食品酶學：缺4章

1、第一章 概述 2第二章 酶的結(jié)構(gòu)與功能 4第三章 酶的提取、分離與純化6第四章 糖酶4第五章 蛋白酶4第六章 脂酶4第七章 氧化酶類4第八章 溶菌酶2第九章 果膠酶類4第十章 酶和酶制劑在食品加工中的應(yīng)用 4第一章 概述酶是一種具有生物活性的蛋白質(zhì)。第二節(jié) 酶的一般特征一、酶是蛋白質(zhì)1、支持實驗： 酶在用熱、強酸、強堿、重金屬和洗滌劑處理時易失活，而蛋白質(zhì)在用同樣條件處理易變性。 與蛋白質(zhì)一樣，用強酸、強堿長時間處理生產(chǎn)氨基酸； 蛋白質(zhì)的所有典型實驗，如雙縮脲反應(yīng)。2、全酶蛋白質(zhì)部分：脫輔基酶蛋白非蛋白質(zhì)部分：輔助因子輔助因子：低分子量的有機化合物或者金屬離子。二、酶是催化劑影響反應(yīng)的速度，但

2、本身不沒有成為反應(yīng)的產(chǎn)物。降低反應(yīng)的活化能。三、酶具有特異性蛋白酶水解肽鍵。麥芽糖酶水解麥芽糖為葡萄糖。第三節(jié) 酶的分類和命名一、分類和命名習慣名稱：底物的名稱而確定。如脲酶（Urease），乳酸脫氫酶（Lactate dehyogenase）。老黃酶(Old yellow enzyme)，過氧化氫酶(Catalase)，木瓜蛋白酶(Payain)和胰蛋白酶 (Trypsin)等。1955年，成立了國際生物化學協(xié)會酶委員會。該委員會對酶分為六大類：第一大類：氧化還原酶第二大類：轉(zhuǎn)移酶第三大類：水解酶第四大類：裂合酶第五大類：異構(gòu)酶第六大類：連接酶（合成酶）國際生物化學酶委員會的系統(tǒng)命名每一種酶

3、有一個四位數(shù)的號碼第一位數(shù)表示大類；第二位數(shù)表示亞類；第三位數(shù)表示次亞類；第四位數(shù)表示酶在次亞類中的編號。如乳酸脫氫酶：1.1.1.27三糖磷酸異構(gòu)酶：5.3.1.1尚有少數(shù)的酶沒有系統(tǒng)命名，因為它所催化的反應(yīng)還沒有精確地確定。缺點：1、沒有考慮到酶的來源。從不同組織和器官中提取的酶可以催化相同的反應(yīng)，但他們可能含有不同的氨基酸組合；2、使用不便。二、同功酶（同工酶）在同一個生物品種或組織中可能存在著能催化系統(tǒng)反應(yīng)的不同的酶的形式。它們的差異：氨基酸順序、共價性質(zhì)或三維結(jié)構(gòu)等。電泳分類三、多酶體系多酶：指具有兩種以上的催化活力的酶。酶委員會建議，酶具有多于一種的催化活力，它應(yīng)被稱為酶系。分支酶

4、：能催化去除糖原中的1，6-分支，具有兩種催化活力，即淀粉1，6-葡萄糖苷酶和4-a-D-葡聚糖轉(zhuǎn)移酶，在酶分類中出現(xiàn)兩次，3.2.1.33和2.4.1.25。第四節(jié) 酶學對于食品科學的意義與酶有關(guān)1、食品原料生產(chǎn)2、食品貯藏3、食品制造4、食品運銷5、食品檢測第二章 酶的結(jié)構(gòu)與功能判斷是非：所有的酶都是蛋白質(zhì)，然而并非所有的蛋白質(zhì)都是酶。第一節(jié) 新酶的發(fā)現(xiàn)1、抗體酶具有催化活性的抗體。是抗體的高度專一性與酶的高效催化能力相結(jié)合的產(chǎn)物。2、人工酶人工合成的具有催化作用的多肽或蛋白質(zhì)。1977年Dhar等人報道，人工合成的Glu-Phe-Ala-Glu-Ala-Ser-Phe八肽具有溶菌酶的活性

5、。其活性是天然溶菌酶的50%。3、模擬酶利用有機化學合成的方法合成的一些比酶結(jié)構(gòu)簡單得多的具有催化功能的非蛋白質(zhì)分子。它可以模擬酶對底物的結(jié)合和催化過程，既可以大大派酶催化功能的高效率，又能克服酶的不穩(wěn)定性，這樣的物質(zhì)分子，稱為模擬酶。用糊精已經(jīng)成功地模擬了胰凝乳酶等多種酶。4、核酶近年來在生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的一些具有類似酶催化作用的RNA和DNA，被稱為核酶，Ribozyme。這一重大發(fā)現(xiàn)，對于生命起源和生物進化的研究，以及基因疾病、病毒和腫瘤的治療，具有重大的意義。第二節(jié) 酶在機體中的分布和作用1、作用：作為生物催化劑，促使反應(yīng)在體溫條件和常壓下進行。2、分布：存在廣泛。舉例：1）分布：a-淀粉

6、酶：人唾液、胰臟、豬胰臟、牛胰臟、細菌都水解a-1，4-糖苷鍵，但在蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上是不同的。2）不同生物和生物的不同時期，酶的種類和含量不同第三節(jié) 酶的蛋白質(zhì)構(gòu)成氨基酸是所有蛋白質(zhì)的構(gòu)成單位。天然存在的氨基酸已分離出175種，但僅有20種氨基酸存在于蛋白質(zhì)中。一、蛋白質(zhì)的分類1、單純蛋白：僅由氨基酸組成。如：核糖核酸酶、胰凝乳酶、胰蛋白酶等。2、結(jié)合蛋白：除了氨基酸之外還有有機和無機組分。如：1）色蛋白：血紅蛋白、肌紅蛋白、POD、CAT等都含有鐵卟啉輔助因子；2）非血紅素金屬蛋白，如鐵蛋白；3）脂蛋白，如血液中含有的a-脂蛋白等；4）糖蛋白，糖基。例如，粘蛋白，是唾液、胃液和內(nèi)分泌液的主要成分

