로 효소의 양이 기질의 양보다 훨씬 적을 뿐만 아니라 효소 인자의 비용도 고려해야 합니다.

넷째, 억제제의 영향

많은 물질이 효소의 역할을 약화하거나 억제하거나 심지어 파괴할 수 있으며, 이러한 물질을 효소 억제제라고 합니다. 중금속 이온(Fe3+, Cu2+, Hg+, Pb+ 등), 일산화탄소, 황화수소, 유기 양이온, 에틸렌디아민 및 테트라 아세트산 등이 이에 해당합니다. 실제 생산에서 효소 촉매에 대한 억제제의 영향을 이해하고 피하기 위해.

다섯째, 액티베이터의 효과

많은 물질이 효소 활성을 보호하고 증가시키거나 비활성 효소 단백질을 활성 효소로 촉진하는 역할을 하는데, 이러한 물질을 통칭하여 효소 활성제라고 합니다. 활성제는 세 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 첫 번째 범주는 Na +, K +, Ca2 +, Mg2 +, Cu2 +, Co2 +, Zn2 + 및 기타 양이온과 같은 무기 이온과 Cl -, NO3 -, PO43 -, SO42 - 및 기타 음이온입니다. 두 번째 범주는 주로 비타민 B와 그 유도체와 같은 저분자 유기 물질입니다. 세 번째 범주는 단백질 특성을 가진 고분자 물질입니다. 활성제가 효소 촉매 반응 속도에 미치는 영향은 기질 농도와 비슷하지만 실제 생산에는 거의 사용되지 않습니다.

여섯째, 보존 환경의 영향

저온 환경의 효소 제제는 활성 손실없이 효소를 장기 보존하기 위해 10 ℃ 보존에서 5-10% / 6 개월, 실온 보존에서 10-15% / 6 개월의 효소 활성 손실의 상온 보존을 휴면 상태로 만듭니다. 따라서 핵심은 건조하고 저온의 환경에 있습니다. 열과 빛은 효소를 비활성화하기 쉽기 때문에 효소 제제는 저온에서 빛을 피하고 밀폐 된 장소에 보관해야합니다. 또한 효소 제제의 수분 함량이 높을수록 비활성화하기 쉬우므로 일반적인 분말 효소 제제는 보관 및 운반이 용이합니다. 또한 일부 금속 이온은 효소 비활성화를 유발하거나 효소 활력을 억제 할 수 있으므로 효소 제제를 저장하기 위해 용기에 금속 이온을 선택하지 않아야합니다.

02

식품에 다양한 효소 제제 적용

I. 셀룰라아제

셀룰라아제 개요

셀룰라아제는 셀룰로오스를 포도당으로 가수분해할 수 있는 효소 그룹을 통칭하는 용어입니다. 셀룰라아제의 공급원은 매우 광범위하며 곰팡이 외에도 다양한 원생동물, 회충, 연체동물, 지렁이, 갑각류, 곤충, 조류, 곰팡이, 박테리아 및 방선균이 셀룰라아제를 생성할 수 있습니다.

셀룰라아제 적용

01 맥주 생산에 적용

맥주 생산 과정에서 셀룰라아제를 사용한 후 전분과 셀룰로오스를 당으로 전환한 다음 효모가 모두 알코올로 분해하여 알코올 비율을 3%에서 5%로, 전분 및 셀룰로오스 이용률을 최대 90%까지 높일 수 있습니다.

셀룰라아제를 사용하여 맥주 찌꺼기를 가수분해하면 효소 용액과 찌꺼기를 효과적으로 분리하여 사용할 수 있어 맥주 찌꺼기의 경제적, 환경적 이점을 크게 개선할 수 있습니다.

02 간장 양조 응용

간장은 대두 프로테아제 가수분해 제품입니다. 간장 양조는 주로 프로테아제와 아밀라아제와 같은 효소를 사용하여 원료를 효소적으로 가수분해합니다. 셀룰라아제를 다시 사용하면 대두 및 기타 원료의 세포막이 팽창하고 부드러워지고 파괴되어 세포에 둘러싸인 단백질과 탄수화물이 방출되어 양조 시간을 단축하고 수율을 높이며 제품의 품질을 향상시키고 제품의 아미노산 환원당 함량을 증가시킬 수 있습니다.

