Wat zijn de factoren die de effectiviteit van het gebruik van enzymen en hun toepassing in de voedingsindustrie beïnvloeden?
Nu mensen steeds meer aandacht besteden aan voedselveiligheid, voeding, gezondheid en lekkerheid, is voedsel niet langer alleen een basisbehoefte om te overleven, maar ontwikkelt de voedingsindustrie zich in de richting van veiliger, voedzamer en lekkerder. In het streven naar een groen, koolstofarm leven dringt enzymbereiding met een hoge efficiëntie, veiligheid, niet-giftige bijwerkingen en een kleine impact op het milieu en andere kenmerken door in alle aspecten van ons leven. Zoals het brood dat we eten, gestoomd brood, drinksap, drankjes, roerbakkruiden, hand met papieren documenten kunnen worden gebruikt in enzympreparaten.
Enzym als een zeer efficiënte biologische katalysator, is zijn unieke voordelen in plaats van de traditionele chemische middelen, meer en meer op grote schaal gebruikt in de voedingsindustrie. Op dit moment is de enzymindustrie een van de meest veelbelovende opkomende industrieën in China. Daarom is het van groot belang om de chemische aard van enzympreparaten te herkennen voor een redelijk en correct gebruik van enzympreparaten. We introduceren kort een aantal factoren die het katalytische effect van enzympreparaten beïnvloeden.
01 Factoren die het gebruik van enzympreparaten beïnvloeden
I. Invloed van PH-waarde
Elk enzym vertoont alleen een hoge vitaliteit bij een specifieke pH-waarde, de optimale pH-waarde voor enzymwerking. Over het algemeen is het enzym het meest stabiel bij de optimale pH-waarde, dus de pH-waarde van enzymwerking is ook de stabiele pH-waarde. Als de pH-waarde van een enzymreactie te hoog of te laag is, zal het enzym onherstelbaar beschadigd raken en zullen de stabiliteit en vitaliteit afnemen of zelfs geïnactiveerd worden. Verschillende enzymen hebben verschillende optimale pH-bereiken, waaronder zuur, neutraal en basisch. Bijvoorbeeld, volgens de optimale pH van protease actie, vaak verdeeld in zure protease, neutrale protease en alkalische protease. Enzymactiviteit pH is ook een parameter die onder bepaalde omstandigheden wordt gemeten. Verschillende temperatuur of substraat, de optimale pH van enzymactiviteit is anders, hoe hoger de temperatuur, hoe smaller de stabiele pH-bereik van enzymactiviteit. Daarom moet bij een enzymgekatalyseerde reactie de pH-waarde van de reactie strikt worden gecontroleerd.
Invloed van temperatuur
Onder bepaalde omstandigheden heeft elk enzym een optimale temperatuur, waarbij de enzymactiviteit het hoogst is, het effect het best is en het enzym stabieler is, de snelheid van de enzymgekatalyseerde reactie toeneemt en het verlies aan enzymactiviteit het evenwicht van thermische denaturatie bereikt, en deze temperatuur is de optimale temperatuur van de enzymactiviteit. Elk enzym heeft een stabiele temperatuur waarbij het enzym stabiel is, en het enzym is stabiel bij een bepaalde tijd, pH en enzymconcentratie, met geen of een zeer geringe afname van de activiteit, en deze temperatuur is de stabiele temperatuur van het enzym. Boven de stabiele actietemperatuur wordt het enzym sterk geïnactiveerd. Deze thermische gevoeligheid van het enzym kan worden uitgedrukt door de kritische storingstemperatuur Tc, die verwijst naar de temperatuur waarbij het enzym in 1 uur de helft van zijn kracht verliest. Daarom kan over het algemeen alleen in het effectieve temperatuurbereik van het enzym effectieve katalytische werking uitvoeren, als de temperatuur elke 10 ℃ stijgt, neemt de reactiesnelheid van het enzym 1 ~ 2 keer toe. Het effect van de temperatuur op de werking van het enzym is ook gerelateerd aan de tijd van zijn warmte, wordt de reactietijd verlengd, zal de optimale temperatuur van het enzym worden verminderd. Daarnaast zorgen de substraatconcentratie van de enzymreactie, het type buffer, de activator en de zuiverheid van het enzym en andere factoren er ook voor dat de optimale temperatuur van het enzym en de stabilisatietemperatuur veranderen.