7、；5）磷蛋白，磷。如酪蛋白和胃蛋白酶；6）需要各種不同輔助因子的酶。二、酶蛋白的組成-氨基酸1、氨基酸的縮寫與組成：復習！2、氨基酸通過肽鍵連結(jié)成多肽鏈氨基酸+氨基酸+=多肽+水分子基本概念主鏈：構(gòu)成多肽的有規(guī)則的部分；側(cè)鏈：多肽鏈中可變化的部分；殘基：多肽鏈中的一個氨基酸單位被稱為一個殘基。三、酶蛋白的二級與高級結(jié)構(gòu)1、二級結(jié)構(gòu)1）a-螺旋（helix)（右手）2）B-折疊(replicate, fold over)（片）3）三股螺旋（膠原螺旋）動物結(jié)締組織-膠原蛋白-膠原纖維組成：Gly (35%), Ala (11%), Pro(12%), Hypro(9%) 無-NH，膠原蛋白中無a-

8、螺旋，借助Gly殘基的肽鍵之間形成氫鍵而組成三股螺旋（右手），其中每一股是左手螺旋。2、三級結(jié)構(gòu)進一步折疊成更緊密的結(jié)構(gòu)。例如，幾乎所有的極性氨基酸處于蛋白質(zhì)分子的表面，而幾乎所有的非極性氨基酸處于蛋白質(zhì)分子的內(nèi)部。穩(wěn)定三級結(jié)構(gòu)的鍵或作用力：Vander Walls力、靜電力、疏水力、氫鍵、二硫交聯(lián)等。3、酶蛋白的四級結(jié)構(gòu)1、不同數(shù)目的多肽鏈組成如：RNA酶、溶菌酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶和一些a-淀粉酶由一條多肽鏈組成。而很多酶由兩條以上的多肽鏈組成。如：抗壞血酸氧化酶（EC.1.10.1.6）由6條多肽鏈組成；脂氧合酶（EC.1.13.11.12）由2條多肽鏈組成。乳糖酶（EC.3.2.1.2

9、3）由4條多肽鏈組成。2、穩(wěn)定酶蛋白四級結(jié)構(gòu)的鍵和作用力鍵和作用力：疏水鍵和靜電相互作用力為主。4、酶的存在存在狀態(tài)：在生物組織中，酶以完全溶解的狀態(tài)或以同膜結(jié)合的狀態(tài)存在。在電子輸送鏈中的酶，以有次序的方式結(jié)合到結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)上。第四節(jié) 酶的作用機理及活性測定一、 酶的活力測定指酶的催化能力。在特定的系統(tǒng)和條件下，酶作用的化學反應(yīng)所進行的速度，就代表酶活力。 2、酶活力測定過程要求：快速、簡便、準確。過程：在一定的條件下將酶與底物混合，反應(yīng)一段時間后，測定反應(yīng)液中底物和產(chǎn)物的量。測定步驟：（1）根據(jù)酶的專一性，選擇適宜的底物，并配制成一定濃度底物溶液。注意：均勻、純度、新鮮。（2）根據(jù)資料或試驗

10、結(jié)果，確定酶催化反應(yīng)的溫度、pH等條件。T：室溫（25），體溫（37）、最適溫度或其他。 pH：最適。Buffer solution (3)在一定的條件下，將一定量的酶液與一定量的底物溶液混合均勻，適時記下反應(yīng)時間。（4）反應(yīng)到一定的時間，取出適量的反應(yīng)液，運用各種適合的生化檢測技術(shù)，測定產(chǎn)物的生成量和底物的減少量。3. 酶活力測定方法（1）初速度法 酶反應(yīng)的過程若用產(chǎn)物生成和時間關(guān)系作圖，反應(yīng)速度即為此曲線的斜率。反應(yīng)速度逐漸降低的原因：底物濃度降低和產(chǎn)物濃度增加加速了逆反應(yīng)的進行；產(chǎn)物的抑制作用；酶的部分失活等。在實際測定過程中，為了保證測得的是初速度，往往使底物濃度足夠大，把酶完全飽和。

11、（2）終止法是指在恒溫反應(yīng)系統(tǒng)中進行酶促反應(yīng)，間隔一定的時間，分幾次取出一定容積的反應(yīng)液，使酶即可停止作用，然后分析產(chǎn)物的生成量或底物的消耗量。這是最古典的但仍然經(jīng)常使用的方法，幾乎所有的酶都可以根據(jù)這一原理，設(shè)計測定其活力的具體方法。使酶停止作用常使用強酸、強堿、三氯乙酸、SDS（十二烷基硫酸鈉）等，或迅速加熱使酶失活或變性，放到冰粒或冰鹽上（使溫度降到10度以下）。酶反應(yīng)的底物或產(chǎn)物可用以下方法測定：化學法: 利用化學反應(yīng)使產(chǎn)物變成一個可用某種物理方法測定的化合物。如根據(jù)比色、酸堿滴定、量熱、量氣法等來計算酶的活力。放射性化學法: 用層析或電泳的法將具有同位素標記的底物和產(chǎn)物分離，測定產(chǎn)物

12、（或底物的放射性）就可得知酶的活力。同位素有：3H、14C、35P、113I，計數(shù)器記錄。酶偶聯(lián)法：有些酶促反應(yīng)的產(chǎn)物不易直接測定，需加入一指示酶轉(zhuǎn)變成可測定的產(chǎn)物。（3）連續(xù)法 不需要取樣終止反應(yīng)，而是基于反應(yīng)過程中光譜吸收、氣體體積、酸堿度、溫度、粘度等變化，用儀器跟蹤監(jiān)測反應(yīng)進行的過程，記錄結(jié)果，算出酶活性。此法使用方便，一個樣品可多次測定，且有利于動力學研究，但很多酶反應(yīng)還不能用該法測定。（4） 酶分析的自動化是指從加樣、啟動反應(yīng)、檢測、數(shù)據(jù)記錄及結(jié)果處理等整個過程由儀器自動操作。主要基于反應(yīng)的初速度原理。4. 酶的活力單位國際單位（IU）：EC規(guī)定在25C，在最適底物濃度、最適緩沖液