03과일 및 채소 가공의 적용

과일 및 채소 가공 과정에서 식물 조직을 부드럽게하고 팽창시키기 위해 일반적으로 가열 및 찜, 산 및 알칼리 처리 및 기타 방법을 사용하여 과일 및 채소 풍미와 비타민의 손실을 초래할 수 있습니다. 셀룰라아제를 사용한 과일 및 채소 가공은 위의 단점을 피할 수 있으며 동시에 식물 조직을 부드럽게 만들고 부풀려서 소화율을 높이고 맛을 향상시킬 수 있습니다.

04 차 가공의 응용

인스턴트 차의 전통적인 생산 공정은 끓는 물을 사용하여 차를 담가 아미노산, 설탕, 카페인, 사포닌, 차 폴리페놀, 차 향기 성분 및 색소 등과 같은 차 세포의 활성 성분을 추출한 다음 저온에서 동결 건조하는 것입니다. 셀룰라아제를 사용하여 찻잎을 먼저 적절하게 처리하면 고정화 효소 생산 온도를 낮추고 추출 시간을 단축하며 즉석 차의 맛을 향상시킬뿐만 아니라 수율도 향상시킬 수 있습니다.

05 오일 작물 가공 애플리케이션

셀룰라아제는 또한 유지 종자 작물 가공에서 매우 중요한 역할을 합니다. 전통적으로 압착 방식이나 유기 용매 방식은 제품 품질이 떨어지고 수율이 낮으며 작동 시간이 길고 동시에 유기 용매 잔류가 불가피한 오일 제품을 생산하는 데 사용되어 왔습니다.

한편으로는 유기 용매 방법 대신 효소 처리를 사용하면 오일의 수율과 품질을 향상시킬 수 있으며, 다른 한편으로는 효소 반응 조건을 제어하여 더 온화한 조건에서 생산 및 가공하여 제품 품질에 대한 폭력적인 조건의 영향을 피할 수 있습니다. 따라서 농산물 가공 분야에서 효소 기술을 사용하면 주요 제품의 수율을 향상시킬 수있을뿐만 아니라 부산물 발생을 줄이고 폐기물 처리 비용을 줄일 수 있습니다.

리파아제

리파아제 개요

리파아제는 트리글리세리드를 디글리세리드, 모노글리세리드, 글리세롤 및 지방산으로 분해하는 것을 촉매할 수 있는 일종의 트리아실글리세롤 아실 가수분해효소이며, 특별한 종류의 에스테르 결합 가수분해효소입니다. 리파아제는 아미노산을 기본 구성 단위로 삼고 폴리펩티드 사슬은 하나뿐이며 촉매 활성은 단백질 구조에 의해서만 결정됩니다. 리파아제는 동물, 식물 및 미생물에서 발견됩니다.

리파아제는 일종의 생물학적 촉매로서 일반 촉매의 고효율, 고선택성 및 온화한 반응 조건이라는 공통된 장점을 가지고 있으며 생화학, 식품 및 기타 생명 및 생산 분야의 과학적 발전에 큰 의미가 있는 녹색 촉매입니다.

면류 식품 가공에 리파아제 적용

면 제품의 맛은 주로 밀가루의 단백질, 전분 및 지방, 특히 단백질의 배향과 메쉬 구조의 형성을 통해 탄력을 생성하고 면의 점탄성을 증가시키는 것과 관련이 있습니다. 면 식품의 가공에서 손으로 캘린더링 방향을 따라 여러 방향으로 반죽하고 누르거나 기계적 수단으로 단일 방향을 따라 장시간 캘린더링하면 면의 탄력이 증가하고 면 식품의 품질이 향상되지만 위의 두 가지 방법을 사용하는 것은 상대적으로 시간이 많이 걸립니다.

파스타를 생산할 때 리파아제가 용해 된 물을 밀가루에 직접 첨가 한 다음 일정 기간 동안 실온에 방치하여 캘린더 링 할 수 있습니다. 단백질과 다당류 및 기타 밀가루 개량제를 첨가하는 것과 비교할 때 리파아제를 첨가하면 특히 탄력성 증가 및 유지, 수율 향상, 크러스트 개선과 같은 측면에서 제품의 품질이 크게 향상됩니다.

