食品生物化學(xué)-第6章課件

第一節(jié)概述第二節(jié)酶的命名和分類第三節(jié)酶催化反應(yīng)的機(jī)理第四節(jié)影響酶促反應(yīng)速率的因素——酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第五節(jié)酶的活力測(cè)定第六節(jié)食品工業(yè)中重要的酶及其應(yīng)用食品生物化學(xué)第六章酶化學(xué)

第一節(jié)概述食品生物化學(xué)第六章酶化學(xué)1食品生物化學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.掌握酶的化學(xué)本質(zhì)及作用特點(diǎn)。2.了解酶的命名及分類。3.掌握酶催化反應(yīng)的機(jī)理。4.掌握溫度、pH、酶濃度、底物濃度、競(jìng)爭(zhēng)性抑制、非競(jìng)性抑制物及激活劑對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響。5.掌握酶活力的概念及測(cè)定酶活力的方法。6.熟悉食品工業(yè)中重要的酶及其應(yīng)用，了解固定化酶。食品生物化學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)2食品生物化學(xué)第一節(jié)概述一、酶的概念酶是由生物體活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化功能的蛋白質(zhì)。

由細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生并在細(xì)胞內(nèi)部起作用的酶稱為胞內(nèi)酶，由細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生后分泌到細(xì)胞外面起作用的酶稱為胞外酶。在生物化學(xué)中，由酶催化進(jìn)行的反應(yīng)稱為酶促反應(yīng)。在酶的催化下，發(fā)生化學(xué)變化的物質(zhì)稱為底物，反應(yīng)后生成的物質(zhì)稱為產(chǎn)物。二、酶的催化特點(diǎn)1．高效性

食品生物化學(xué)第一節(jié)概述一、酶的概念3食品生物化學(xué)2．高度專一性3．反應(yīng)條件溫和4．酶活性的可調(diào)控性三、酶的化學(xué)本質(zhì)與組成1．酶的化學(xué)本質(zhì)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。不能說(shuō)所有蛋白質(zhì)都是酶，只是具有催化作用的蛋白質(zhì)，才稱為酶。一些核糖核酸物質(zhì)也表現(xiàn)有一定的催化活性。如果僅僅把酶定義為生物催化劑，則有催化活性的核糖核酸也應(yīng)看成是酶。絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),少數(shù)是核酶。

食品生物化學(xué)2．高度專一性4食品生物化學(xué)2．單純蛋白酶和結(jié)合蛋白酶單純蛋白酶類，除蛋白質(zhì)外不含其他物質(zhì)。如脲酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和核糖核酸酶等。結(jié)合蛋白酶類是由蛋白質(zhì)與輔助因子組成的,如乳酸脫氫酶、轉(zhuǎn)氨酶、碳酸酐酶及其它氧化還原酶類等。輔助因子部分叫做輔酶或輔基。輔酶和輔基與蛋白質(zhì)部分結(jié)合的牢固程度不同。把那些與酶蛋白結(jié)合得比較松的、用透析法可以除去的小分子有機(jī)物叫做輔酶,把那些與酶蛋白結(jié)合得比較緊的、用透析法不容易除去的小分子物質(zhì)叫做輔基。酶蛋白和輔助因子單獨(dú)存在時(shí),都沒(méi)有催化活力,只有兩者結(jié)合在一起,才能起到酶的催化作用。這種完整的酶分子叫做全酶。即全酶＝酶蛋白+輔助因子。食品生物化學(xué)2．單純蛋白酶和結(jié)合蛋白酶5食品生物化學(xué)在全酶的催化反應(yīng)中，酶蛋白與輔助因子所起的作用不同，酶蛋白本身決定酶反應(yīng)的專一性及高效性，而輔助因子直接作為電子、原子或某些化學(xué)基團(tuán)的載體起傳遞作用，參與反應(yīng)并促進(jìn)整個(gè)催化過(guò)程。通常一種酶蛋白只能與一種輔酶結(jié)合，組成一個(gè)酶，作用一種底物，向著一個(gè)方向進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。而一種輔酶，則可以與若干種酶蛋白結(jié)合，組成為若干個(gè)酶，催化若干種底物發(fā)生同一類型的化學(xué)反應(yīng)。酶蛋白決定了反應(yīng)底物的種類，即決定該酶的專一性，而輔酶（基）決定底物的反應(yīng)類型。3．單體酶、寡聚酶和多酶復(fù)合體系根據(jù)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，酶可分為三類