13、離子強度和pH的系統(tǒng)內(nèi)，1min轉(zhuǎn)化一個微摩爾底物所需要的酶量，稱為1IU。比活力：是純度的量度，指單位重量的蛋白質(zhì)中所含的某種酶的催化活力。Specific catalytic activity / IUmg-1，比活力越高，表示酶越純。5、酶反應(yīng)的動力學原理1）酶活性部位的本質(zhì)（1）Fisher提出“鎖鑰學說” （2）Koschland提出“誘導楔合”學說（1）Fisher提出“鎖鑰學說” 底物類似鑰匙，酶類似鎖。在酶蛋白質(zhì)的表面存在一個和底物結(jié)構(gòu)互補的區(qū)域，如果一個分子的結(jié)果能和這個區(qū)域充分互補，那么它就能與酶相結(jié)合；當?shù)孜锓肿由厦舾械逆I正確地定向到酶的催化部位，底物就有可能轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物。

14、（2）Koschland提出“誘導楔合”學說A、酶和底物在形成吸附絡(luò)合物以前是分離的，此時酶的活性部位不存在和底物結(jié)構(gòu)互補的構(gòu)象；B、當?shù)孜锓肿咏咏副砻鏁r，引起肽鏈位置的變化，從而使它和底物的形狀達到緊密一致。（1）底物濃度對酶催化反應(yīng)速度的影響 * 反應(yīng)圖示 *Michaelis-Menten方程 （2）酶濃度對催化反應(yīng)速度的影響 反應(yīng)圖示（3）pH值對酶催化反應(yīng)速度的影響最適pH：酶活力最高時的pH。pH對反應(yīng)速度的影響：影響酶的穩(wěn)定性影響酶與底物結(jié)合，以及催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物（4）溫度對酶反應(yīng)速度的影響采用溫度來控制酶反應(yīng)速度的意義：低溫保藏可減少酶對食品軟化、不良風味的形成，以及成熟的

15、影響。高溫抑制酶活性，保持食品品質(zhì)。第五節(jié) 固定化酶及其功能1、定義在酶促反應(yīng)過程中，將酶定位或限制在一定的空間范圍內(nèi)，使其在反應(yīng)后易于和反應(yīng)物及產(chǎn)物分開，從而達到反復使用和連續(xù)生產(chǎn)的新型酶制劑。2、優(yōu)點1）反復使用。2）能與反應(yīng)物分開，生產(chǎn)過程容易控制。3）由于三級結(jié)構(gòu)得到穩(wěn)定，酶的穩(wěn)定性得到提高。4）產(chǎn)物中不含酶， 利于提高食品質(zhì)量。5）是研究酶動力學的良好模型。3、歷史4、固定方法5、應(yīng)用1）固定化葡萄糖異構(gòu)酶-生產(chǎn)果糖玉米淀粉-液化-糖化- 過濾- 精制-離子交換-蒸發(fā)-異構(gòu)化（固定化葡萄糖異構(gòu)酶）-精制- 離子交換- 濃縮-高果糖漿2）固定化葡萄糖淀粉酶-生產(chǎn)葡萄糖玉米淀粉-液化-糖

16、化（固定化葡萄糖淀粉酶） - 過濾- 精制-離子交換-蒸發(fā)-濃縮-葡萄糖3）其他：啤酒、制藥行業(yè)等。第五章 糖酶及其應(yīng)用作用：裂解多糖中將單糖結(jié)合在一起的化學鍵，使多糖降解成較小的分子。催化糖單位結(jié)構(gòu)上的重排，形成新的糖類化合物。 種類：淀粉酶、轉(zhuǎn)化酶、乳糖酶、纖維素酶、果膠酶等第一節(jié) 淀粉酶底物： 淀粉、糖原和多糖衍生物。分布：廣泛分類：a-淀粉酶、-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶。一、a-淀粉酶名稱：a-1，4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶，EC 3.2.1.1存在：動物-唾液、胰臟 植物-大麥芽 微生物-枯草桿菌、米曲霉等。1、作用以隨機的方式作用于淀粉而產(chǎn)生還原糖。以直鏈淀粉為底物：第一階段：隨機作

17、用，快速降解，產(chǎn)生寡糖。 直鏈淀粉黏度以及與碘發(fā)生呈色反應(yīng)的能力下降。第二階段：緩慢水解寡糖，最終生成葡萄糖和麥芽糖。以支鏈淀粉為底物的產(chǎn)物：葡萄糖、麥芽糖和a-限制糊精。2、大小與成分分子量：50，000分子中含有Ca2+Ca2+的作用：維持活性；增加對熱、酸或脲等變性因素的穩(wěn)定性；維持最適宜構(gòu)象。Ca2+：與酶蛋白分子結(jié)合牢固，只有在低pH下同時存在螯合劑的條件下才能被除去。應(yīng)用：添加鈣鹽。-淀粉酶的特點細菌-淀粉酶結(jié)晶，分子量為96900電泳：100000；50000（單體）3、pH對-淀粉酶作用的影響實際意義：面包制作-“黑面包”酸性黑麥粉含有過量的-淀粉酶，如果能在pH3.44.0失

18、活，能防止過分糊精化和膠粘的面包瓤。谷類中的-淀粉酶在低pH下失活對于加工高質(zhì)量面包是十分理想的性質(zhì)。-淀粉酶活力-pH圖鐘型曲線：pH4.57.0具有最高活力。不同來源的-淀粉酶-pH圖形狀和最適pH不同來自：人的唾液和豬的胰臟-6.07.0 枯草桿菌：5.07.0 嗜熱脂肪芽孢桿菌：3.0左右 大麥芽：4.85.4 高粱芽：4.8 小麥：4.5 （低于4.0迅速下降，5.0以上活性下降緩慢）4、溫度對-淀粉酶作用的影響實際意義：面包加工淀粉糖的加工：糊化溫度以上保持酶活性，有利于食品加工。-淀粉酶活力-T圖耐熱和不耐熱-淀粉酶耐熱：生產(chǎn)中得到應(yīng)用，如淀粉液化芽孢桿菌和地衣形芽孢桿菌，最適溫