오일 및 지방 산업에서의 리파아제 적용

01지방과 오일의 효소 가수분해

촉매의 작용으로 기름과 물을 결합하여 지방산과 글리세롤을 생성하는 반응을 지방 가수분해 반응이라고 하며, 지방산 및 비누 산업에서 널리 사용됩니다. 전통적인 오일 및 그리스 가수 분해 반응은 무기산, 알칼리 및 금속 산화물 및 기타 화학 물질을 촉매로 사용하여 고온, 중고압, 장시간 및 부식 방지 장비가 필요하며 비용이 높고 에너지 소비가 높으며 작동 안전성이 떨어지고 제품 지방산 색이 어둡거나 열중합이 발생합니다. 반면 생물학적 효소를 촉매로 사용하는 효소 가수분해는 위의 단점을 정밀하게 극복할 수 있고 선택적일 수 있어 부반응을 줄이고 목표 제품 지방산의 품질과 수율을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

02효소 트랜스 에스테르화

에스테르가 다른 지방산이나 알코올 또는 에스테르와 혼합되어 아실 교환을 동반하여 새로운 에스테르를 생성하는 반응을 에스테르 교환 반응이라고 합니다. 그 중 에스테르-산 교환 반응과 에스테르-에스테르 교환 반응은 지방과 유지의 지방산과 글리세라이드 조성을 변화시켜 지방과 유지의 특성을 바꿀 수 있으며, 이는 지방과 유지 산업에서 지방과 유지 개질을 위해 일반적으로 사용되는 중요한 수단입니다.

전통적인 에스테르 교환 공정은 화학적 방법을 채택하고 일반적으로 사용되는 촉매는 금속 나트륨 또는 수산화 나트륨, 무기산 등입니다. 트리글리세리드 서브 아실기의 이동성을 향상시킬 수 있지만 반응 시스템에서 아실기의 교환 및 분포의 무작위성을 초래하여 부산물의 증가로 이어질 수 있습니다. 비특이적 리파아제를 사용하여 트리글리세리드의 에스테르 교환을 촉매하는 경우 화학적 에스테르 교환 방법과 유사한 결과를 얻을 수 있습니다.

그러나 1,3 방향성 리파아제를 촉매로 사용하면 아실기의 이동과 교환이 1 위치와 3 위치로 제한되어 화학적 에스테르 교환 반응으로는 얻을 수 없는 특정 목표 생성물을 생산할 수 있으며, 이것이 바로 효소 에스테르 교환 반응 방법의 독특한 매력이기도 합니다.

펙티나아제

펙티나아제 개요

펙티나아제는 펙틴 물질을 분해할 수 있는 다양한 효소를 총칭하는 용어입니다. Poondla 등은 펙티나아제가 과일 가공, 식품 산업에서 널리 사용되는 세포벽 펙틴을 분해하는 효과가 있다고 지적했습니다.

식품 산업에서의 펙티나아제

01주스 설명

감귤 주스를 제외한 대부분의 음료에 사용되는 과일 주스는 일반적으로 최종 제품의 탁도와 침전을 방지하기 위해 가공 과정에서 정화 과정을 거칩니다.

펙티나아제 정화의 본질은 펙틴의 효소 가수분해와 비 효소 정전기 응집의 두 부분으로 구성됩니다. 펙티나아제의 작용으로 주스의 펙틴이 부분적으로 가수분해되면 원본은 양전하를 띤 단백질 입자의 일부에 싸여 노출되고 다른 음전하를 띤 입자가 충돌하여 응집, 침전 과정에서 응집제, 흡착, 주스에 다른 부유 입자의 얽힘이 발생하여 원심 분리를 통해 여과를 제거하여 정화 목적을 달성 할 수 있습니다.

02 과일 및 채소 주스의 착즙률 향상

일반적인 과일과 채소의 세포벽에는 펙틴, 셀룰로오스, 전분, 단백질 및 기타 물질이 다량 함유되어 있습니다. 펄프를 분쇄한 후 점성이 매우 높아 주스를 짜는 것이 매우 어렵고 주스 수율이 낮으며 효소 기술은 위의 단점을 극복할 수 있습니다. 펙티나아제는 일반적으로 주스와 풍미 추출을 가속화하고 펙틴을 제거하는 데 사용됩니다. 펙티나아제는 펙틴의 해중합을 촉매하고 점도를 효과적으로 낮추고 압착 성능을 개선하며 주스 수율과 가용성 고형물 함량을 높일 뿐만 아니라 주스의 향기로운 성분을 증가시키고 찌꺼기 생성을 줄일 뿐만 아니라 후속 가공 절차에도 도움이 됩니다.

