2022—2023学年第二学期《食品酶学》

课程论文

 

酶与酶制剂在食品安全中的应用及其影响

摘要

酶可催化食品加工中的化学反应，改进食品生产加工方式，改善食品风味，延长食品贮藏期，提高食品检测速率，提高我国食品质量安全，减少食源性疾病的发生率，保障人们的身体健康。但是用于工业中的酶制剂往往不是纯品，常混有残留的原料、稀释剂及安定剂等物质。有些酶在食品中作用会产生有毒物质或成为食品中的致敏原，本文将概述酶在食品安全领域中的应用与其对食品安全产生的不利影响。

 

关键词

酶、酶制剂、食品安全、检测技术、应用

 

第一章 酶与酶制剂

酶（enzyme）是由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质或RNA。酶制剂是一类具有酶特性的活性物质，主要用于催化食品生产加工各环节的化学反应，改良食品加工方式，改善食品口感与风味，延长食品保质期，以提高食品生产效率与食品质量，保障食品安全。目前我国已批准使用的酶制剂包含 6 类，在使用时需符合相关标准，适量添加，避免因过量或不规范使用出现食品安全问题。[1]

自我国第一个专业酶制剂生产厂投入使用以来，我国酶制剂应用领域进一步扩展，目前已涉及食品、化工、农业等多个领域。[1]

第二章 食品安全概念

“食品安全”是一个新的组合词汇，也是一个大的综合概念，其涉及了食品卫生、食品质量、食品营养等相关方面的内容，涉及了食品（食物）的种植、养殖、加工、包装、贮藏、运输、销售、消费等环节。而食品卫生、食品质量、食品营养等通常被理解为部门概念或者行业概念的属性无法涵盖上述食品安全所涉及的全部内容与全部环节。由于食品安全等相关概念在各个领域中的泛化和与其他相似概念的交叉，“食品安全”这一基本概念的界定仍存在争议。

二.1 食品安全及其相关概念

食品安全完整的概念和范围应该包括质和量两个方面。

①量是食品的充足供应，即解决人类的贫穷、饥饿，保证人人有饭吃。

②质是指食品的安全与营养，食品中不含有可能损害或威胁人体健康的有毒、有害物质或因素，从而导致消费者受到急性或慢性毒害或感染疾病，不会产生危及消费者及其后代健康的隐患。

1996年WHO将食品安全界定为“对食品按其原定用途进行制作、食用时不会使消费者健康受到损害的一种担保”

食品卫生指：食品生产、加工、储存、分配和制作过程中确保食品安全可靠，有益于健康并适合人的种种必要条件和措施。1996年WHO将食品卫生界定为“为确保食品安全性和适用性，在食物链的所有阶段所必须采取的一切条件与措施”。

食品质量则被WHO界定为“食品满足消费者明确的或者隐含需要的特性”。

从WHO上述的定义来看，食品质量的概念是包含食品安全与食品卫生的。

 

二.2 什么是“安全”

“安全性”（safety）是损害和危险性的反义词，常被解释为无风险性或无损伤性。理论上安全性是指无危险度或者危险度达到可忽略的程度，而实际上不可能存在绝对的无危险度。有教材认为所谓“安全”是指社会能接受的某种严重程度的有害效应的特定危险水平，指在可以接受的危险度下不会对健康造成损害，是一个应用很广泛的概念。

第三章 酶与食品安全的关系

酶是从生物体中提纯精制的天然产物，一般要比化学合成物质安全。但是用于工业中的酶制剂往往不是纯品，常混有残留的原料、稀释剂及安定剂等物质。而且作为微生物来源的食品酶制剂，通常除了酶蛋白本身以外，还含有微生物的代谢产物，以及添加的保护剂和稳定剂，还有菌种可能产生毒素，这些毒素可能残留在酶制剂中，带来潜在的致病性、致过敏性、致癌性等。因此，酶制剂的生产带来的安全性隐患，酶制剂等新资源在食品中的应用给食品安全带来了新的挑战。

另一方面，酶相关的新型分析方法在食品分析与检测、食品安全评价领域中得到广泛应用。酶法检测相较于化学分析检测具有快速、专一、高灵敏度、高和高精确度等优点，给食品安全发展带来了有力的工具。

三.1 酶在食品安全中的应用

现代酶分析检测技术，如聚合酶链式反应（PCR）技术，酶联免疫吸附（ELISA）技术，酶生物传感器（enzyme biosensor）等，非常适用于食品中农药兽药、生物毒素、转基因食品等的快速检测。而现在食品安全快速检测技术向速测化及便携化方向发展[2]，酶抑制法与ELISA等酶相关分析方法均在该发展趋势中发挥着不小的作用。下面简单列举几种酶在食品安全中应用的方法。

 

三.1.1 酶联免疫吸附技术的应用

从本质上讲，ELISA 是指一种借助酶进行催化反应的检测技术，需要在全面了解抗原和抗体的基本反应原理后，着重分析各类物品的高度特异性。酶联免疫吸附技术因操作简单、实践成本较低、分析检测内容更多，一经推广就得到了食品安全检测领域相关人员的重视，其主要被应用于复杂基质的微量成分检测中。如检测农药残留，检测生物毒素，检测食品中掺杂的非食用物质。[3]