19、度分別為（92，70）。不耐熱：由米曲霉生產(chǎn)。二、-淀粉酶-1，4-葡聚糖麥芽糖水解酶，EC3.2.1.2，也稱糖化淀粉酶。1、存在：存在于大多數(shù)的高等植物和微生物中不存在于哺乳動物中2、作用外切酶，從淀粉分子的非還原性末端裂解-1，4-糖苷鍵，依次將麥芽糖單位水解下來。不能裂解支鏈淀粉中的-1，6-糖苷鍵，也不能繞過分支點繼續(xù)作用于-1，4-糖苷鍵對支鏈淀粉是不完全的。3、主要產(chǎn)物麥芽糖和-限制糊精。支鏈淀粉：5060%為麥芽糖直鏈淀粉：7090%為麥芽糖。不能完全水解的原因是：制備過程中因氧化等因素被改性。4、性質(zhì)最適pH值范圍是5.06.0。pH4.09.0在20可以穩(wěn)定24h活性中心有

20、巰基存在，巰基試劑對-氯汞苯甲酸和N-乙基蘋果酰胺處理酶或者氧化作用會使酶失活。環(huán)狀糊精和麥芽糖是競爭性抑制劑。酸性環(huán)境，大豆比小麥、大麥的穩(wěn)定。熱穩(wěn)定性：甘薯最好。5、 -淀粉酶和-淀粉酶活力測定-淀粉酶活力測定方法：酶降解底物的速度表示。底物：可溶性淀粉或糊精。方法：測定底物與碘顯色能力下降的速度；測定底物粘度的下降的速度?；盍挝唬红`活確定。-淀粉酶活力測定方法反應(yīng)中麥芽糖形成的速度。底物：可溶性淀粉或糊精。方法：測定還原性基團形成的速度：3，5-二硝基水楊酸、鐵氰化鉀或者堿性銅鹽溶液測定。三、葡萄糖淀粉酶又叫糖化酶， -1，4-葡聚糖葡萄糖水解酶，EC.3.2.1.3從非還原性末端水解

21、-1，4-葡萄糖苷鍵，產(chǎn)生葡萄糖，也能緩慢水解-1，6-葡萄糖苷鍵，轉(zhuǎn)化成葡萄糖，但不能完全水解支鏈淀粉。pH：3.05.5，最適4.04.5T：5060，最適5860抑制劑：大部分重金屬四、脫支酶水解支鏈淀粉、糖原以及相關(guān)的大分子碳水化合物中的-1，6-糖苷鍵。普魯蘭酶以美國Genencor公司產(chǎn)品為例。作用：水解淀粉和糊精中支鏈-D-1，6-糖苷鍵，生成含有-D-1，4-糖苷鍵的直鏈低聚糖。應(yīng)用：與糖化酶、-淀粉酶一起使用，生產(chǎn)高麥芽糖漿。pH：4.05.0，最適4.24.6T：有效溫度4568，最適5565第二節(jié) 轉(zhuǎn)化酶又叫-呋喃果糖糖苷酶，EC3.2.1.26催化反應(yīng)：蔗糖-葡萄糖+果

22、糖，由于反應(yīng)過程旋光率發(fā)生轉(zhuǎn)變，所以催化反應(yīng)的酶，稱為轉(zhuǎn)化酶。存在：廣泛，動物、植物和微生物中。應(yīng)用：濃蔗糖溶液經(jīng)過轉(zhuǎn)化酶水解生產(chǎn)較甜的糖漿；較高的沸點和滲透壓以及較低的凝固點；轉(zhuǎn)化后的單糖具有比蔗糖更高的溶解度和不易從高濃度的糖漿中結(jié)晶出來的特點。第三節(jié) 纖維素酶-1，4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶，EC3.2.1.41、作用：水解纖維素和從纖維素派生出來的產(chǎn)物。2、分類：纖維二糖水解酶， 內(nèi)切和外切-1，4-葡聚糖酶， -葡聚糖苷酶3、作用方式如圖4、影響因素1）pH 最適：4.5-6.5,往往隨底物的改變而變化2）熱穩(wěn)定性：較強。疣孢狀漆斑菌產(chǎn)生的-在100度加熱10min,仍有20%活力

23、保存。3）抑制劑：葡萄糖酸內(nèi)酯，重金素離子（銅和汞離子）；半胱氨酸對抗抑制劑或者激活酶活性。應(yīng)用廣泛衣、食、住、行食品：增溶和糖化作用。三、淀粉酶制劑1、耐高溫-淀粉酶pH：穩(wěn)定范圍50.10.0，最適5.57.0T：最適90以上，連續(xù)噴射100105 Ca2+：5070mg/Kg，容易達到，用自來水配料時已不需要另外添加。2、糖化酶3、細菌淀粉酶第四章 蛋白酶及其應(yīng)用PROTEINASE水解蛋白質(zhì)中肽鍵的酶。水解類型：外切蛋白酶-從肽鏈的任意一段切下單個的氨基酸。蛋白質(zhì)被分解為單個的氨基酸。內(nèi)切蛋白酶-與蛋白質(zhì)內(nèi)部的肽鍵反應(yīng)，水解蛋白質(zhì)為多肽類或肽類。地位：蛋白酶是食品工業(yè)中最重要的一類酶。

24、應(yīng)用廣泛：如干酪生產(chǎn)、肉類嫩化、植物蛋白質(zhì)改性等大量使用。存在廣泛：植物：papaya, fig, kiwifruit, pineapple, etc.動物：消化道-胃蛋白酶、胰凝乳酶、羧肽酶、氨肽酶等。微生物：蛋白酶等。第一節(jié) 蛋白酶的特異性要求一、對R1和R2基團性質(zhì)有要求例如：胰凝乳蛋白酶僅能水解：R1是酪氨酸、苯丙氨酸或色氨酸殘基的側(cè)鏈的肽鍵。胰蛋白酶僅能水解：R1是精氨酸或賴氨酸殘基的側(cè)鏈的肽鍵。胃蛋白酶和羧肽酶對R2基團有特異性要求，如果是苯丙氨酸殘基的側(cè)鏈，水解速度最快。二、氨基酸的構(gòu)型蛋白酶的底物-蛋白質(zhì)和多肽是由L-氨基酸構(gòu)成的。三、底物分子的大小一般沒有要求。但酸性蛋白酶有