Ten derde, het effect van enzymconcentratie en substraatconcentratie
De substraatconcentratie is de belangrijkste factor die de snelheid van de enzymgekatalyseerde reactie bepaalt, onder bepaalde omstandigheden van temperatuur, pH en enzymconcentratie. Wanneer de substraatconcentratie erg laag is, versnelt de katalytische reactiesnelheid van het enzym snel met de toename van de substraatconcentratie en zijn de twee evenredig. Naarmate de substraatconcentratie toeneemt, vertraagt de reactiesnelheid en neemt deze niet langer evenredig toe. De relatie tussen de substraatconcentratie en de snelheid van de enzym-gekatalyseerde reactie kan over het algemeen worden uitgedrukt met de Mie-vergelijking. Soms is de substraatconcentratie erg hoog, maar ook door substraatremming door het enzym daalt de reactiesnelheid. Wanneer de substraatconcentratie veel hoger is dan de enzymconcentratie, is de gekatalyseerde reactiesnelheid van het enzym over het algemeen evenredig met de enzymconcentratie. Bovendien faalt het enzym soms als de enzymconcentratie te laag is, waardoor de reactie niet kan doorgaan. Enzymgekatalyseerde reacties die worden uitgevoerd in de voedselverwerking, de hoeveelheid enzym is over het algemeen veel minder dan de hoeveelheid substraat, maar ook om de kosten van enzym factoren te overwegen.
Ten vierde, de invloed van remmers
Veel stoffen kunnen de rol van het enzym verzwakken, remmen of zelfs vernietigen, deze stoffen worden enzymremmers genoemd. Zoals zware metaalionen (Fe3+, Cu2+, Hg+, Pb+, etc.), koolmonoxide, waterstofsulfide, organische kationen, ethyleendiamine en tetraazijnzuur. Bij daadwerkelijke productie, om de invloed van remmers op enzymkatalyse te begrijpen en te vermijden.
Ten vijfde, het effect van activator
Veel stoffen hebben de taak om enzymactiviteit te beschermen en te verhogen, of om inactief enzymeiwit te bevorderen tot een actief enzym, deze stoffen worden gezamenlijk enzymactivatoren genoemd. Activatoren kunnen worden onderverdeeld in drie categorieën: de eerste categorie zijn anorganische ionen, zoals Na +, K +, Ca2 +, Mg2 +, Cu2 +, Co2 +, Zn2 + en andere kationen, evenals Cl -, NO3 -, PO43 -, SO42 - en andere anionen. De tweede categorie zijn organische stoffen met kleine moleculen, voornamelijk B-vitamines en hun derivaten. De derde categorie zijn macromoleculaire stoffen met eiwiteigenschappen. Het effect van een activator op de snelheid van de enzymgekatalyseerde reactie is vergelijkbaar met dat van de substraatconcentratie, maar het wordt zelden gebruikt in de praktische productie.
Ten zesde, de invloed van de conserveringsomgeving
Enzympreparaten in de lage temperatuur omgeving is slapende, om het enzym langdurig behoud te maken zonder verlies van activiteit, in 10 ℃ behoud van enzymactiviteit verlies van 5-10% / 6 maanden, kamertemperatuur behoud van enzymactiviteit verlies van 10-15% / 6 maanden. Dus de sleutel ligt in de omgeving droog en lage temperatuur. Warmte en licht maken het enzym gemakkelijk inactief, dus het enzympreparaat moet op een gesloten plaats bij lage temperatuur worden bewaard en licht vermijden. Hoe hoger het vochtgehalte van het enzympreparaat, hoe makkelijker het is om het te inactiveren, dus het algemene enzympreparaat in poedervorm is gemakkelijk op te slaan en te vervoeren. Daarnaast kunnen sommige metaalionen ook enzyminactivatie veroorzaken of de vitaliteit van het enzym remmen, dus vermijd de keuze van metaalionen in de container om het enzympreparaat te bewaren.
