纤维素酶是什么？在食品行业中有什么作用？
2023-04-24 10:0760
什么是纤维素酶？
纤维素酶是一种以纤维素纤维为靶标的水解酶。纤维素是一种天然存在于全谷物面粉中的非淀粉多糖，含有大量的麸皮和糊粉层。纤维素酶通常用于咖啡加工和果汁提取。
虽然纤维素酶在面包制造业中尚未广泛分布，但其主要应用领域是全谷物、全麦和纤维面包。
木聚糖酶和纤维素酶的组合作为一种纤维降解酶，对面团的流变学性能和成品质量具有有益的协同作用。
起源
共生细菌产生的纤维素酶在反刍动物中发现，最近在绿藻中发现。
微生物纤维素酶可以从真菌发酵中获得，通常使用黑曲霉和木霉。
作用
纤维素酶有助于最大限度地减少面包配方中添加麸皮的负面影响。尽管麸皮是一种价值很高的营养成分，但它对面包师带来了额外的技术挑战，因为它会严重破坏泡沫结构并限制面筋网络的形成。
在面包中使用纤维素酶可以获得以下特性：
♦ 通过自由排水增加锅流量
♦ 卓越的气体保持力，可实现最佳烤箱弹簧和产品体积
♦ 更强、更连续的面筋网络，最大限度地减少气泡聚结
♦ 碎屑中更细、更均匀的气室结构
♦ 与葡萄糖氧化酶的强协同作用（在这种情况下，纤维素为氧化酶提供葡萄糖底物，以增强增强功能）
♦ 面包屑更柔软，保质期更长
♦ 低糖纤维面包的面包皮颜色更深、更均匀
♦ 纤维素酶有4种主要类型：
♦ 内切葡聚糖酶
♦ 纤维素二糖水解酶
♦ 外泌葡萄糖水解酶
♦ β-葡萄糖苷酶
下表总结了每种纤维素酶的关键方面：
| EC 编码 | 催化反应 | 性能 |
3.2.1.4 内切酶内切葡聚糖酶 | 纤维素（葡聚糖）聚合物链中β-（1,4）-D和β-（1,3）-D-葡萄糖苷键的随机内水解。 产品包括各种尺寸的葡萄糖、纤维二糖和纤维糊精。 | 对棉花等结晶纤维素无活性。 它可以水解无定形纤维素（包括结晶纤维素的无定形区域）和可溶性底物，如增稠剂羧甲基纤维素（CMC）和羟甲基丙基纤维素（HPMC）。 内切葡聚糖酶活性导致粘度迅速下降，还原基团急剧增加，从而参与美拉德反应。 它的作用与真菌α-淀粉酶非常相似。 |
3.2.1.91 外显子裂解酶 | 1,4-β-D-葡聚糖纤维二水解酶 通过从葡聚糖底物的非还原端连续去除纤维二糖来降解无定形纤维素。 | 纯的时候可以降解微晶纤维素。 还原基团相对于粘度降低的增加速率远高于内切葡聚糖酶。内胰高血糖素酶和纤维生物水解酶在结晶纤维素的水解中协同作用。 它的作用与谷物β-淀粉酶非常相似。 |
3.2.1.74 外泌葡萄糖水解酶 | 连续水解，从纤维糊精的非还原端去除葡萄糖单元。 | 水解速率随着葡聚糖分子链长度的减少而降低。 它的作用与淀粉葡萄糖苷酶（AMG）非常相似。 |
3.2.1.21 β-葡萄糖苷酶 β-D-葡萄糖苷葡糖水解酶 | 将纤维二糖切割成2个葡萄糖单元，并从小纤维糊精的非还原端去除葡萄糖。 | 与外葡糖水解酶不同，β-葡萄糖苷酶的速率随着葡聚糖链尺寸的减小而增加，其中纤维二糖的水解速度最快。 它的作用与麦芽糖酶和AMG的组合非常相似 |
商业生产
纤维素酶的大规模生产依赖于利用现代生物技术进行发酵和下游加工。
以下框图总结了纤维素酶的商业生产：
应用
真菌纤维素酶的分子量约为63000Da，最适pH为5.5至6.0，在100°C和pH为7的条件下稳定5分钟。该酶受到重金属离子、巯基试剂、氧化剂和还原剂以及葡萄糖的抑制。
纤维素酶活性可以通过测量从纤维素中释放的还原基团的速率来确定。
食品监管
与其他酶类似，食品纤维素酶是GRAS（公认安全），在美国通常被认为是一种食品加工助剂。美国食品药品监督管理局对其来源（食品相容性）进行了监管，并根据GMP对其使用进行了限制（如适用）。
责任编辑：邓老师
