非热加工技术对食品内源酶的控制研究进展

2022-01-10 03:57毛相朝陈昭慧
中国食品学报 2021年12期
关键词:热加工失活内源

毛相朝,李 娇,陈昭慧

(1 中国海洋大学食品科学与工程学院 山东青岛 266003 2青岛海洋科学与技术国家试点实验室/海洋药物与生物制品功能实验室 山东青岛 266237)

酶是由活细胞产生,对底物有专一性和特异性的蛋白质或RNA。内源酶指动植物和微生物来源的食物中本身含有的酶,其发生变化会对食品的质构、营养和感官性质产生重要影响。例如:多酚氧化酶(PPO)能催化果蔬中内源性多酚物质氧化生成黑色素,是引起果蔬酶促褐变的主要酶类;过氧化物酶(POD)同样能够催化许多酚类物质的氧化反应,在贮藏过程中对食品风味产生负面影响[1]。果胶甲酯酶(PME)能水解果汁中的果胶,使果汁变得更混浊,发生分层现象[2]。脂肪氧化酶(LOX) 则能专一催化多元不饱和脂肪酸氧化反应,造成食品酸败。鉴于此,在加工过程中对食品内源酶活力进行有效控制,对保持食品感官品质与营养价值具有重要意义。

传统热加工能有效钝化内源酶,延长食品保质期,一直是食品工业中极为重要的加工方式。然而,加热处理会对食品营养物质、天然色泽和质构、挥发性风味物质及生理活性成分等产生不良影响,特别是对于热敏性或有特殊要求的功能食品经常不能达到预期的效果。近年来为了克服传统加工方法的局限性,越来越多的研究人员探索将声、光、电、磁、压等物理学方法应用于食品加工过程中。以超高压、超声波、辐照、等离子体、高压脉冲电场等为代表的非热加工技术蓬勃发展起来,因其在有效钝酶的同时较好地保持食品原有营养与活性物质而受到广泛关注。本文梳理近年来国内外非热加工技术对食品内源酶活性的影响研究,探讨该技术对食品内源酶的作用机制,在理论结合实践的基础上展望未来研究方向,为非热加工技术在食品加工中的应用提供参考。

1 超高压

超高压技术(Ultra high pressure processing,UHP),是指将待处理物料置于密闭的高压容器中,在一定温度、适当时间内(20~40 min)对样品持续施加100~1 000 MPa 的压强,达到钝化酶类,改善食品品质与特性的目的。作为非热加工技术中成熟度最高的一种,超高压在许多国家得到广泛应用[3]。经超高压处理,酶蛋白疏水键和离子键被切断或重新形成,同时可以改变物料分子中非共价键的结构和形态,从而影响酶的活性。

1.1 超高压对食品内源酶活性的影响

如表1所示,超高压具有失活模型体系中辣根过氧化物酶(HRP)等酶的能力,并影响食品中多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)、果胶甲酯酶(PME)的活性。如张林玉等[4]发现当压力大于200 MPa 时,腌渍红椒中POD 和PME 活性明显受到抑制,而且超高压处理后红椒的质构特性、色泽品质优于热处理组。侯思涵[5]在500 MPa、35 ℃条件下处理哈密瓜汁,发现醇脱氢酶(ADH)全部失活,处理后哈密瓜汁中可溶性固体变化不大,且浊度降低,色泽趋于鲜亮。

表1 超高压对模拟体系和食品体系中酶活力的影响Table 1 Effect of ultra high pressure on enzyme activity in simulated system and food system

超高压导致内源酶失活的效果主要与设备压力参数(压强、温度、时间)、介质环境、酶自身性质等有关。低压下酶失活一般是可逆的,而较高压力会造成酶的不可逆失活。加压时间对酶活多为消极影响,随着加压时间的延长,酶活呈逐渐下降的状态。Cano 等[6]研究超高压对草莓酱中POD 和PPO活性的影响时发现,在300 MPa 压力下POD 失活率为20%,而PPO 失活率高达60%,说明不同种类的酶在相同压力处理下活性变化差异明显。另有研究表明食品介质性质的不同也显著影响酶活的变化,番茄整果和番茄切片中PME 经超高压处理后,前者酶活基本没有变化,而后者基本被钝化[7-8]。介质中若含有糖、蛋白质、脂肪、可溶性盐等会增加酶的耐受力,而较高的温度会降低酶的耐受力,与高压处理有协同增效的作用。有研究表明:在450 MPa 和25°C 下处理苹果汁时PPO 活性增强,而在相同压力50°C 下处理60 min,苹果汁中PPO 残留活性仅为(9±2.25)%,这说明随着加压温度的升高,PPO 活性会显著下降[9]。