02
Toepassing van verschillende enzympreparaten in voeding
I. Cellulase
Overzicht van cellulase
Cellulase is een algemene term voor een groep enzymen die cellulose kunnen hydrolyseren tot glucose. De bron van cellulase is zeer breed, naast schimmels kunnen verschillende protozoën, rondwormen, weekdieren, regenwormen, schaaldieren, insecten, algen, schimmels, bacteriën en actinomyceten cellulase produceren.
Toepassing van cellulase
01 Toepassing bij bierproductie
In het proces van bierproductie, na het gebruik van cellulase, zetmeel en cellulose kan worden omgezet in suiker, en vervolgens door de gist ontleding van alle omgezet in alcohol, kan de snelheid van alcohol worden verhoogd met 3% tot 5%, zetmeel en cellulose benuttingsgraad van maximaal 90%.
Door cellulase te gebruiken om bierresten te hydrolyseren, kunnen de enzymoplossing en het residu effectief afzonderlijk worden gebruikt, wat de economische en milieuvoordelen van bierresten sterk kan verbeteren.
02 Toepassing van sojasaus brouwen
Sojasaus is een proteasehydrolyseproduct van sojabonen. Bij het brouwen van sojasaus worden voornamelijk enzymen zoals protease en amylase gebruikt om grondstoffen enzymatisch te hydrolyseren. Als cellulase opnieuw wordt gebruikt, kan het ervoor zorgen dat het celmembraan van sojabonen en andere grondstoffen uitzet, zachter wordt en wordt vernietigd, zodat de eiwitten en koolhydraten die in de cellen zitten vrij kunnen komen, waardoor de brouwtijd kan worden verkort, de opbrengst kan worden verhoogd, de kwaliteit van het product kan worden verbeterd en het gehalte aan aminozuurreducerende suikers in het product kan toenemen.
03Toepassing van groente- en fruitverwerking
In het verwerkingsproces van fruit en groenten wordt, om het plantenweefsel zacht te maken en uit te zetten, over het algemeen gebruik gemaakt van verhitting en stomen, zure en alkalische behandeling en andere methoden, waardoor de smaak en vitaminen van fruit en groenten verloren gaan. Fruit- en groenteverwerking met cellulase kan de bovenstaande tekortkomingen vermijden en tegelijkertijd het plantenweefsel zachter en gezwollen maken, waardoor de verteerbaarheid en de smaak verbeteren.
04 Toepassing van theeverwerking
Het traditionele productieproces van instant thee bestaat uit het weken van thee met kokend water om de actieve ingrediënten in de theecellen te extraheren, zoals aminozuren, suiker, cafeïne, saponinen, theepolyfenolen, theearomacomponenten en pigmenten, etc., en vervolgens bij lage temperatuur te vriesdrogen. Als cellulase wordt gebruikt om de theebladeren eerst goed te behandelen, kan dit niet alleen de productietemperatuur van het immobilisatie-enzym verlagen, de extractietijd verkorten, de smaak van instant thee verbeteren, maar ook de opbrengst verbeteren.
05 toepassingen voor de verwerking van oliehoudende gewassen
Cellulase speelt ook een zeer belangrijke rol bij de verwerking van oliezaden. Van oudsher wordt de persmethode of de organische oplosmethode gebruikt om olieproducten te produceren. Deze methode heeft een slechte productkwaliteit, een lage opbrengst, een lange verwerkingstijd en tegelijkertijd onvermijdelijke organische oplosmiddelresten.
Het gebruik van enzymatische behandeling in plaats van organische oplosmiddelen methode, aan de ene kant, kan de opbrengst en kwaliteit van de olie te verbeteren, aan de andere kant, de controle van het enzym reactieomstandigheden, zodat de productie en verwerking in de mildere omstandigheden, kunt u voorkomen dat de impact van gewelddadige omstandigheden op de kwaliteit van het product. Daarom kan het gebruik van enzymtechnologie op het gebied van de verwerking van landbouwproducten niet alleen de opbrengst van het hoofdproduct verbeteren, maar ook de productie van bijproducten verminderen en de kosten van afvalverwerking verlagen.
