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第十一章 酶與食品質(zhì)量安全,主要內(nèi)容：,,,食品用微生物酶制劑的安全問題,2,,酶具有改善食品品質(zhì)和加工性能，酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用日益深入和廣泛，極大地促進了酶制劑工業(yè)的發(fā)展。然而酶的來源及其性質(zhì)也關(guān)乎食品質(zhì)量安全，特別是隨著生物技術(shù)的發(fā)展，通過基因工程手段改造部分微生物的基因，從而改變酶蛋白的基本結(jié)構(gòu)，達(dá)到強化酶在某方面功能特性目的的做法已成為商業(yè)上成功的典范，同時，這種做法給食品酶的應(yīng)用帶來安全隱患。對食品工業(yè)用酶制劑生產(chǎn)及應(yīng)用進行安全衛(wèi)生管理，從而建立一套科學(xué)使用規(guī)范及酶制劑安全性評價體系。,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。,1.1 酶制劑作為食品添加劑進入食品的潛在危害,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)GB 2760《食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。,,迄今為止，還沒有充分的證據(jù)表明，用于食品工業(yè)中的酶是有害于人體健康的。此外，在大多數(shù)情況下，酶在加工中已失活，且在加工中失活的酶經(jīng)進一步的單元操作是否尚存在于食品中，在很多情況下也是不確定的。因此在標(biāo)簽上注明添加的酶反而會引起誤解。,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)。,,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。,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,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)酯進一步水解生成2,3-二酮古羅糖酸后，Vc的活性才完全喪失。,1.4 酶作用的解毒反應(yīng),,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。,,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。,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,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)Margareta Tornqvist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構(gòu)對丙烯酰胺在食品中形成機理、危害評估和消除方法等方面進行廣泛而深入研究。,,目前，淀粉類食品在加工中丙烯酰胺的生成機理的研究已有突破性進展；在食品貯藏和加工方法方面，歐美和日本等國對食物加工前的保存條件、加工溫度對食品中丙烯酰胺含量的影響進行了研究，并提出減少丙烯酰胺的方法，如降低加工溫度、體系pH值，減少原料中天門冬酰胺的含量等。瑞士科學(xué)家Vass等研究發(fā)現(xiàn)天門冬酰胺酶應(yīng)用可降低薄脆餅干70％丙烯酰胺含量，但作用機理還有待于進一步深入分析和研究。,,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)。,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,2 食品用微生物酶制劑的安全問題,1、培養(yǎng)基的殘留物 如霉變糧食的毒素，無機鹽中的重金屬 2、發(fā)酵過程中致病菌的污染 沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌 3、發(fā)酵過程中非預(yù)期成分（毒素）的產(chǎn)生 黃曲霉素、黃天精,應(yīng)對措施,從接種到培養(yǎng)過程中嚴(yán)防有害微生物的混入； 嚴(yán)格選用培養(yǎng)基，并充分滅菌； 提取提純過程中符合食品生產(chǎn)操作規(guī)范；,3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)。,3.1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。,,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： （1）生產(chǎn)菌種必須是非致病性的， （2）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。,3.2 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。,3.2.1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。 通常經(jīng)口起作用的微生物毒素由特定的細(xì)菌和特定的放射菌產(chǎn)生，酵母一般不產(chǎn)生此類毒素。,,放射菌產(chǎn)生的毒素一般是小分子量的有機分子，一般稱作毒枝菌素，大多數(shù)毒枝菌素的毒性很強，而且它們中的多數(shù)毒素可以誘發(fā)慢性疾病(如癌癥)。細(xì)菌產(chǎn)生的經(jīng)口起作用的生物毒素還可以引起食物中毒，此類毒素以蛋白質(zhì)類物質(zhì)的形式存在，能夠引起快速的反應(yīng)。 因此，在使用微生物酶制劑時，必須選擇從不產(chǎn)生真菌毒素的菌種生產(chǎn)的酶，或者檢查每一批酶制劑以確定是否含有真菌毒素。,3.2.2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。,3.2.3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體的特征，確保所有導(dǎo)入寄主機體的DNA的安全，保證整個改造寄主機體的過程適合食品生產(chǎn)的應(yīng)用。,,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。,3.2.4 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。,蛋白質(zhì)分子修飾是否會對酶的安全性造成影響？,目前并無直接證據(jù)表明，酶的這種變化致使酶產(chǎn)毒素。事實上通過口服起作用的生物毒素相對數(shù)以千計的食物蛋白來說非常少，而且生物毒素的結(jié)構(gòu)和作為商品的食品酶在結(jié)構(gòu)上差異很大。,,基因重組等高新技術(shù)在菌種改造中的應(yīng)用，給酶制劑的發(fā)展開拓了很大的發(fā)展空間，但由于這項技術(shù)及其應(yīng)用尚未十分完善，對基因工程菌株的安全性評價問題尚待解決，酶制劑產(chǎn)品使用的安全性也無法在短期內(nèi)確證，所以，利用基因重組甚至轉(zhuǎn)基因技術(shù)改造菌種來生產(chǎn)酶制劑時，要充分認(rèn)識該技術(shù)的安全性和可靠性，由此而產(chǎn)生的對人體健康的影響也要經(jīng)長期的考察。,3.2.5 體外遺傳毒理學(xué)測試,新的食品酶制劑需要進行誘導(dǎo)有機體突變的活性實驗，但在部分地區(qū)仍然只進行常規(guī)的測試。目前，就我們所知，新的酶制劑在進行體外遺傳毒理學(xué)測試時，已不能揭示單一的致誘變性，除非使用一種更加復(fù)雜的評價體系，它涉及到化學(xué)分析和動物限制喂養(yǎng)實驗。,謝謝,