25、嚴格要求。四、X和Y的性質(zhì)要求肽鏈內(nèi)切酶： X和Y必須繼續(xù)衍生出去， X可以是?；虬被釟埢琘可以是酰胺基或酯基或氨基酸殘基。肽鏈端解酶：X和Y分別是-H或-OH羧肽酶：要求Y是-OH，R2側(cè)鏈結(jié)構(gòu)的要求上，X不是-H時，才表現(xiàn)出高的活力。氨肽酶：要求X是-H， 并不優(yōu)先選擇Y不是-OH。五、對肽鍵的要求多數(shù)蛋白酶不僅能水解肽鍵，還能作用于酰胺（-NH2）、酯（-COOR）和硫羥酸酯（-COSR）等。第二節(jié) 蛋白酶的分類一、根據(jù)來源分類：如papain, ficin, 胰蛋白酶，胃蛋白酶（ pepsin ），凝乳酶二、作用模式分類肽鏈端解酶：從肽鏈的一個末端開始將氨基酸水解下來。 羧肽酶：

26、從肽鏈的羧基末端開始。 氨肽酶：從肽鏈的氨基末端開始。肽鏈內(nèi)切酶：從肽鏈的內(nèi)部將肽鏈裂解。三、活性部位的化學性質(zhì)分類1、絲氨酸蛋白酶活性部位含有絲氨酸殘基。絲氨酸羥基抑制劑：DFP（二異丙基氟磷酸）肽鏈內(nèi)切酶。胰蛋白酶、胰凝乳酶、彈性蛋白酶和枯草桿菌蛋白酶等都屬于此類。2、巰基蛋白酶活性部位含有一個或多個巰基。抑制劑：氧化劑、烷基化劑和重金屬離子。植物蛋白酶和一些微生物蛋白酶屬于此類。3、金屬蛋白酶活性中心：含有鎂、鋅、錳、鈷、鐵、汞、鎘、銅或鎳等金屬離子。在EDTA溶液中透析可以分離出金屬離子，但酶活性損失。抑制劑：氰化物羧肽酶A、某些氨肽酶和細菌蛋白酶屬于此類。4、酸性蛋白酶活性中心：有2

27、個羧基。抑制劑：對-溴苯甲酰甲基溴或重氮試劑。胃蛋白酶、凝乳酶和許多霉菌蛋白酶在酸性范圍內(nèi)具有活性。最適pH在24。補充酸性蛋白酶：胃蛋白酶、凝乳酶和許多霉菌蛋白酶中性蛋白酶：胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶、無花果蛋白酶、細菌性中性蛋白酶（枯草芽孢桿菌產(chǎn)生的）堿性蛋白酶：枯草芽孢桿菌蛋白酶第三節(jié) 蛋白酶制劑舉例一、細菌酸性蛋白酶1、是采用黑曲霉3.4310菌株，經(jīng)深層發(fā)酵培養(yǎng)，提取精制而成。2、在酸性環(huán)境（pH2.54.0）下催化蛋白質(zhì)的酶制劑，適用于酸性介質(zhì)中水解動、植物蛋白質(zhì)。3、應(yīng)用皮毛軟化，啤酒、果酒澄清，動、植物蛋白質(zhì)水解營養(yǎng)液，羊毛染色，廢膠片回收，飼料添加等。4、作用方式分解蛋

28、白質(zhì)肽鏈中的肽鍵，產(chǎn)物為小肽和氨基酸。5、作用條件最適作用溫度：對0.5%酪氨酸在pH3.0左右，作用溫度范圍3050 ，最適溫度40 左右。最適pH：40 下2.54.0，最適3.0。6、穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性：pH2.04.0，40以下比較穩(wěn)定，超過50 酶活力損失較嚴重，60 以上很快失活。pH穩(wěn)定性： pH2.04.0穩(wěn)定，超過此范圍失活嚴重。金屬離子穩(wěn)定性：可被Mn 2+ 、Ca 2+ 、Mg 2+激活，Cu 2+ 、Hg 2+ 、Al 3+抑制。二、中性蛋白酶1、采用AS1398枯草芽孢桿菌深層發(fā)酵培養(yǎng)精制而成的。2、作用方式：分解蛋白質(zhì)肽鏈中的肽鍵，產(chǎn)物為小肽和氨基酸。3、作用條件最適作

29、用溫度：對0.5%酪氨酸在pH7.2左右，最適溫度50 左右。最適pH：37 下最適6.88.04、穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性：pH7.08.0，37以下比較穩(wěn)定，作用2h酶活保存80%，超過45 酶活力不穩(wěn)定，60 以上很快失活。pH穩(wěn)定性： pH6.57.5穩(wěn)定，低于5.0或高于9.0很快失活。金屬離子穩(wěn)定性：可被Mn 2+ 、Ca 2+ 、Mg 2+激活，Cu 2+ 、Hg 2+ 、Al 3+抑制。三、堿性蛋白酶1、由枯草芽孢桿菌深層發(fā)酵培養(yǎng)精制而成的。2、應(yīng)用：液化產(chǎn)品：皮革脫毛、絲綢脫膠、加酶洗滌劑等。顆粒狀產(chǎn)品：穩(wěn)定性好、無粉塵、顆粒均勻、強度高、不破碎，是加酶洗衣粉最理想的添加劑。3、使用條

30、件有效溫度范圍：2065 。最適作用溫度：4050有效pH范圍：812最適作用pH：1011金屬離子：可被Ca 2+激活，Hg 2+、 Ag 2+ 、Cu 2+ 、Zn 2+ 抑制。四、木瓜蛋白酶1、介紹工業(yè)中應(yīng)用最多的一種植物來源的蛋白酶，是多種蛋白酶的復合劑。粗酶中，含有蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、纖維素酶、溶菌酶、葡聚糖酶、谷氨酰胺及低分子量的巰基化合物。來源：木瓜 papaya應(yīng)用：主要用于水解原料蛋白質(zhì)。用于啤酒生產(chǎn)，為酵母增殖提供充足的氨基氮，縮短發(fā)酵時間，提高乙醇產(chǎn)量，使酒質(zhì)醇和不辣喉，使原料組織結(jié)構(gòu)崩解，更易于糖化。2、條件有效溫度范圍：1090 。最適作用溫度：6075有效pH范