Lipase
Overzicht van lipase
Lipase is een soort triacylglycerol acyl hydrolase, dat de ontleding van triglyceride in di-glyceride, mono-glyceride, glycerol en vetzuur kan katalyseren, en het is een speciaal soort ester-bonding hydrolase. Lipase neemt aminozuur als basiseenheid en er is slechts één polypeptideketen. De katalytische activiteit wordt alleen bepaald door de eiwitstructuur. Lipasen komen voor bij dieren, planten en micro-organismen.
Als een soort biologische katalysator heeft lipase de gemeenschappelijke voordelen van hoge efficiëntie, hoge selectiviteit en milde reactieomstandigheden van algemene katalysatoren, en het is een groene katalysator, die van groot belang is voor de wetenschappelijke ontwikkeling van de biochemie, voeding en andere gebieden van het leven en de productie.
Toepassing van lipase bij de verwerking van noedels
De smaak van noedelproducten is voornamelijk gerelateerd aan het eiwit, zetmeel en vet in tarwemeel, vooral door de oriëntatie van eiwit en de vorming van maasstructuur om elasticiteit te produceren en de visco-elasticiteit van noedels te verhogen. Bij de verwerking van noedelvoedsel zal het kneden en persen in vele richtingen langs de kalanderrichting met de hand of het kalanderen gedurende lange tijd langs één richting met mechanische middelen de elasticiteit van de noedels verhogen en de kwaliteit van het noedelvoedsel verbeteren, maar het gebruik van de bovenstaande 2 methoden is relatief tijdrovend.
Bij de productie van pasta kan water met lipase erin opgelost direct aan het meel worden toegevoegd en vervolgens een tijd op kamertemperatuur worden gelaten om te kalanderen. Vergeleken met de toevoeging van eiwitten en polysacchariden en andere meelverbeteraars, zal de toevoeging van lipase de kwaliteit van het product sterk verbeteren, met name in de volgende aspecten: de elasticiteit verhogen en behouden, de opbrengst verbeteren, de korst verbeteren.
Toepassing van lipase in de olie- en vetindustrie
01Enzymatische hydrolyse van vetten en oliën
De reactie van het genereren van vetzuur en glycerol door olie en water samen te combineren onder de actie van katalysator wordt vethydrolysereactie genoemd, die wijd in de vetzuur- en zeepindustrie wordt gebruikt. De traditionele olie- en vethydrolysereactie gebruikt anorganische zuren, alkaliën en metaaloxiden en andere chemicaliën als katalysatoren, die een hoge temperatuur, gemiddelde en hoge druk, lange tijd en corrosiebestendig materiaal vereisen, en de kosten zijn hoog, het energieverbruik is hoog, de bedrijfsveiligheid is slecht en de kleur van het productvetzuur is donker of er treedt thermo-polymerisatie op. Enzymatische hydrolyse met biologische enzymen als katalysator daarentegen kan de bovenstaande nadelen precies overwinnen en kan selectief zijn, zodat het bevorderlijk is voor het verminderen van nevenreacties en het verbeteren van de kwaliteit en opbrengst van het doelproduct vetzuren.
02Enzymatische omestering
De reactie waarbij een ester wordt gemengd met een ander vetzuur of alcohol of ester en gepaard gaat met acyluitwisseling om een nieuwe ester te produceren, wordt een esteruitwisselingsreactie genoemd. Onder andere ester-zuur uitwisseling en ester-ester uitwisselingsreacties kunnen de vetzuur- en glyceridensamenstelling van vetten en oliën veranderen, waardoor de eigenschappen van vetten en oliën veranderen, wat een belangrijk middel is dat vaak gebruikt wordt door de vetten en oliën industrie voor vetten en oliën modificatie.
Het traditionele esterwisselproces is gebaseerd op de chemische methode en de meest gebruikte katalysatoren zijn natriummetaal of natriumhydroxide, anorganisch zuur, enz. Hoewel het de migrerende eigenschap van triglyceridesubacylgroepen kan verbeteren, zal het resulteren in de willekeurigheid van de uitwisseling en distributie van de acylgroepen in het reactiesysteem, wat zal leiden tot een toename van de bijproducten. Als een niet-specifieke lipase wordt gebruikt om de omestering van triglyceriden te katalyseren, worden vergelijkbare resultaten als bij de chemische methode van omestering verkregen.