三.1.2 酶生物传感器的应用

酶基生物传感器(enzyme-based biosensor)是一种由生物识别元件(酶)、信号转换器和数字信号处理器 3 部分组成的生物传感器。它可对目标检测物进行在线快速检测，酶基生物传感器对环境监测、食品安全检验和生物医学诊断等领域具有重要的意义。[4]在食品工业中，葡萄糖的含量是衡量水果成熟度和贮藏寿命的一个重要指标。已开发的酶电极型生物传感器可用来分析白酒、苹果汁、果酱和蜂蜜中葡萄糖的含量。蔗糖、乳糖和果糖也可用此法快速检测；各种氨基酸和蛋白质的测定，如 L2 谷氨酸、L2 赖氨酸、天冬氨酸、精氨酸、苯丙氨酸等十几种氨基酸；脂类的测定，如食品中卵磷脂的测定；维生素的测定，如抗坏血酸、维生素 B12 的测定；有机酸的测定，如乳酸、醋酸、柠檬酸、草酸、苹果酸等。酶生物传感器检测食品中添加剂的报告已有很多，如甜味剂（甜味素、天门冬酰苯丙酸甲酯等）；漂白剂（亚硫酸盐），防腐剂（苯甲酸盐、羟基苯甲酸酯等）；发色剂（肉类食品的亚硝酸盐、盐酸、过氧化氢）；抗氧化剂（儿茶酚、抗坏血酸）；酸味剂（如磷酸、乙酸和乳酸）；鲜味剂（入谷氨酸、肌甙酸）；色素、乳化剂等的检测。[5]

三.1.3 酶抑制法

酶抑制法是农药残留快检技术中一种非常重要的检测方法。酶抑制法的主要检测原理是有机磷类、氨基甲酸酯类农药对胆碱酯酶与羧酸酯酶等有很强的抑制力，能进一步影响酯酶酶促反应中酶与底物的反应过程，从而影响底物与显色剂的反应，这种显色反应可在生物体外反映出农药的抑制力。在整个反应过程中，可观察到酶促反应体系会产生一定的颜色变化，或酶与某些特定化合物结合后其理化信号强弱会发生变化，从而判定样品中是否含有农药以及农药残留量是否超标。[6]

三.2 酶对食品安全的不利影响

因为酶作用可能产生有毒物质与不利于健康的物质，酶制剂可能带有微生物毒素和抗生素，有些酶具有致敏作用等原因，所以对酶制剂有如下的卫生要求：

①对酶制剂的菌种应严格鉴定，不能使用致病菌及有可能产生毒素的菌种。

②只能使用有一定规格的食品工业专用酶制剂，不能任意使用普通工业用酶制剂。

③来自动植物非可食部分的酶应经毒理学鉴定。

④不熟悉的非致病性微生物制成的产品应进行更广泛的毒性鉴定。

⑤食品生产中避免使用与治疗用酶抗原性相似的酶类。

三.2.1 酶作用产生有毒物质和不利于健康的物质

食品用酶会因为某些原因夹带某些毒性物质进入到食品中或由于酶的作用可能会产生一些有毒和不利于健康的物质。由于在食品原料中酶和底物处在细胞的不同部位，酶和底物的相互作用才有可能发生。有时底物本身是无毒的，但经酶催化讲解后变成有害物质，例如，木薯含有生氰糖苷，其本身无毒，但在内源糖苷酶的作用下，产生氢氰酸（HCN）。

三.2.2 食品中酶的致敏作用

食品过敏是一种异常的免疫反应，又称为食物变态反应，指人体所摄入的食物中的某些物质（通常是蛋白质）作为抗原诱导机体产生的免疫应答而发生的一种变态反应性疾病。酶可以用来去除或消减食物的过敏原，例如谷氨酰胺转氨酶（简称 TG 酶）催化反应能够改变蛋白质原有的一级结构和空间结构，从而影响其致敏性。有研究表明 TG 酶可通过包埋或者破坏过敏原蛋白的某些线性和构象表位，有效减少或消除其致敏性，因此，采用 TG 酶调控食物过敏原的致敏性是一种安全且有效的方法，在工业应用中具有广阔的前景。[7]

在儿童和成人中，90%以上的过敏反应是由蛋白质引起的，酶虽然可以用来调控过敏原，但是酶本身就是一类蛋白质，酶与酶制剂对机体来说就是一种“外源蛋白质”，对人体是一种过敏原，导致机体细胞损伤或死亡。例如有些人食用菠萝后15-60min后会出现腹痛、恶心等过敏反应，严重的会发生呼吸困难及休克，这就是菠萝中的菠萝蛋白酶引起的免疫反应。

参考文献

[1] 赵梦然,吕航,王腾.酶制剂在食品加工、保鲜与检测中的应用[J].食品安全导刊,2023,(04):147-149.

[2] 刘玉莹.食品安全快速检测技术的现状及应用研究[J].食品安全导刊,2021,(19):170-171.

[3] 酶联免疫吸附技术在食品安全检测中的应用技术[J].现代食品,2022,28(17):132-134.

[4] 曹强,肖雨诗,孟庆一,徐志远,刘欢,李晋成,吴立冬.酶基生物传感器在快速检测中的研究进展[J].食品安全质量检测学报,2019,10(20):6902-6908.

[5] 金峻节,乔青青,魏法山.酶在食品分析中的应用[J].食品安全导刊,2015,(27):134.

[6] 赵素娟,包琴,赵丽杰.浅析酶抑制法在农药残留检测中的应用及酶源的研究进展[J].食品安全导刊,2022,(20):168-171.

[7] 支陈,施一凡,闵星,邢广良.TG酶在调控食物过敏原致敏性中的应用进展[J].常熟理工学院学报,2023,37(02):58-64.