31、圍：39最適作用pH：57第六章 酯酶存在：廣泛，動物、植物、微生物作用：在水存在的條件下，裂解酯鍵R-O-R + H-OH - R-H + R-OH 酯 酸 醇醇：一元醇或多元醇、脂肪族醇或芳香族醇；酸：有機酸或無機酸特異性通常是對酯中的酸部分或醇部分是 特異的，而不是同時對這兩部分有特異性。按照特異性對酯酶分類1、羧酸酯水解酶2、硫酯水解酶3、磷酸一酯水解酶4、磷酸二酯水解酶5、硫酸酯水解酶而對食品科學來說，1、3、4最重要。脂酶甘油酯水解酶 EC3.1.1.3（人體，小腸，胰脂酶水解脂肪，產(chǎn)生甘油、甘油一酯和脂肪酸。定義：水解甘油脂肪酸酯的酶；或水解長鏈脂肪酸酯的酶。存 在動物：胰腺、血

32、漿、唾液、胰汁、乳汁；植物：產(chǎn)生甘油三酯的植物，如大豆、蓖麻籽、花生等。微生物：霉菌、細菌等。葉綠素酶葉綠素-脫植基葉綠素水解酶EC3.1.1.4作用：將葉綠素分之中的植基水解下來產(chǎn)生植醇和脫植基葉綠素。存在：所以的綠色植物和含有葉綠素的微生物組織中。生理功能還不太清楚。性質(zhì)：在丙酮濃度70%的反應(yīng)體系中仍然具有顯著的活力，是有別于其他酶的重要性質(zhì)。果膠酯酶果膠-果膠酰基水解酶，EC3.1.1.11作用：能從果膠分子的半乳糖醛酸單位的C6位除去酯化的甲氧基。4、乙酰膽堿酯酶乙酰膽堿水解酶， EC3.1.1.7存在：所有的動物神經(jīng)組織中。作用：在將神經(jīng)脈沖從神經(jīng)細胞傳遞至運動肌神經(jīng)原后立即發(fā)生反

33、應(yīng)。抑制劑：有機磷化合物DFP、氨基甲酸酯Sevin和許多其他化合物產(chǎn)生不可逆的抑制作用。殺蟲作用。第三節(jié) 脂酶的性質(zhì)胰脂酶，豬胰脂酶最先被純化和鑒定。1、底物特性與作用方式天然底物：長鏈甘油三酯，不溶于水。不能作用于分散在水中的底物，而能作用于乳化的脂肪球，脂肪和水之間的界面是酶作用的部位。2、pH值影響大多數(shù)脂酶，如胰脂酶的最適pH為89，也有酸性pH，由于底物、鹽和乳化劑的影響，為pH67。牛乳脂酶最適pH為9.0左右，有些研究表明在pH4.16.3也有活力。成熟蓖麻豆脂酶最適pH為6.3。不同微生物脂酶的最適pH差異很大，為5.68.5第四節(jié) 中性脂肪酶制劑以無錫星達生物工程有限公司產(chǎn)

34、品為例介紹。EC3.1.1.3作用：在一定條件下能把甘油三酯水解，在不同水解階段可釋放出脂肪酸、甘油雙酯、甘油單酯及甘油。作用方式：RCO-OR，生成脂肪酸、甘油及其他不完全水解物。熱穩(wěn)定性：40以下穩(wěn)定，超過50 嚴重失活。短時間反應(yīng)以4042 為佳，長時間反應(yīng)一3840 為佳。適宜pH：7.07.5金屬離子：銅、鐵、氟化鈉、脂肪酸對酶有抑制作用，鈣、鍶和膽酸鹽有激活作用。第五節(jié) 脂酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用1、對食品風味的影響作用于食品材料中的脂類底物，如脂肪，產(chǎn)生游離脂肪酸，從而促進了脂氧合酶（LOX）的作用，使食品產(chǎn)生不良的風味。例如：大豆中的LOX同工酶，作用于游離脂肪酸，產(chǎn)生豆腥味。其他

35、植物種子，在粉碎過程中直接產(chǎn)生不良風味。果蔬貯藏中與衰老有關(guān)。在果蔬加工中與脂肪酸的水解哈敗有關(guān)。對乳制品風味的影響是復雜的。在干酪中產(chǎn)生期望風味的脂酶或許不是來自于牛乳，而主要來自催熟的微生物以及發(fā)酵劑。例如：一種蘭色干酪，經(jīng)過24h發(fā)酵后，脂肪酸的含量增加10倍。產(chǎn)生不良風味的物質(zhì)，主要是低碳游離脂肪酸，如丁酸、己酸、癸酸、辛酸（C 48）乳制品生產(chǎn)中控制不良風味產(chǎn)生的主要措施1）控制乳的溫度盡可能的低，并且避免溫度的變動；2）減少對乳的攪拌，防止氣泡現(xiàn)象的產(chǎn)生湍流；3）乳必須在均質(zhì)之前進行巴氏殺菌處理；4）避免將均質(zhì)化和未均質(zhì)化的乳混合；5）不在2535的溫度范圍從乳中分離奶油；6）從擠

36、乳開始的整個生產(chǎn)過程中保持良好的衛(wèi)生環(huán)境。2、脂酶在新產(chǎn)品開發(fā)的應(yīng)用1）醫(yī)藥：促消化劑2）酶法生產(chǎn)脂肪酸和甘油采用脂酶水解的方法比化學法得到的產(chǎn)品具有更好的氣味和顏色，而且成本較低。酶法水解適合于從不穩(wěn)定的油脂，如含有共軛或多不飽和脂肪酸的油脂，生產(chǎn)脂肪酸。例如，從魚油中生產(chǎn)多不飽和脂肪酸。第七章 過氧化物酶屬氧化還原酶類 , 系統(tǒng)命名為 EC1 . 1 1 . 1 . 7。研究意義果蔬中的 POD通常與新鮮產(chǎn)品或加工產(chǎn)品 (包括冷凍產(chǎn)品 )的風味和品質(zhì)有關(guān) 。食品加工研究人員已將其活性列為果蔬加工的主要指標。了解果蔬中 POD所催化的反應(yīng)、酶本身的特性及加工中怎樣抑制其活性是非常重要的。一、

