食品酶學酯酶和過氧化物酶

食品酶學酯酶和過氧化物酶第一頁，共五十六頁，2022年，8月28日最重要的是羧酸酯水解酶和磷酸酯水解酶硫酯水解酶第二頁，共五十六頁，2022年，8月28日第一節(jié)羧酸酯水解酶酯酶羧酸酯羧酸醇第三頁，共五十六頁，2022年，8月28日一、非特異性羧酸酯水解酶（一）酯酶

三類能被區(qū)分的非特異性羧酸酯酶（羧酸酯水解酶、芳香酯水解酶和乙酸酯水解酶）。

它們的分類是以底物特異性為基礎的，然而其性質的差別超過了底物的特異性第四頁，共五十六頁，2022年，8月28日第五頁，共五十六頁，2022年，8月28日（二）脂酶

上述反應不是一個完全的反應，因為脂酶催化的反應可以進行到甘油一酯甚至甘油階段。人類胰臟脂酶的三維結構飄帶圖第六頁，共五十六頁，2022年，8月28日脂肪酶和酯酶的區(qū)別是什么？酯酶，催化酯水解的酶。脂肪酶催化脂肪水解為甘油和脂肪酸的酶(即三酰基甘油?；饷?，它催化天然底物油脂水解，生成脂肪酸、甘油和甘油單酯或二酯)。作用底物的碳鏈長短不同(酯酶優(yōu)先水解短鏈脂肪酸，脂肪酶優(yōu)先水解長鏈脂肪酸)作用底物的物理狀態(tài)不同(酯酶水解水溶性底物，脂肪酶水解油水界面的底物)第七頁，共五十六頁，2022年，8月28日

二．特異性羧酸酯水解酶

（一）磷脂酶催化水解磷脂酰、溶血磷脂?；衔镏械聂人狨ユI、磷酸酯鍵和磷酸與膽堿之間的酯鍵。磷脂酶B磷酸二酯酶磷脂酶A第八頁，共五十六頁，2022年，8月28日（二）葉綠素酶

從葉綠素分子上除去植基葉綠素酶的作用可能影響蔬菜加工中綠色的穩(wěn)定性（三）果膠酯酶（四）乙酰膽堿酯酶(CH3)3N+CH2CH2OH+CH3COO－

+H＋第九頁，共五十六頁，2022年，8月28日第二節(jié)磷酸酯水解酶

磷酸酯水解酶催化水解由磷酸作為酸的部分酯的酯鍵磷酸一酯——磷酸一酯水解酶磷酸二酯——磷酸二酯水解酶一、磷酸一酯水解酶非特異性磷酸一酯水解酶：對構成酯的一磷酸基有要求，對構成酯的醇的部分沒有嚴格要求特異性磷酸一酯水解酶：對一磷酸基和醇兩部分都有要求第十頁，共五十六頁，2022年，8月28日二、磷酸二酯水解酶

磷酸二酯水解酶催化原磷酸形成的兩個酯鍵中的一個水解第十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日磷酸酯酶和磷酸化酶有什么區(qū)別？磷酸化酶（phosphorylase）：是一種催化磷酸解的酶。比如說，A和B基團通過酯鍵相連，磷酸化酶則催化酯鍵水解，并使一個基團帶上磷酸基團。A-O-B＋Pi——AOH＋B－Pi最有代表性的磷酸化酶是糖原磷酸化酶，糖原在體內降解過程中，該酶是催化糖原還原性末端葡萄糖殘基的α-1,4-糖苷鍵斷裂，反應，生成1-磷酸葡萄糖和少了一個葡萄糖基的糖原分子。

磷酸酯酶（phosphatase）：屬于一種水解酶類，它是通過催化磷酸酯鍵水解的酶。第十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日第三節(jié)脂酶的性質

一、脂酶作用的底物的物理狀態(tài)

豬胰脂酶首先被純化和鑒定，因此，脂酶的許多性質的闡明都和豬胰脂酶有關。脂酶的天然底物（長鏈甘油三酯）是不溶于水的。脂酶不能作用于分散在水中的底物分子，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。

酶----底物絡合物在均相反應體系在脂肪反應體系酶分子吸附底物脂酶吸附在底物界面上飽和狀態(tài)酶分子被底物分子飽和界面面積足以容納的所有酶分子Michaelis常數(shù)反應速度達到最高速度反應速度達到最高速度一半時的底物濃度一半時的界面面積第十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日胰脂酶作用于不溶解的甘油三酯時，酶活力和乳化液界面面積的關系