Als echter 1,3-richting lipase wordt gebruikt als katalysator, worden de migratie en uitwisseling van acylgroepen beperkt tot de 1-positie en de 3-positie, zodat specifieke doelproducten kunnen worden geproduceerd die niet kunnen worden verkregen door chemische omestering, wat precies de unieke aantrekkingskracht is van de enzymatische omesteringmethode.
Pectinase
Overzicht van pectinase
Pectinase is een algemene term voor een verscheidenheid aan enzymen die pectinesubstanties kunnen afbreken. Poondla et al. wezen erop dat pectinase pectine van de celwand afbreekt, wat veel gebruikt wordt in de fruitverwerking en voedingsindustrie.
Pectinase in de voedingsindustrie
01Het verduidelijken van het sap
De meeste vruchtensappen die worden gebruikt in dranken, behalve citrussappen, worden over het algemeen geklaard tijdens de verwerking om troebelheid en bezinking in het eindproduct te voorkomen.
De essentie van pectinase-verduidelijking bestaat uit twee delen: enzymatische hydrolyse van pectine en niet-enzymatische elektrostatische vlokvorming. Wanneer de pectine in het sap onder de werking van pectinase gedeeltelijk gehydrolyseerd, werd de oorspronkelijke verpakt in een deel van de positief geladen eiwitdeeltjes worden blootgesteld, en andere negatief geladen deeltjes botsen, wat leidt tot het optreden van vlokvorming, vlokvormig in het bezinkingsproces, adsorptie, verstrengeling van andere zwevende deeltjes in het sap, door middel van centrifugeren, filtratie kan worden verwijderd, om zo het doel van verduidelijking te bereiken.
02 De sapopbrengst van fruit- en groentesap verbeteren
Algemene fruit- en groentecelwanden bevatten een groot aantal pectine, cellulose, zetmeel, eiwitten en andere stoffen. Na het pletten is de pulp erg stroperig, waardoor het persen van het sap erg moeilijk is en de sapopbrengst laag. Enzymatische technologie kan de bovenstaande tekortkomingen verhelpen. Pectinase wordt meestal gebruikt om de sap- en smaakextractie te versnellen en pectine te verwijderen. Pectinase kan niet alleen de depolymerisatie van pectine katalyseren, effectief de viscositeit verminderen, de persprestaties verbeteren, de sapopbrengst en het gehalte aan oplosbare vaste stoffen verhogen, maar ook de aromatische bestanddelen in het sap verhogen, de productie van droesem verminderen, maar ook bevorderlijk zijn voor de verdere verwerkingsprocedures.
03De kwaliteit van wijn verbeteren
Het gebruik van pectinase in de wijnindustrie kan de extractie van natuurlijke pigmenten verhogen, de kleur en smaak van wijn verbeteren, het aroma van wijn verhogen en mousserende wijn produceren, wat een belangrijke rol speelt bij het verbeteren van de kwaliteit van wijn.
IV. Protease
Overzicht van protease
Protease is een belangrijk industrieel enzympreparaat dat de hydrolyse van eiwitten en polypeptiden kan katalyseren, en komt veel voor in fruit, plantenstengels en -bladeren, dierlijke organen en micro-organismen.
In de voedselverwerking zijn er drie verschillende bronnen van enzymen die de afbraak van voedseleiwitten katalyseren: endogene proteasen, proteasen afgescheiden door micro-organismen en kunstmatig toegevoegde proteasepreparaten. Enkele van de belangrijkste toepassingen van proteasen in voedselverwerking zijn hydrolysereacties van eiwitten, transproteïnereacties en crosslinkingreacties.
Toepassingen in de vleesindustrie
In de vleesverwerking wordt het vlees van oude dieren ruw en hard na het koken, en de smaak van de geproduceerde producten is erg slecht.