37、分 類在自然界中分布廣泛 。分類 :一是含鐵 POD,二是黃素蛋白 POD。1）含鐵 POD又分為高鐵原卟啉 POD和高鐵 POD。高鐵原卟啉 POD為棕色 ,以高鐵原卟啉為輔基, 存在于高等植物、動物和微生物中 ;高鐵 POD為綠色 , 以鐵卟啉為輔基 ,但不同于高鐵原卟啉 ,存在于動物器官和奶中 。2）黃素蛋白 POD以黃素腺嘌呤二核苷酸 (FAD)為輔基 ,存在于動物組織和微生物中。這 2組含鐵 POD可用酸化丙酮處理來區(qū)分 ,它可從高鐵原卟啉 POD的蛋白質(zhì)部分除去高鐵血紅素 ,但對高鐵 POD則沒有影響。二、過氧化物酶催化的反應(yīng)POD能催化 4種類型的反應(yīng) :(1 )過氧化反應(yīng) ;(

38、2 )氧化反應(yīng) ; (3 )過氧化氫反應(yīng) ; (4)羥基化反應(yīng)1 、POD主要催化過氧化反應(yīng)此反應(yīng)需要有 2個底物 :過氧化物和氫供體。過氧化反應(yīng)表示如下：ROOH+AH2 -H2 O +ROH +A 其中, R為 H, CH3, C2 H5; AH2 為氫供體還原形式 , A為氫供體氧化形式 。底物的影響過氧化物底物主要是 H2 O2 。高濃度H2 O2 又可抑制 POD活性, 用過氧化氫酶消除過多的 H2 O2又能使 POD恢復活性。 H2 O2對 POD抑活程度取決于酶和 H2 O2濃度 2個方面。馬鈴薯 POD活性最高時的 H2 O2濃度為 0 . 74 1 0 -2 mol/ L(p

39、 H 5. 0 ),辣根 POD則為 0 . 3 1 0 -2 mol/ L。羥甲基過氧化物既是辣根 POD的一個底物 ,又可抑制其活性 。可以認為 POD需要一個游離 HOO-基團 ,以利于與過氧化物反應(yīng)。氫供體：POD對氫供體底物的專一性較低 ,可能是由于植物中存在不同形式和數(shù)量的 POD同功酶。許多物質(zhì)都可以起到氫供體的作用 ,包括：酚類 (p-甲酚、愈創(chuàng)木酚、間苯二酚 )；芳香胺類 (苯胺、聯(lián)苯胺、苯二胺、o-二茴香基二胺 )；還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD)及還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP)等。常見的是愈創(chuàng)木酚和間苯二酚。2、氧化反應(yīng)POD在無氫過氧化物存在的情況下催

40、化的反應(yīng)需要有O2 和輔助因子。底物有草酸鹽、草酰乙酸鹽、酮基丙二酸鹽、二羥基延胡索酸、吲哚乙酸 (IAA)等 ,NADH 和NADPH的氧化反應(yīng)也需要輔助因子。反應(yīng)具有定量關(guān)系，例如：二羥基延胡索酸+ O2 -二銅基琥珀酸+ H2O反應(yīng)經(jīng) 2 3 min的誘導期后開始, 增加酶濃度和 H2 O2的量均可縮短誘導期。反應(yīng)所需的輔助因子為 Mn2 +和某些酚類物質(zhì)(通常為 2 ,4-二氯酚3、過氧化氫反應(yīng)POD在無氫供體存在下可催化過氧化氫分解 : POD 2 H2 O2 - - 2 H2 O+ O2與過氧化反應(yīng)及氧化反應(yīng)的速率相比 ,此反應(yīng)的速率可忽略不計。4、 POD的羥基化反應(yīng)將單酚與 O

41、2 反應(yīng), 產(chǎn)生 o-二羥基酚, 此反應(yīng)需要有氫供體 (如二羥基延胡索酸等 )為酶作用提供必需的自由基 反應(yīng)式為 : POD O2 +AH2 - H2 O+A被羥基化的物質(zhì)有 p-甲酚、苯甲酸、水楊酸、苯丙氨酸、酪氨酸等。三、過氧化物酶的最適 pH1、POD的最適 pHPOD的最適 p H隨酶的來源 (不同果蔬產(chǎn)品 )、同功酶的組成、氫供體底物及緩沖液等的不同而有差異。有些果蔬中 POD的最適 pH范圍較寬, 原因是存在有不同最適p H的同功酶 ;另外 ,同一果蔬產(chǎn)品 POD的可溶性部分和化學結(jié)合部分的最適 p H值可能也不同。一些果蔬中 POD的最適 p H：葡萄 Malvasia， 5.

42、5 6. 0，愈創(chuàng)木酚底物番木瓜 5. 5和 6. 0，結(jié)合酶的可溶性酶葡萄 Gamay rouge， 4. 0綠蘆筍 4. 2 5. 0葡萄 Gamay rouge 6. 0 7. 0，楊梅黃酮底物綠蘆筍 4. 2 5. 0馬鈴薯 5. 0 6. 0獼猴桃 5. 2 5. 5 鄰苯二胺底物黃瓜 7. 0 酶的粗提液番茄 5. 0 5. 2； 蘋果 5. 0 6. 0； 草莓 6. 0香蕉 4. 5 5. 0；芒果 4. 75；香蕉 5. 0 6. 0，凝膠過濾后的酶環(huán)境 p H的升高或降低會引起酶活性的下降。酸化后酶活的減弱是由于蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化造成的 ,它由天然狀態(tài)轉(zhuǎn)為可逆的變性狀態(tài) (從

43、分子水平上觀察是酶分子中的亞鐵原卟啉脫離酶蛋白引起的 )。或者是由于在pH(2 . 5 4. 5)介質(zhì)中 ,酶活性隨pH而變化與酶分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。酶溶液酸化后 , -螺旋結(jié)構(gòu)受到破壞 ,出現(xiàn)了-結(jié)構(gòu)的光譜特征 ，酶蛋白和輔基在酸化后就分離。四、過氧化物酶的最適溫度也與酶的原料種類、果蔬品種、同功酶的組成、緩沖液的 p H、酶的純化程度等因素有關(guān)。葡萄 47，品種 de Chaunac 40，品種 Malvasia獼猴桃 50，純化酶草莓 3 0番茄 3 5品種 Walters茄子 2 0可溶及離子鍵連部分綠蘆筍 50 p H4. 5菜花 40以愈創(chuàng)木酚為底物五、 POD的熱失活由于 POD與果蔬