B---甘油三丁酯

O---甘油三油酸酯第十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日第十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日當脂酶作用于可溶性酯時，當溶液濃度沒有達到被底物飽和的程度之前，電泳純脂酶不能作用于溶解的丁酸甲酯，它對于溶解的甘油乙酸酯的作用也是可以忽略的。酯酶和脂酶的差別主要表現(xiàn)在它們所作用的底物具有不同的狀態(tài)這一點上。脂酶——能水解不溶解或多相體系中處在油水界面的酯。

當酶分子中用大圓圈表示的部分和底物相接觸時，這個催化部位被誘導而構象改變(從三角改變到方塊)，使酶具有活力。第十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日二、底物特異性豬胰脂酶作用于甘油酯時相對速度:甘油三酯＞甘油二酯＞甘油一酯豬胰脂酶水解甘油三酯的進程

a---甘油三酯b---甘油二酯

c---甘油一酯d---甘油

第十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日豬胰脂酶作用于甘油三酯時的特異性表現(xiàn)為它選擇1位和3位的酯鍵作為作用點。豬胰脂酶對于酯的醇部分并沒有絕對的特異性要求。由于脂酶作用于處在油---水界面的酯分子，因此，任何能增加底物---水界面的條件都能提高脂酶的活力。第十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日三、pH、溫度、激活劑和抑制劑對脂酶作用的影響大多數(shù)脂酶的最適pH在堿性范圍內，即pH8－9膽酸鹽類等是有乳化作用的鹽能提高脂的活力，重金屬鹽類確切無疑地抑制脂酶的活力。NaCl對于豬胰脂酶的活力是必需的，但是當NaCl濃度超過7mmol/L時，酶的活力開始下降。鈣離子的作用比較復雜，對于豬胰脂酶，當有膽酸鹽存在時，鈣離子是絕對必需的；然而，對于牛胰脂酶的作用，鈣離子并非是必需的。

第十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日四、微生物脂酶根據(jù)位置特異性可將微生物脂酶分為兩類。第一類是非特異性微生物脂酶，它們能從甘油三酯的所有三個位置將酯水解，釋出游離脂肪酸。1,2（2,3）-甘油二酯，1,3-甘油二酯和甘油一酯是水解過程中的中間物。第二十頁，共五十六頁，2022年，8月28日第二類微生物脂酶僅從甘油三酯的1位和3位將它水解，釋出游離脂肪酸。1,2（2,3）-甘油二酯2-甘油一酯第二十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日由于1,2（2,3）-甘油二酯，特別是2-甘油一酯是不穩(wěn)定的，它們分子中的?；苻D位而分別生成1,3-甘油二酯和1-甘油一酯，因此，1,3-特異性脂酶長時間地作用于脂肪時，脂肪中的甘油三酸酯將被完全水解而產生甘油。微生物脂酶中，大多數(shù)是屬于1,3-特異性脂酶。到目前為止還沒有發(fā)現(xiàn)2-特異性脂酶。大多數(shù)微生物脂酶以常見的中性油和脂肪為底物時，表現(xiàn)出很低的脂肪酸特異性。第二十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日五、脂酶活力的測定不溶解的甘油三酯的乳狀液是被優(yōu)先考慮的。甘油三油酸酯是最佳底物，純的甘油三油酸酯十分昂貴，可以采用橄欖油取代，因為它們含有的油酸殘基占總脂肪酸殘基的70％。第二十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日脂酶水解甘油三酯的速度可通過下列方法測定：①在反應體系中加入溶劑以終止反應，然后滴定在反應中釋出的脂肪酸；②采用pH-stat法，在pH8連續(xù)地測定整個反應過程中游離脂肪酸含量隨時間而增加的速度；③加入NaHCO3與反應中釋出的H+作用釋出的CO2，用量壓法測定；④測定因脂肪酸的產生而導致的反應體系表面張力的下降；⑤采用生色底物，例如乙酸α-萘酯。第二十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日第四節(jié)脂酶在食品工業(yè)中的應用

①脂酶作用于食品材料中的脂類底物，從而影響食品的風味；②催化油脂水解和油脂間的酯交換以得到新的產品；一、脂酶的作用對食品風味的影響第二十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日思考題脂肪酶的催化反應特性是什么？脂肪酶的定義脂肪酶作用的底物的物理狀態(tài)脂肪酶作用的底物的特異性第二十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日脂肪酶是一類具有多種催化能力的酶，可以催化三酰甘油酯及其他一些水不溶性酯類的水解、醇解、酯化、轉酯化及酯類的逆向合成反應，除此之外還表現(xiàn)出其他一些酶的活性，如磷脂酶、溶血磷脂酶、膽固醇酯酶、酰肽水解酶活性等。脂肪酶不同活性的發(fā)揮依賴于反應體系的特點，如在油水界面促進酯水解，而在有機相中可以酶促合成和酯交換。