1.2 超高压失活酶的动力学模型

超高压处理后大部分酶的活力-压力呈钟型曲线。采用动力学模型对酶失活曲线的拟合情况如表2所示。在长时间加热或加压处理后部分酶仍能保持稳定,残留酶活性可以描述为一阶分数转换模型,如番茄相较于橙子中的PME 更耐压,其残存PME 的失活则遵循一阶动力学[15]。在恒压条件下,用阿伦尼乌斯方程可以很好地描述失活速率常数的温度依赖关系。在恒温条件下,用艾林理论来描述失活速率常数的压力依赖关系。然而,Rodrigo 等[16]研究发现在高温/低压范围,阿伦尼乌斯方程和艾林理论均无法完整拟合番茄LOX 的压力-温度失活曲线,而需采用多项式模型描述番茄LOX 失活速率常数的温压依赖性。由此可见,酶失活速率通常与压力、时间和温度有关。在一阶失活模型的基础上逐步发展建立多项式模型,对于设计和优化压力与温度组合至关重要。

表2 超高压条件下酶的失活动力学模型Table 2 Inactivation dynamical model of enzyme under ultra high pressure

1.3 超高压对食品内源酶的作用机理

超高压处理会使酶体积发生改变,从而使维持酶空间结构的次级键因体积的缩小而被切断或重新形成,酶的空间结构由α-螺旋和β-折叠向不规则卷曲转变。Yi 等[22]在研究灭活蘑菇中PPO 时观察到,将压力水平提至1 600 MPa,可显著降低α-螺旋的含量。另有研究表明:在压力200~700 MPa 条件下,超高压处理会诱导丁酰胆碱酯酶蛋白变性,导致色氨酸残基暴露在极性溶剂环境中[23],影响酶分子的表面疏水性,从而使酶活性丧失。

2 超声波

超声波(Ultrasound,US)是一种频率高,波长短且穿透力较强的特殊声波,根据超声频率范围,可以分为低能超声和高能超声两种[24],其具有的特殊作用主要与产生的空化效应有关。空化效应大多数发生在液体环境中,介质分子在超声波的影响下出现挤压现象,当压力足够大时,介质之间发生急剧拉扯,进而产生空化气泡。超声波所产生的能量可使生物大分子物质之间的次级键发生断裂,从而使它们的高级结构发生改变。

2.1 超声波对食品内源酶活性的影响

如表3所示,经超声波处理后模拟体系中的HRP、过氧化氢酶(CAT)的活力都受到一定程度的抑制。当超声波作用于食品体系时,能有效抑制新鲜果蔬PPO、PME、多聚半乳糖醛酸酶(PG)等。Chen 等[25]发现超声处理后的草莓汁中PME 活性显著下降,同时草莓汁的澄清度上升,可溶性固体和pH 值仍保持稳定状态。刘梦培等[26]发现用420 W 超声处理30 min 后甜柿的PG 活力降低,而其硬度、亮度得以保持,且相较于对照组果实的含水量和钙离子的下降都有明显的抑制。

表3 超声波对模拟体系和食品体系中酶活力的影响Table 3 Effect of ultrasound on enzyme activity in simulated system and food system

超声波作用酶的效果主要取决于设备参数(超声频率、功率、密度)、处理温度、时间、介质的类型等。Engmann 等[27]发现,不同频率(22,24,26 kHz)、相同功率(60 W)的超声处理30 min,桑葚汁中残留PPO 活性分别为59.16%,74.98%,81.98%,这表明PPO 失活比例随超声频率的增加而降低。Chen 等[25]研究不同超声功率对酶活的影响时发现,在242,605 W/cm2和968 W/cm2处理10 min 的条件下,草莓汁中PME 的活性分别降低了76.86%,84.67%和89.11%,说明随着超声功率的上升,酶活下降明显。除此之外,采用超声处理水溶液中的枯草蛋白酶,结果酶活性损失一半,而在戊醇溶剂中酶活保持稳定不变,说明介质性质对超声处理时酶的活性和稳定性有较大影响。