Tijdens het vermalsingsproces komt protease de intermusculaire ruimte binnen met de oplossing, breekt het eiwit in het intermusculaire bindweefsel en de collageenvezels af, vernietigt hun moleculaire structuur en maakt de kwaliteit van het vlees zacht, smakelijk, sappig en gemakkelijk te kauwen.
Tegelijkertijd kan protease ook handelen op spiervezels, splitsing van een deel van de myocyt combinatie van eiwitten, zodat het vlees van wateroplosbare aminozuren en wateroplosbaar calcium, fosfor, zink, koper, ijzer sterk toegenomen, zodat het vlees smaak en versheid van het vlees effectief te verbeteren. Het met enzymen behandelde vlees kan nog steeds een eersteklas versheid behouden en de pH-waarde en sensorische indexen normaliseren.
Toepassing in bloem
Protease is een soort neutrale protease, de optimale pH is 5,5 ~ 7,5, en de optimale temperatuur is ongeveer 65 ℃. Protease kan het gluteneiwit hydrolyseren, de peptidebinding van eiwitmolecuul snijden, het gluten verzwakken, het deeg zacht maken, de visco-elasticiteit, rekbaarheid, vloeibaarheid en andere eigenschappen van het deeg verbeteren, om zo de mechanische eigenschappen en bakkwaliteit te verbeteren, wat voornamelijk wordt gebruikt in koekjes en brood speciaal meel.
03Toekomstige toepassingsperspectieven van verschillende enzympreparaten
Enzymen worden veel gebruikt in de voedingsindustrie. Het valt te verwachten dat met de snelle ontwikkeling van de biotechnologie zelf, met name de toepassing van gentechnologie, de verscheidenheid aan enzympreparaten die in voeding kunnen worden gebruikt sterk zal toenemen.
Aan de ene kant blijven de eisen van mensen voor voedselvariëteiten en -kwaliteit verbeteren, de toepassing van enzymen zal grote vooruitgang boeken, waarbij het gebruik van enzymen om functionele voedingsmiddelen met gezondheidseffecten te produceren een belangrijk onderzoeksgebied zal zijn.
Aan de andere kant worden de verwachtingen van mensen ten aanzien van voedselveiligheid ook steeds hoger, wat nieuwe kansen biedt voor de toepassing van enzymtechnologie bij het testen van voedsel en naar verwachting in de toekomst tot nieuwe ontwikkelingen zal leiden.
Op dit moment zijn de hoogactieve enzympreparaten die worden gebruikt voor voedselverwerking over het algemeen goedkoop en de promotie ervan is tot op zekere hoogte beperkt. Daarom zal onderzoek in de toekomst zich richten op de vraag hoe hoog-actieve, laaggeprijsde enzympreparaten kunnen worden geproduceerd. Langdurig gebruik of recycling van enzympreparaten in de vorm van geïmmobiliseerde enzymen is ook een manier om de kosten van enzympreparaten te verlagen.
Neem nu contact met ons op!
Als je Price nodig hebt, vul dan je contactgegevens in op het formulier hieronder. We nemen dan meestal binnen 24 uur contact met je op. Je kunt me ook een e-mail sturen info@longchangchemical.com tijdens kantooruren (8:30 tot 18:00 UTC+8 ma. ~ za.) of gebruik de live chat op de website voor een snel antwoord.
| Samenstelling Glucoamylase | 9032-08-0 |
| Pullulanase | 9075-68-7 |
| Xylanase | 37278-89-0 |
| Cellulase | 9012-54-8 |
| Naringinase | 9068-31-9 |
| β-amylase | 9000-91-3 |
| Glucose-oxidase | 9001-37-0 |
| alfa-amylase | 9000-90-2 |
| Pectinase | 9032-75-1 |
| Peroxidase | 9003-99-0 |
| Lipase | 9001-62-1 |
| Katalase | 9001-05-2 |
| TANNASE | 9025-71-2 |
| Elastase | 39445-21-1 |
| Urease | 9002-13-5 |
| DEXTRANASE | 9025-70-1 |
| L-Lactische dehydrogenase | 9001-60-9 |
| Dehydrogenase malaat | 9001-64-3 |
| Cholesteroloxidase | 9028-76-6 |