脂肪酶的催化特性在于：在油水界面上其催化活力最大。溶于水的酶作用于不溶于水的底物，反應是在2個彼此分離的完全不同的相的界面上進行。這是脂肪酶區(qū)別于酯酶的一個特征。酯酶(EC3.1.1.1)作用的底物是水溶性的，并且其最適底物是由短鏈脂肪酸(≤C8)形成的酯。第二十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日第九章過氧化物酶過氧化物酶(利用過氧化氫作為電子受體來催化底物氧化作用的酶。)

H2O2+AH22H2O+A過氧化氫酶2H2O22H2O+O2雖然過氧化物酶和過氧化氫酶在作用機制上有一些共同點，但是它們在酶蛋白結構上有顯著的差別。第二十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日過氧化物酶含鐵過氧化物酶正鐵血紅素過氧化物酶

含正鐵血紅素（羥高鐵血紅素）綠過氧化物酶含鐵原子卟啉基團,但其結構不同于正鐵血紅素黃蛋白過氧化物酶

黃素腺嘌呤二核苷酸作為輔基第二十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日第一節(jié)過氧化物酶在自然界的分布在植物細胞中以二種形式存在：(1)以可溶形式存在于細胞漿(2)以結合形式與細胞中細胞壁或細胞器相結合結合態(tài)酶可分成兩種形式：離子結合和共價結合第三十頁，共五十六頁，2022年，8月28日第二節(jié)過氧化物酶在食品加工中的作用過氧化物酶是果蔬成熟和衰老的指標蘋果氣調保藏，過氧化物酶兩個峰值相應于呼吸轉折和衰老開始。

過氧化物酶活力可能與果蔬成熟時葉綠素降解有關。(過氧化物酶可催化相應的底物氧化，其間產生的物質會引起葉綠素的氧化分解

)

過氧化物酶與胡蘿卜素褪色有關。第三十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日果實后熟衰老是一個復雜的生理生化過程，自由基衰老學說認為：衰老與活性氧代謝平衡密切相關，這個平衡即活性氧物質產生與清除的動態(tài)平衡?；钚匝鯇е碌哪ぶ^氧化對細胞膜具嚴重的傷害作用，導致衰老。好氧生物能夠通過多種途徑產生各種自由基和活性氧，同時生物體內又存在著清除這些自由基和活性氧的機制，在正常條件下這兩種機制處于動態(tài)平衡狀態(tài)，生物生長正常。但當遇到脅迫等逆境及衰老時，這種平衡破壞或為自由基活性氧產生增多或為清除系統(tǒng)水平下降，或二者兼有，總的效應為產生自由基、活性氧損傷，引起組織衰老死亡。果蔬中活性氧物質主要包括H2O2、羥自由基（·OH）和超氧自由基（O-2）等，果蔬在成熟衰老時，活性氧物質增加。同時作為保護酶系統(tǒng)的活性氧清除劑：超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-PX）等和非酶保護系統(tǒng)的抗壞血酸（ASA）、維生素E（VE）類胡蘿卜素（Car）等的活性氧清除系統(tǒng)在果蔬成熟衰老中有著重要的作用。參考知識點第三十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日過氧化物酶在果蔬加工和保藏中的重要作用包括兩個方面：（1）過氧化物酶的活力與果蔬產品，特別是非酸性蔬菜，在保藏期間形成后的不良風味有關。（2）過氧化物酶屬于耐熱的酶類，它在果蔬加工中常被用作熱處理是否充分的指標。當果蔬中過氧化物酶在熱加工中失活時，其他酶以活性形式存在可能性很小。第三十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日過氧化物酶(ＰＯＤ)與脂肪氧合酶(ＬＯＸ)是果蔬加工中影響果蔬制品風味的2種主要的食品品質酶。過氧化物酶主要催化過氧化氫分解,同時伴隨一些氫過氧化物的產生。脂肪氧合酶則催化多聚不飽和脂肪酸的分解也產生氫過氧化物。這些氫過氧化物通常是果蔬加工制品不良風味的來源。第三十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日第三節(jié)過氧化物酶催化的反應過氧化物酶能催化四類反應：(1)有氫供體存在的條件下催化過氧化氫或氫過氧化物分解，即過氧化活力ROOH+AH2H20＋ROH＋AR=－H、－CH3或－C2H5，AH2=氫供體(還原形式)和A=氫供體(氧化形式)第三十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日愈創(chuàng)木酚聯(lián)苯胺鄰－聯(lián)茴香胺鄰苯二胺芳香族胺酚類化合物第三十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日（2）在沒有過氧化氫存在時的氧化作用，反應需要O2和輔助因素：Mn2+和酚反應底物：草酸、草酸乙酸、二羥基富馬酸和吲哚乙酸二羥基富馬酸二酮琥珀酸第三十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日（3）在沒有氫供體存在的條件下催化過氧化氫分解第三十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日（4）從一元酚和氧生成鄰－二羥基酚，反應必須要有氫供體參加，例如二羥基富馬酸。