2.2 超声波失活酶的动力学模型

由于超声波对食物内源酶活性的影响因素多种多样,了解超声场下酶失活动力学方程有利于更好地确定灭酶条件,控制食品加工、运输过程中出现的品质问题。超声场下酶失活动力学方程主要有一级动力学模型、一阶双相失活模型、部分转化模型(见表4)。Terefe 等[32]研究发现在50~75 ℃条件下,单独热处理番茄可使聚半乳糖醛酸酶(PG)部分失活,用部分转化模型可以很好地描述这一阶段的失活动力学,表明在该条件下部分PG活性在长时间处理后仍保持稳定。当采用超声处理时,PG 的两种亚型PG1 和PG2 可以同时失活,符合一阶双相失活模型。推测超声处理可能导致PG1 解离成热不稳定的PG2 和热稳定的b 亚基,然后,通过热和超声处理的协同作用使PG2 失活。Kadkhodaee 等[33]研究发现在温度20~80 ℃范围,超声波处理后α-淀粉酶的失活符合一级动力学模型,失活常数速率与温度的依赖关系也符合阿伦尼乌斯方程。

表4 超声场下酶失活动力学模型Table 4 Inactivation dynamical model of enzyme under ultrasonic field

2.3 超声波对食品内源酶的作用机理

超声空化效应产生的空穴气泡崩塌时,释放的巨大能量会导致局部产生5 500 K 左右的高温,高达108 N/m2的剪切力和大量活性自由基,破坏了酶分子周围的环境,使酶活性降低[37]。李冰等[29]发现超声处理后的CAT 中α-螺旋数量略有减少,β-折叠和无规则卷曲显著增加,二级结构出现从有序向无序转变的趋势。自由基产生的高能量会使酶活性中心发生变化,酶分子遭到破坏逐渐失活。Aamir 等[31]采用高强度超声处理,为木瓜汁PPO 活性中心提供了更多的能量,促进了活性中心向极性环境转化,从而抑制了PPO 的催化活性。羟基自由基通过添加或电子转移的方式与大多数氨基酸快速发生反应[38],其中半胱氨酸易被自由基优先氧化为二硫化物。

3 辐照技术

辐照(Irradiation)是一种利用电离或非电离辐射所产生的活化原子或分子对物料进行处理的技术。电离辐射包括γ-射线、高能电子束和X-射线等,非电离辐射包括紫外线、红外线等。辐照处理过程中食品并不与辐射源直接接触,而是暴露于辐射源下。该过程不同于热加工过程,基本不会提高食品表面温度,只需消耗较少的能量便可实现对酶的灭活,对食物的色泽、风味影响较小[39]。然而,在食品加工过程中,对使用的电离辐射源有一定的限定,国家标准中确立10 kGy 以下的辐照为安全剂量。

3.1 辐照对食品内源酶活性的影响

如表5所示,经辐照处理后模拟体系中的HRP、PPO 等受到一定程度的抑制。同时,采用钴源、紫外处理等方式也可有效抑制食品中PPO、POD、LOX 等酶活性。有研究表明:采用400 Gy 高能电子束辐照猕猴桃后,可有效抑制细胞壁降解相关酶,如PG 和PME 的活性以及基因表达,延缓了果实的软化[40]。Aguilar 等[41]采用紫外线处理3种桃汁时发现,在45 ℃辐照60 min 后所有品种中PPO 活性几乎完全丧失,然而果汁pH 值、VC 和糖含量均无明显变化。

表5 辐照对模拟体系和食品体系中酶活力的影响Table 5 Effects of irradiation on enzyme activity in simulated system and food system

辐照对酶的作用效果主要与辐照源、辐照剂量、处理方式等有关。研究表明:采用1 kGy 低剂量的60Co-γ 射线辐照,可有效控制香菇中超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽还原酶(GR)、纤维素酶(CX)的活性,而辐照剂量在1.5 kGy 以上会加快这些内源酶活性的丧失,说明辐照剂量显著影响酶的失活速度[42]。另外,辐照技术钝酶效果与处理方式有关。刘超等[43]研究表明采用4 kGy 单独辐照,梨汁中PPO 残留活性最低为61%,而当梨汁pH 值调至3.1 时,采用3 kGy 剂量的γ-射线复合处理对PPO 活性抑制率达92%,这说明复合处理较单独处理能更明显降低PPO 活性。