44、產(chǎn)品及其制品的變色和變味關(guān)系密切 ,因此常常需要用熱處理的方法部分地或全部地抑制活性。從酶分子本身來看, POD的熱失活包括以下過程: (1 )全酶分子輔基的解離 ; (2 ) 脫輔基酶蛋白構(gòu)象的變化 ; (3 )輔基的修飾或降解。影響耐熱性的內(nèi)在因素使用等電聚焦技術(shù)已證明不同 POD同功酶的耐熱性存在差異 。另外 ,同一果蔬產(chǎn)品來源的不同類型的酶 ,耐熱性也不同 ,如可溶性酶比顆粒酶的耐熱性差、陰離子酶比陽離子酶熱穩(wěn)定性低 ,但酸性和堿性酶有類似的熱穩(wěn)定性。酶的純化程度也可影響其熱穩(wěn)定性 ,粗酶比純化酶熱穩(wěn)定性差。影響 POD熱失活的外部因素p H、溫度、受熱時間等。在 p H=7. 0時

45、,抑活效率最低 ,p H=4. 0時 ,抑活效率為 p H=7. 0時的 8倍 ,而 p H=1 0 . 0時為 pH=7. 0時的 2倍。在給定 p H條件下 ,控制 POD熱失活的主要指標是熱處理的時間和溫度在一定溫度下 ,熱處理時間足夠長時會使 POD的失活更完全。但長時間加熱對保持果蔬的營養(yǎng)和風味不利。水分活度也可影響 POD的熱穩(wěn)定性。菜花 50 , 1 5min，活性減少 98%,一級動力學 96 . 3 , 1 min，品種 Indian Snowball 50 , 3 0 min，50 %抑活葡萄 80 , 1 0 min，品種 Ohane,活性喪失 90 % 85 , 5mi

46、n，品種 Malvasia,幾乎完全抑活番木瓜 70 , 1 min，可溶性部分 ,活性喪失 94% 70 , 1 min，結(jié)合部分 ,活性喪失 55%香蕉 1 0 0 , 1 1 min 抑活 96 1 0 0 %柑桔 80以上抑活 75%球芽甘藍 98 , 4 7min，與原料體積大小有關(guān)芒果 70 , 2 6 min，活性喪失 90 % 75 , 1 2 min，活性喪失 90 % 80 , 1 . 2 min，活性喪失 90 % 80 , 5min，活性完全喪失 75 , 2 0 min，活性完全喪失果蔬中 POD熱抑活的方法主要是水漂燙。綠菜花于 95下漂燙 4min可降低總POD(

47、包括可溶性部分和離子結(jié)合部分 )活性，綠豌豆于 97下處理 1 min是極為有效。微波、離子輻射的利用 :優(yōu)點是可降低漂燙過程中的熱負荷。馬鈴薯用 1 . 5min微波處理、3 min沸水漂燙以及微波與漂燙各2 min來抑活 POD; 微波處理減至 1 min及增加漂燙時間至 5min都不能使 POD活性完全破壞 ,但卻使馬鈴薯軟化。香蕉用微波處理的效果取決于果實成熟度。POD熱失活后的恢復和再生本世紀初人們就開始認識到：許多果蔬 POD在熱失活后會恢復部分活性 ,已被認為是該酶的性質(zhì)之一。（從分子水平上說 ,血紅素部分與脫輔基酶蛋白可以再結(jié)合, 形成活性酶。很可能是蛋白質(zhì)部分和輔基部分在某種

48、程度上并未完全破壞 ,導致酶活還能恢復。）POD活性恢復的因素與果蔬的種類或品種有關(guān)。菠菜和馬鈴薯的 POD復活能力較強 。酶復活的程度則取決于酶抑活的程度，熱處理的溫度和時間、抑活后酶的貯藏溫度以及酶的純化程度等。菠菜為例菠菜在較低溫度下熱處理 ,酶活能恢復;而在 1 2 1 1 43下熱處理后未見酶復活。一定溫度下 ,熱處理時間愈長 ,酶復活愈少 ,處理時間充足能防止酶復活的時間 。在 3 0或室溫下存放 ,POD可在幾小時至幾天內(nèi)開始恢復 ;而在深度冷凍下 (-1 8 )需幾個月才能恢復?；瘜W物質(zhì)可以抑制過氧化物酶作用機理：(1 )抑活 POD本身 ; (2 )與 POD底物起反應(yīng) ;

49、(3 )與 POD的產(chǎn)物起反應(yīng)。這些物質(zhì)包括 Fe2 +、Zn2 +、Ca2 +、Mg2 +、Mn2 +,氰化物 ,硫化物 ,疊氮化物 ,氧化氮 ,羥胺、二乙基二硫氨基甲酸鈉 (DIECA)、偏重亞硫酸鈉、連二硫酸鈉 和抗氧化劑等。對POD的認識很長時間但對其在果蔬采后的作用及其對加工品質(zhì)的影響還缺乏詳細和清晰的認識。在果蔬保鮮和加工中怎樣利用或控制其作用仍需要進一步研究。第十章 酶在食品貯藏加工中的應(yīng)用應(yīng)用：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)保及科研等領(lǐng)域。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的酶有3000多種，二得以應(yīng)用的只有幾百種。已經(jīng)顯示出廣闊美好的應(yīng)用前景。第一節(jié) 酶在食品保鮮中的應(yīng)用酶法保鮮技術(shù)-利用酶的催化作用，防止或消除外界因素對食品的不利影響，從而保持食品原有的優(yōu)良品質(zhì)和特性的技術(shù),延長貯藏期的技術(shù)。 優(yōu)點由于酶具有專一性強、催化效率高、作用條件溫和等特點，可以廣泛地應(yīng)用于各種食品的保鮮，有效的防止外界因素，特別是氧化和