四類反應中第一和第二類是重要的

第三十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日第四節(jié)過氧化物酶的底物主要指第一類反應中的過氧化物和氫供體一、過氧化物底物過氧化物底物主要是指過氧化氫高濃度的H2O2可使過氧化物酶失活不同來源的過氧化物酶其活力達到最高值時所需過氧化氫濃度時不同的。第四十頁，共五十六頁，2022年，8月28日二、氫供體底物過氧化物酶對于氫供體的特異性要求不高。雖然植物來源的過氧化物同功酶對氫供體表現(xiàn)出不同的特異性，然而在它們沒有被分離時，過氧化物酶能作用于多種氫供體底物。氫供體底物的性質影響著從過氧化物酶試樣中能檢出的同功酶的數(shù)目、酶的熱穩(wěn)定性和它的再生特征，這一點對于使用過氧化物酶作為果蔬熱處理是否充分的指標時是重要的。可溶態(tài)和結合態(tài)過氧化物酶具有不同的底物特異性。第四十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日愈創(chuàng)木酚聯(lián)苯胺鄰－聯(lián)茴香胺鄰苯二胺芳香族胺酚類化合物第四十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日第五節(jié)過氧化物酶的最適pH和最適溫度一、過氧化物酶的最適pH影響過氧化物酶最適pH的因素：酶的來源、同功酶的組成、氫供體底物和緩沖液。由于果蔬中過氧化物酶含有多種同功酶，而各同功酶的最適pH存在著差異，因此，試劑測定的最適pH往往具有較寬的范圍?？扇軕B(tài)和結合態(tài)過氧化物具有不同的最適pH。在酸性條件下，過氧化物酶的熱穩(wěn)定性較低。因為，在酸性條件下，血紅素和蛋白質分離而導致過氧化物酶的酶蛋白質變性。第四十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日二、過氧化物酶的最適溫度

不同來源的過氧化物酶的最適溫度差別很大馬鈴薯－55℃花菜－35～40℃第四十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日第六節(jié)過氧化物酶的熱穩(wěn)定性過氧化物酶熱失活的特點：雙相過程，即含有不同的耐熱性質部分，不耐熱部分在熱處理時很快失活，而耐熱部分在同樣的熱處理溫度下緩慢地失活；部分可逆過程，即經熱處理的酶液在室溫或較低溫度下保藏時，酶的部分活力可以再生。第四十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日過氧化物酶作為果蔬熱處理是否充分的指標。在實際工作中，多少殘余活力和再生活力被允許留在被保藏的產品中還難以確定一個普遍適合的標準。保留低水平的殘余活力不一定有損于產品的質量；要完全防止產品中的過氧化物酶的活力再生，需要很大的熱處理量。第四十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日一、熱處理中（過氧化物酶的失活）過氧化物酶失活具有雙相特征⑴陡峭直線部分－酶的熱不穩(wěn)定部分⑵中間曲線部分－過渡區(qū)⑶平緩直線部分－酶的耐熱部分在88℃熱處理整粒甜玉米中過氧化物酶的失活曲線第四十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日⑴和⑶兩項都遵循一級動力學將平緩部分外推可計算酶的耐熱部分溫度越高，耐熱部分所占的比例越低，熱處理溫度超過100℃，這兩部分就難以區(qū)別。第四十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日二、過氧化物酶同功酶的作用和性質同功酶在耐熱性質上有著很大的差別。過氧化物酶血紅素的結構具有催化脂肪氧化的功能，因此在酶失活后，仍會影響果蔬產品的風味。第四十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日三、