3.2 辐照失活酶的动力学模型

辐照失活酶的动力学模型如表6所示。一般来说,一级动力学模型能较好地描述辐照对酶的灭活情况。如马海乐等[52]采用一级动力学模型预测辐照过程中马铃薯片PPO 的失活情况。Aguilar等[41]发现辐照处理后的桃汁PPO 和POD 活性也符合一阶动力学模型衰减阶段的拟合参数。此外,Daniel 等[53]发现通过UVB 太阳能辐射处理后,用经典的Michaelis-Menten 模型可以很好地拟合酶失活动力曲线。Augusto 等[50]选用简单的一阶失活动力学、一阶双相失活动力学、两步失活动力学3种模型来评估椰汁中PPO 和POD 失活的可能性,结果表明:一阶双相失活动力学模型可以更好地描述酶活的丧失。即便如此,在许多情况下,现有的模型并不能用来描述所有酶的失活特性,需对试验参数进行深入探究和优化。

表6 辐照下酶失活动力学模型Table 6 Inactivation dynamical model of enzyme under irradiation

3.3 辐照对食品内源酶的作用机理

辐照会使食品中质子化羧基和带正电荷的氨基发生静电排斥作用,影响酶的二级结构,从而抑制其活性。张琥等[54]研究发现经红外照射处理后马铃薯PPO 中β-转角含量显著下降,随着处理时间的延长和辐射强度的增强,无规则卷曲含量显著提高。除此之外,辐照产生的氧化应激作用会促进自由基的产生,通过自由基链式反应使酶分子发生聚合,起到钝化食品内源酶的作用。麻姗姗等[44]研究发现高能电子束所产生的羟基自由基会引起血红素降解和肽链断裂,从而引起酶的失活。

4 大气压冷等离子体

等离子体是一种中性电离气体,由光子、电子、正负离子、原子、激发和非激发分子等粒子组成,是不同于固态、液态和气态的物质“第四态”[55]。等离子体可以分为热等离子体和冷等离子体,冷等离子体因中性离子温度低于电子温度而得名。大气压冷等离子体 (atmospheric cold plasma,ACP)是指在大气压条件下产生的冷等离子体,它可以通过等离子体射流 (APPJ)、介质阻挡放电(DBD)和电弧放电等产生,目前在各个领域都广泛应用。现有研究表明ACP 在食品杀菌钝酶方面有潜在价值,与其它方法相比,具有操作简单,处理时间短,效率高等优点。

4.1 大气压冷等离子体对食品内源酶活性的影响

如表7所示,ACP 处理能有效抑制模拟体系中乳酸脱氢酶(LDH)、PPO、POD 等酶活力,并能使食品中PPO、POD、PME 和LOX 等内源酶失活。Surowsky 等[56]发现,随着DBD 等离子体处理时间的延长和处理电压的升高,椰汁中的PPO 酶活性显著下降,而椰汁的色泽、口感和质地并未发生显著变化。Tappi 等[57]用电压15 kV,频率12.7 kHz 的DBD 等离子体处理鲜切苹果30 min,发现PPO 活性降低58%,并可有效抑制苹果褐变的发生。

表7 大气压冷等离子体对模拟体系和食品体系中酶活力的影响Table 7 Effects of atmospheric cold plasma on enzyme activity in simulated system and food system

ACP 钝酶的效果受很多因素影响,比如处理时间、设备功率、气体类型、酶自身特性等。经研究发现,等离子体的设备功率越大,酶失活速率越快;处理时间越长,酶残余活性越低。Tolouie 等[58]发现经20 kV 和24 kV 的DBD 等离子体处理5 min,小麦中LOX 残留酶活分别为39.97%和36.45%,这表明随着处理电压的升高,酶失活程度增加。Illera 等[59]采用辉光放电处理苹果汁时发现PPO 活性下降较为显著,在电压10.5 kV 下分别处理4 min 和5 min,酶活分别降低72.4%和84%,说明随着处理时间的延长,苹果汁中的PPO活性明显下降。Xu 等[60]研究了气体类型对酶失活的影响,发现采用空气或混合气体(65% O2+30%N2+5% CO2),经DBD 等离子体处理120 s 后鲜榨橙汁中PME 活力分别降低了74%和82%,表明混合气体更有利于PME 的失活。

4.2 大气压冷等离子体失活酶动力学模型

建立和评估酶失活动力学模型,研究失活规律对于优化ACP 处理食品时的工艺流程具有重要意义。表8为大气压冷等离子体失活酶的动力学模型。Surowsky 等[64]研究表明气体成分对苹果汁中的失活起关键作用,且酶失活符合Weibull 模型。Kang 等[63]发现经ACP 处理后马铃薯PPO 失活遵循一阶失活模型、Weibull 模型和二阶失活模型。Pankaj 等[65]在研究大气压冷等离子体对番茄POD 失活作用时,分别采用一阶失活模型、Weibull 模型和三参数logistic 模型进行建模,结果Weibull 模型和Logistic 模型能更好地描述酶的失活动力学。

