糖酶學(xué)時(shí)的學(xué)習(xí)課件

糖酶學(xué)時(shí)的學(xué)習(xí)課件第1頁(yè)/共35頁(yè)第6章糖酶

（3學(xué)時(shí)）主要內(nèi)容：

6.1淀粉酶6.2乳糖酶6.3纖微素酶6.4果膠酶第2頁(yè)/共35頁(yè)6.1淀粉酶淀粉是由葡萄糖通過(guò)α-1.4糖苷鍵構(gòu)成的直鏈淀粉和α-1.6糖苷鍵結(jié)合的支鏈淀粉所組成淀粉----糖原-----糊精---多糖----α-限制糊精（由4個(gè)或更多個(gè)葡萄糖基構(gòu)成的寡糖，含α-1.6糖苷鍵）----雙糖----葡萄糖了解淀粉酶作用位點(diǎn)及其產(chǎn)物第3頁(yè)/共35頁(yè)6.1.1．淀粉酶分類及性質(zhì)系統(tǒng)名稱常用名作用特性水解產(chǎn)物α-1.4葡聚糖-4-葡聚糖水解酶α-淀粉酶或液化酶不規(guī)則的分解淀粉、糖原類α-1.4鍵以直鏈淀粉為底物時(shí)，產(chǎn)生葡萄糖和麥芽糖。以支鏈淀粉為底物時(shí)，產(chǎn)生葡萄糖、麥芽糖和一系列α-限制糊精α-1.4葡聚糖-葡萄糖水解酶糖化型淀粉酶或葡萄糖淀粉E從非還原性未端以葡萄糖為單位順次分解淀粉糖原類的α-1.4鍵，對(duì)α-1.3、α-1.6也有效以直鏈淀粉為底物時(shí)，產(chǎn)物葡萄糖以支鏈淀粉為底物時(shí)，不完全，有葡萄糖，可能還有β-限制糊精，α-1.4葡聚糖-4-麥芽糖水解酶β-淀粉酶從非還原性未端以麥芽糖為單位,分解淀粉糖原類的α-1.4鍵以直鏈淀粉為底物時(shí)，麥芽糖外，還有麥芽三糖和葡萄糖（奇數(shù)糖基）。以支鏈淀粉為底物時(shí)，麥芽糖、β-限制糊精支鏈淀粉-6-葡聚糖水解酶異淀粉酶只有異淀粉酶對(duì)α-1.6鍵分解速度快,分解支鏈淀粉、糖原中α-1.6鍵直鏈淀粉第4頁(yè)/共35頁(yè)補(bǔ)充：葡萄糖異構(gòu)E是催化葡萄糖，生成果糖的異構(gòu)化反應(yīng)。鎂離子和鈷離子對(duì)這種酶有激活作用，葡萄糖濃度越高，E反應(yīng)V越快，這種E隨產(chǎn)物果糖濃度的提高，E的活性就降低。第5頁(yè)/共35頁(yè)6.1.2.淀粉酶水解產(chǎn)物6.1.2.1α-淀粉酶以直鏈淀粉為底物時(shí)，反應(yīng)一般按兩個(gè)階段進(jìn)行，首先，直鏈淀粉快速分解，產(chǎn)生寡糖，粘度及與碘返生呈色反應(yīng)的能力很快下降；第二階段，寡糖緩慢地水解生成最終產(chǎn)物葡萄糖和麥芽糖。以支鏈淀粉為底物時(shí)，產(chǎn)生葡萄糖、麥芽糖和一系列α-限制糊精第6頁(yè)/共35頁(yè)(1)α-淀粉酶的性質(zhì)α-淀粉酶的分子量范圍是15600～139300，通常為45000～60000，其分子中的巰基往往是酶催化活性的必需基團(tuán)。所有α-淀粉酶都是金屬酶，每個(gè)酶分子至少含有一個(gè)鈣離子，它是α-淀粉酶的激活劑，鈣與酶分子的結(jié)合非常牢固。只有在低pH和同時(shí)存在鰲合劑的條件下，才能將酶分子中的鈣除去。如果將酶分子中的鈣完全除去，就能導(dǎo)致酶基本上失活和對(duì)熱，酸或脲等變性因素的穩(wěn)定性降低。第7頁(yè)/共35頁(yè)(2)pH對(duì)α-淀粉酶作用的影響一般α-淀粉酶在pH5.5～8比較穩(wěn)定，當(dāng)pH4以下時(shí)易失活，酶的最適pH在5～6，第8頁(yè)/共35頁(yè)(3)溫度對(duì)α-淀粉酶作用的影響溫度對(duì)酶活性有很大的影響，純化的α-淀粉酶在50℃以上容易失活，但是有鈣離子大量存在的條件下，酶的熱穩(wěn)定性會(huì)增加。食品工業(yè)中淀粉酶水解溫度高還是低好？第9頁(yè)/共35頁(yè)6.1.2.2葡萄糖淀粉E外切酶，商業(yè)酶制劑由霉菌產(chǎn)生，作用pH4-5，將C(1)構(gòu)型從α轉(zhuǎn)變?yōu)棣滦鸵灾辨湹矸蹫榈孜飼r(shí)，產(chǎn)物葡萄糖以支鏈淀粉為底物時(shí)，不完全，有葡萄糖，可能還有β-限制糊精，如有α-淀粉酶參與可使支鏈淀粉完全降解。第10頁(yè)/共35頁(yè)6.1.2.3β-淀粉酶外切酶，作用pH5.0-6.0，將C(1)構(gòu)型從α轉(zhuǎn)變?yōu)棣滦鸵灾辨湹矸蹫榈孜飼r(shí)，當(dāng)直鏈淀粉含有偶數(shù)葡萄糖基時(shí)，終產(chǎn)物為麥芽糖；當(dāng)直鏈淀粉含有奇數(shù)葡萄糖基時(shí)，終產(chǎn)物除麥芽糖外，還有麥芽三糖和葡萄糖。以支鏈淀粉為底物時(shí)，產(chǎn)物為麥芽糖（50-60%）和β-限制糊精第11頁(yè)/共35頁(yè)6.1.2.4異淀粉酶專一分解支鏈淀粉型多糖中α-1.6糖苷鍵形成直鏈淀粉和糊精經(jīng)典試題：以支鏈淀粉（或玉米淀粉）為原料，制造果葡糖漿，需要哪些酶參加催化反應(yīng)？第12頁(yè)/共35頁(yè)6.2乳糖酶乳糖是一種二糖，溶解度低，20℃/15%溶解，甜度低，以蔗糖100，則乳糖16，牛奶中乳糖占固形物30%。煉乳、冰淇淋等乳制品，由于溫度變化，常常有乳糖結(jié)晶析出，呈顆粒狀結(jié)構(gòu)生活在亞洲一些地區(qū)的居民，由于體內(nèi)缺乏乳糖酶而不能代謝乳糖，對(duì)牛奶有過(guò)敏性反應(yīng)，出現(xiàn)腹瀉。乳糖酶為β-半乳糖苷酶，可使乳糖分解成大致等量的葡萄糖和半乳糖及少量聚半乳糖。第13頁(yè)/共35頁(yè)6.2.1.影響乳糖酶作用因素