03와인의 품질 향상

와인 제조 산업에서 펙티나아제를 사용하면 천연 색소의 추출을 증가시키고 와인의 색과 풍미를 개선하며 와인의 향을 증가시키고 스파클링 와인을 생산할 수 있으며 이는 와인의 품질을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다.

IV. 프로테아제

프로테아제 개요

프로테아제는 단백질과 폴리펩타이드의 가수분해를 촉매할 수 있는 중요한 산업용 효소 제제로 과일, 식물 줄기 및 잎, 동물 장기 및 미생물에서 널리 발견됩니다.

식품 가공에서 식품 단백질의 분해를 촉매하는 효소에는 내인성 프로테아제, 미생물에 의해 분비되는 프로테아제, 인위적으로 첨가된 프로테아제 제제 등 세 가지 공급원이 있습니다. 식품 가공에서 프로테아제의 더 중요한 응용 분야로는 단백질 가수분해 반응, 트랜스프로틴화 반응, 가교 반응 등이 있습니다.

육류 산업에서의 애플리케이션

육류 가공에서 숙성 된 동물의 고기는 끓인 후 거칠고 단단 해지고 생산 된 제품의 맛이 매우 좋지 않으며 프로테아제를 사용하면이 고기가 부드러워 질 수 있습니다.

연화 과정에서 프로테아제는 용액과 함께 근육 사이로 들어가 근육 결합 조직과 콜라겐 섬유의 단백질을 분해하고 분자 구조를 파괴하여 고기의 품질을 부드럽고 맛있고 맛있고 육즙이 많고 씹기 쉽게 만듭니다.

동시에 프로테아제는 근육 섬유에 작용하여 단백질의 근세포 조합의 일부를 절단하여 수용성 아미노산과 수용성 칼슘, 인, 아연, 구리, 철의 고기가 크게 증가하여 고기의 풍미와 신선도가 효과적으로 향상되도록 할 수 있습니다. 효소 처리 된 고기는 여전히 일류 신선도를 유지하고 pH 및 감각 지수를 정상화 할 수 있습니다.

밀가루에 적용

프로테아제는 일종의 중성 프로테아제이며 최적 pH는 5.5~7.5이며 최적 온도는 약 65℃입니다. 프로테아제는 글루텐 단백질을 가수 분해하고 단백질 분자의 펩티드 결합을 절단하고 글루텐을 약화시키고 반죽을 부드럽게 만들고 반죽의 점탄성, 확장 성, 유동성 및 기타 특성을 개선하여 쿠키 및 빵 특수 밀가루에 주로 사용되는 기계적 특성 및 베이킹 품질을 향상시킬 수 있습니다.

03다양한 효소 제제의 향후 응용 전망

효소는 식품 산업에서 널리 사용되어 왔습니다. 생명 공학 자체의 급속한 발전, 특히 유전 공학 기술의 적용으로 식품에 사용할 수 있는 효소 제제의 종류가 크게 늘어날 것으로 예상할 수 있습니다.

한편으로는 식품 품종과 품질에 대한 사람들의 요구 사항이 계속 개선되고 효소의 적용이 큰 발전을 이룰 것이며, 효소를 사용하여 건강 효과가있는 기능성 식품을 생산하는 것이 중요한 연구 분야가 될 것입니다.

한편, 식품 안전에 대한 사람들의 기대치도 점점 더 높아지고 있으며, 이는 식품 검사에 효소 기술을 적용 할 수있는 새로운 기회를 가져와 앞으로 새로운 발전을 이룰 것으로 예상됩니다.

현재 식품 가공 분야에서 사용되는 고활성 효소 제제는 일반적으로 가격이 저렴하여 홍보가 어느 정도 제한되어 있습니다. 따라서 고활성, 저가의 효소 제제를 어떻게 생산할 것인가가 향후 연구의 방향이 될 것이며, 고정화 효소로 대표되는 효소 제제의 장기 사용 또는 재활용도 효소 제제의 비용을 절감할 수 있는 방향이 될 것입니다.

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