表8 大气压冷等离子体失活酶的动力学模型Table 8 Inactivation dynamical model of enzyme under atmospheric cold plasma

4.3 大气压冷等离子体对食品内源酶的作用机理

气体放电过程中能够生成多种含氧活性物质,它们可以通过破坏酶的空间结构,攻击酶活性中心等使酶活性降低。Zhang 等[61]采用圆二色光谱和动态光散射(DLS)发现,提高DBD 等离子体处理强度会导致LDH 中α-螺旋结构降低,β-折叠和随机序列增加。Ke 等[66]通过紫外-可见吸收光谱分析,经等离子体处理后HRP 中血红素和铁的含量显著降低,说明等离子体在处理HRP 时所放出的活性物质(H2O2和·H 等)会降解酶的辅基血红素,从而使HRP 失活。当含硫氨基酸以及具有芳香族残基的氨基酸受到放射气体的攻击时,会发生氧化修饰,导致酶的失活。Lackmann 等[67]发现DBD 等离子体可使牛胰腺核糖核酸酶A(RNase A) 失活,并在60 s 后RNase A 所含甲硫氨酸Met79 和Met13 被氧化修饰成甲硫氨酸亚砜。

5 高压脉冲电场

高压脉冲电场 (Pulsed electric field,PEF)主要由电源、脉冲装置、样品处理室、杀菌室、冷却和温控系统组成。PEF 是在常温或制冷温度下,将处于杀菌室两个电极之间的液态(半固态)物料反复施加高电场强度 (10~50 kV/cm)、较短脉冲宽度(0~100 μs)和较高脉冲频率(0~2 000 Hz),由脉冲和力学效应引起的冲击波使酶发生失活。作为一种温和的非热处理方法,PEF 具有处理时间短,安全性高,能耗低等优点,在快速钝化食品内源酶的同时,可以不影响提取产物的质量,最大程度地保持食品的原有品质。

5.1 高压脉冲电场对食品内源酶活性的影响

如表9所示,PEF 能有效失活模拟体系中的木瓜蛋白酶、碱性磷酸酶(ALP)和HRP 等,对果蔬中POD、PPO、LOX 等酶有较好的抑制效果。如陈晨等[68]发现经30 kV/cm PEF 处理500 μs,胡萝卜汁中PPO 和POD 活性显著下降,同时其色泽、黏度均未发生显著变化。郭丹丹[69]发现脉冲强磁场处理对牛奶中CAT 和乳过氧化物酶(LPO)有显著的钝化作用,然而几乎不影响牛奶的感官和理化性质,对牛奶中营养成分也有较好的保留。Leong等[70]在用PEF 处理胡萝卜内源性抗坏血酸氧化酶(AAO)时发现,当脉冲电能低于20 kJ/kg 时,AAO的残余催化活性最高可达(59.13±3.12)%,这是由于PEF 的渗透作用使细胞膜表面结合的AAO 发生释放,导致AAO 活力检测结果较高。

表9 高压脉冲电场对模拟体系和食品体系中酶活力的影响Table 9 Effects of pulsed electric field on enzyme activity in simulated system and food system

PEF 对食品内源酶的作用效果主要受PEF 的设备参数(电场强度、处理时间、电极模式和脉冲频率等)和酶自身特性等影响。Bi 等[71]研究了脉冲电场强度(0~35 kV/cm)对新鲜苹果汁酶活性的影响,结果表明:随着电场强度的增加,PPO 和POD的残余活性显著降低,在35 kV/cm 时这两种酶几乎完全失活。Elez-Martinez 等[72]研究不同电极模式对橙汁中POD 的灭活效果,发现在电场强度值为25 kV/cm 的单极模式下,POD 失活率显著增加,而当采用双极模式时电场强度需达到35 kV/cm 才会使POD 完全失活,说明单极脉冲比双极脉冲更易使酶失活。Ho 等[73]在研究高压电脉冲对不同酶活性的影响时发现,采用相同的设备参数处理酶液,LOX 活性大幅度降低70%~85%,而POD 和PPO 活性降低约30%~40%。多项研究表明LOX 对PEF 参数变化更为敏感,且PEF 处理对PPO 活性的影响高于POD[74-75]。