6.2.1.1溫度溫度（℃）米曲霉乳糖酶酵母乳糖酶大腸桿菌乳糖酶101.54.02.02616.512.09.03018.012.010.03427.013.09.03733.014.011.05066.04.04.0第14頁(yè)/共35頁(yè)6.2.1.2不同pH介質(zhì)對(duì)乳糖酶活性的影響細(xì)菌乳糖酶最適pH在7.0，霉菌乳糖酶最適pH接近于5.0，酵母乳糖酶最適pH在6.0。牛奶、脫脂牛奶、煉乳的pH對(duì)酵母乳糖酶很適合；乳清及其濃縮物的pH對(duì)霉菌乳糖酶很適合。第15頁(yè)/共35頁(yè)6.2.1.3激活劑硫化物或亞硫酸鹽可以提高乳糖分解速度第16頁(yè)/共35頁(yè)6.2.2.食品工業(yè)應(yīng)用實(shí)例6.2.2.1在冰淇淋中應(yīng)用如果冰淇淋中脫脂奶粉量超過(guò)12%，在其貯藏和銷售期間經(jīng)過(guò)較大的溫度變化，便有乳糖析出。使50%乳糖分解，在冰箱中保存4個(gè)月，乳糖也不會(huì)結(jié)晶。方法：乳糖酶先分解脫脂牛奶，再制造冰淇淋。直接將乳糖酶加到冰淇淋配料中。第17頁(yè)/共35頁(yè)6.2.2.2冷凍煉乳、濃縮乳清乳糖結(jié)晶析出，會(huì)促使酪蛋白凝聚，不合食用。第18頁(yè)/共35頁(yè)6.3纖微素酶

纖微素酶:β-1，4葡聚糖4-葡聚糖水解酶，作用于纖維素和從纖維素派生出來(lái)的產(chǎn)物，極有前景（能源甘蔗）。第19頁(yè)/共35頁(yè)6.3.1.分類1.1纖維二糖水解酶：對(duì)纖維素具有最高親和力，能降解結(jié)晶纖維素1.2β-1，4葡聚糖酶：外切和內(nèi)切，以葡萄糖為單位1.3β-葡萄糖苷酶：作用于小分子量底物時(shí)表現(xiàn)出最高活力第20頁(yè)/共35頁(yè)6.3.2.酶的性質(zhì)2.1最適pH4.5-6.5，隨底物變化2.2高的熱穩(wěn)定性：顯著優(yōu)于果膠酶2.3抑制劑：葡萄糖酸內(nèi)酯，重金屬離子（Cu,Hg），天然抑制劑酚類物質(zhì)（免受霉菌腐爛作用）激活劑：半胱氨酸第21頁(yè)/共35頁(yè)6.4果膠酶第22頁(yè)/共35頁(yè)6.4.1.果膠物質(zhì)（主要成分脫水半乳糖醛酸）果膠是一種高分子多糖化合物，作為細(xì)胞結(jié)構(gòu)的一部分，存在于幾乎所有的植物中，它主要由半乳糖醛酸及其甲酯縮合而成，此外還含有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖等。果膠的基本結(jié)構(gòu)是α-l-4-D半乳糖醛酸主鏈，鼠李糖單元以（l-2）連接于還原端或以（l-4）連接于非還原端。鼠李糖在果膠多糖的主鏈上引入了節(jié)點(diǎn)阿拉伯糖、半乳糖或阿拉伯半乳聚糖再作為側(cè)鏈以（l-4）連接于鼠李糖上。檸檬3.0～4.0%，香蕉0.7～1.2%，梨0.5～0.8%，蘋(píng)果0.5～1.6%，草莓0.6～0.7%。第23頁(yè)/共35頁(yè)果膠的種類1.原果膠：未成熟果蔬中，不溶于水。2.果膠酸：脫水半乳糖醛酸單位上的羧基基本上是游離的（聚半乳糖醛酸），不含甲酯（OCH3）。3.果膠酯酸：含一定數(shù)量甲酯基團(tuán)，果膠酯酸包括果膠，果膠分子中75%左右的羧基是甲酯化的。酯化度大于7即為高酯化度第24頁(yè)/共35頁(yè)果膠類物質(zhì)給食品工業(yè)中帶來(lái)的難題任何一種果汁都存在果膠果蔬汁中：榨汁中粘度大、汁得率低，過(guò)濾難。進(jìn)入飲料中造成混濁沉淀、透光率不高。第25頁(yè)/共35頁(yè)6.4.2.果膠酶分布與分類：果膠酶是指分解果膠的多種酶的總稱6.4.2.1分布霉菌中含各種果膠酶，裂解酶；細(xì)菌中主要為聚半乳糖醛酸裂解酶；高等植物中主要是果膠酯酶和聚半乳糖醛酸酶，不含果膠裂解酶。第26頁(yè)/共35頁(yè)6.4.2.2分類（1）聚半乳糖醛酸酶（PG）：此類能水解半乳糖醛酸中α-1,4鍵（優(yōu)先對(duì)甲酯含量低的水溶性果膠酸作用），分兩類。第27頁(yè)/共35頁(yè)

a.內(nèi)切PG（endo-PG）：從分子內(nèi)部無(wú)規(guī)則的切斷α-1，4鍵，可使果膠或果膠酸的粘度迅速下降，這類酶在果汁澄清中起主要作用。由于酶只能裂開(kāi)和游離羧基相鄰的糖苷鍵，因此底物水解的速度和程度隨它的酯化程度增加而快速下降。最適pH4~5，霉菌中最多，植物番茄中含量高。b.外切（exo-PG）：從分子末端逐個(gè)切斷α-1，4鍵，生成半乳糖醛酸，粘度下降不明顯。pH5.0，鈣激活。第28頁(yè)/共35頁(yè)(2)聚甲基半乳糖醛酸裂解酶（PMGL）：即果膠裂解酶。以隨機(jī)方式解聚高度酯化的果膠，使溶液的粘度快速下降，果膠裂解酶只能裂解貼近甲酯基的糖苷鍵，果膠裂解酶同底物的親和力隨底物的酯化程度提高而增加。pH6.0，只有霉菌中有。不能水解果膠酸第29頁(yè)/共35頁(yè)(3)聚半乳糖醛酸裂解酶（PGL）：也稱果膠酸裂解酶。解聚低甲氧基果膠或果膠酸，產(chǎn)物為半乳糖醛酸二聚體，只能裂解貼近游離羧基的糖苷鍵。pH8.0~9.5，Ca2+是絕對(duì)需要的。細(xì)菌中含量高。較少應(yīng)用于果汁生產(chǎn)，為什么？第30頁(yè)/共35頁(yè)(4)果膠酯酶（PE）霉菌果膠酯酶的最適pH一般在酸性范圍，它的熱穩(wěn)定性較低。細(xì)菌果膠酯酶的最適pH在堿性范圍（7.5~8.0）。商業(yè)霉菌果膠酶制劑，含果膠酯酶、聚半乳糖醛酸酶、果膠裂解酶。果膠酯酶能使果膠中的甲酯水解，生成果膠酸。第31頁(yè)/共35頁(yè)果膠酯酶在降解果膠的同時(shí)會(huì)伴隨著甲醇（CH3OH)的釋出，這在制葡萄酒中應(yīng)注意采用熱處理。植物組織中含量高。果膠在酶作用下脫酯和鈣化，使細(xì)胞間的粘合強(qiáng)化，但葡萄酒應(yīng)避