5.2 高压脉冲电场失活酶的动力学模型

关于高压脉冲对微生物的失活动力学研究较多,而对酶失活方面的研究较少。表10是目前已知的高压脉冲电场下酶失活动力学的模型。Yang等[80]发现胃蛋白酶的失活曲线是电场强度、电导率和pH 值的函数,PEF 使胃蛋白酶失活遵循一阶失活模型。田美玲[81]也发现经PEF 处理后的α-淀粉酶、PG 的热失活曲线具有良好的线性关系,说明酶的失活过程遵循一级动力学规律。此外,Giner 等[82]发现经典的一阶失活模型以及Hülsheger's和Fermi's 经验模型都可以充分描述番茄PME 的失活现象。这些研究表明通过对动力学模型的分析可进一步优化工艺条件,为今后的研究提供理论基础。

表10 高压脉冲电场下酶失活动力学模型Table 10 Inactivation dynamical model of enzyme under pulsed electric field

5.3 高压脉冲电场对食品内源酶的作用机理

脉冲电场会影响酶分子之间的静电吸附作用,使酶周围电场紊乱,进一步影响酶分子的空间结构。Yang 等[80]在研究PEF 对胃蛋白酶活性影响时发现,随着PEF 处理时间增加,β-折叠结构逐渐消失。此外,PEF 通过影响酶活性中心,增大或减弱酶与底物的结合,使氨基酸发生聚集,导致酶活的改变。有研究表明经PEF 处理后酶的色氨酸内源和外在荧光明显增强,色氨酸残基微环境的极性变强,表面疏水性增强,疏水基团有可能进入酶分子的活性中心形成复合物,从而影响酶活性[83]。

6 结论与展望

1) 从钝酶效果来看,传统的热处理方式可以对食品中内源酶起到很好的钝化作用,然而加工过程中会破坏食品的营养物质。与传统的热处理不同,超声波、超高压、辐照、等离子体、高压脉冲电场等非热加工技术在食品的加工过程中温度变化不大,在保持食品原有口感、营养特性和生物活性物质的同时能有效失活与果蔬褐变、腐败等相关的酶类。目前该技术主要用于果蔬保鲜和储运中,并逐渐拓宽至乳制品和水产品等品类。未来,随着技术的改良,应用范围也将扩展至食品其它领域,这也顺应人们对食品“自然、营养、安全、方便”的追求。

2) 从作用机理来看,非热加工技术主要通过破坏酶分子的空间构象来影响酶活。通过核磁共振 (NMR)、圆二色光谱 (CD)、动态光谱扫描(DLS)、拉曼光谱、X-射线衍射等手段可以观察到酶分子在非热处理后二、三级结构被破坏,存在有序向无序转变的趋势。非热加工技术作用于食品所产生的高剪切力、高强度冲击波和高活性自由基等可直接攻击酶分子活性中心,使氨基酸残基发生氧化修饰等,从而使酶活力下降甚至失活。目前非热加工技术钝化食品内源酶机理的研究大多停留在假说阶段,对于如何影响酶空间结构变化及攻击酶活性位点尚缺乏深入研究。可进一步采用异源表达及纯化等手段获得纯酶,提高酶蛋白可结晶性,进而解析酶分子的结构变化,明确非热加工技术的作用靶点,从而实现对酶活的精准调控。

3) 从工程学的角度来看,了解与食品质量相关的酶的失活动力学是必不可少的,利用动力学模型在优化工艺参数、流程设计、操作可行性等方面意义重大。除此之外,由于食品体系中酶的种类很复杂,它们的分子结构、空间构象、作用机理不同,因此非热加工技术对酶的失活机制也存在差异,导致体系中不同设备参数对不同酶的失活效率不易控制,在实践中较难同步将全部酶彻底失活。研究各种技术与协同因素之间的作用,对于实现彻底钝酶是很有必要的。

4) 从实际应用的角度来看,目前对于非热加工技术的研究大多还仅限于实验室阶段,距应用到工业生产还有很多需要解决的问题,如设备成本高昂,作用不均匀,处理量小,对物料普适性较差和操作安全性能存在隐患等。目前解决的主要方法是应用多种非热加工技术相结合的栅栏技术,以适应大规模工业生产的要求。此外,对新设备的研发和提高加工过程的安全性也是未来技术发展的主要方向。

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