。食品生物化學(xué)在全酶的催化反應(yīng)中，酶蛋白與輔助因子所起6食品生物化學(xué)（1）單體酶只有一條多肽鏈的酶稱為單體酶，它們不能解離為更小的單位。其分子量為13,000～35,000。屬于這類酶的為數(shù)不多，而且大多是促進(jìn)底物發(fā)生水解反應(yīng)的酶，即水解酶，如溶菌酶、蛋白酶及核糖核酸酶等。（2）寡聚酶由幾個(gè)或多個(gè)亞基組成的酶稱為寡聚酶。寡聚酶中的亞基可以是相同的，也可以是不同的。亞基間以非共價(jià)鍵結(jié)合，容易為酸、堿、高濃度的鹽或其它的變性劑分離。寡聚酶的分子量從35,000到幾百萬(wàn)。如3-磷酸甘油醛脫氫酶等。（3）多酶復(fù)合體系由幾個(gè)酶彼此嵌合形成的復(fù)合體稱為多酶復(fù)合體系。多酶復(fù)合體有利于細(xì)胞中一系列反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行，以提高酶的催化效率，同時(shí)便于機(jī)體對(duì)酶的調(diào)控。多酶復(fù)合體的分子量都在幾百萬(wàn)以上。如丙酮酸脫氫酶系和脂肪酸合成酶復(fù)合體都是多酶體系。食品生物化學(xué)（1）單體酶只有一條多肽鏈的酶稱為單體酶7食品生物化學(xué)第二節(jié)酶的命名與分類一、酶的分類根據(jù)酶所催化的反應(yīng)類型，可將酶分為六大類。1．氧化還原酶類催化氧化還原反應(yīng)的酶稱為氧化還原酶。此類酶中包括有脫氫酶、加氧酶、氧化酶、還原酶、過(guò)氧化物酶等。催化反應(yīng)通式為：AH2＋BA＋BH2例如乳酸脫氫酶催化乳酸氧化成丙酮酸。食品生物化學(xué)第二節(jié)酶的命名與分類一、酶的分類8食品生物化學(xué)2．轉(zhuǎn)移酶類催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移的酶稱為轉(zhuǎn)移酶。催化反應(yīng)通式為：A-R＋BA＋B-R例如氨基轉(zhuǎn)移酶、磷酸基轉(zhuǎn)移酶等。3．水解酶類催化水解反應(yīng)的酶稱為水解酶。催化反應(yīng)通式示為：A-B＋H2OAH＋BOH例如淀粉酶、麥芽糖酶、蛋白酶、脂酶及磷酸酯酶等。食品生物化學(xué)2．轉(zhuǎn)移酶類9食品生物化學(xué)4．裂解酶類催化底物分子中C-C（或C-O、C-N等）化學(xué)鍵斷裂，斷裂后一分子底物轉(zhuǎn)變?yōu)閮煞肿赢a(chǎn)物的酶稱為裂解酶。催化反應(yīng)通式為：A-BA＋B這類酶催化的反應(yīng)多數(shù)是可逆的，從左向右進(jìn)行的反應(yīng)是裂解反應(yīng)，由右向左是合成反應(yīng)，所以又稱為裂合酶。例如醛縮酶催化1,6-二磷酸果糖裂解為磷酸甘油醛與磷酸二羥丙酮。5．異構(gòu)酶類食品生物化學(xué)4．裂解酶類10食品生物化學(xué)催化各種同分異構(gòu)體之間的相互轉(zhuǎn)變，即分子內(nèi)部基團(tuán)的重新排列的酶稱為異構(gòu)酶類。催化反應(yīng)通式為：AB例如葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)酶可催化葡萄糖-6-磷酸轉(zhuǎn)變成果糖-6-磷酸。6．合成酶類催化兩個(gè)分子連接成一個(gè)分子的酶稱為合成酶（也稱連接酶）。這類反應(yīng)要消耗ATP等高能磷酸鍵。反應(yīng)通式為：A＋B＋ATPA-B＋ADP＋Pi或A＋B＋ATPA-B＋AMP＋PPi例如丙酮酸羧化酶、谷氨酰胺合成酶、谷胱甘肽合成酶等。食品生物化學(xué)催化各種同分異構(gòu)體之間的相互轉(zhuǎn)變，11食品生物化學(xué)二、酶的命名1．系統(tǒng)命名法國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)規(guī)定了一套系統(tǒng)的命名規(guī)則，使每一種酶都有一個(gè)名稱，包括酶的系統(tǒng)名稱及四個(gè)數(shù)字的分類編號(hào)。系統(tǒng)名稱中應(yīng)包括底物的名稱及反應(yīng)的類型，若有兩種底物，它們的名稱均應(yīng)列出，并用冒號(hào)“：”隔開；若底物之一為水則可略去。例如催化下述乳酸脫氫反應(yīng)中的乳酸脫氫酶的系統(tǒng)命名為L(zhǎng)-乳酸：NAD氧化還原酶，分類編號(hào)為EC1.1.1.27，其中EC為國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)的縮寫，前三個(gè)數(shù)字分別表示所屬大類、亞類、亞亞類，根據(jù)這三個(gè)標(biāo)碼可判斷酶的催化類型和催化性質(zhì)，第四個(gè)數(shù)值則表示該酶在亞亞類中占有的位置，根據(jù)這四個(gè)數(shù)字可以確定具體的酶。食品生物化學(xué)二、酶的命名12食品生物化學(xué)L-乳酸＋

NAD＋

丙酮酸＋

NADH＋H＋食品生物化學(xué)L-乳酸＋NAD＋丙酮酸13食品生物化學(xué)2．習(xí)慣命名法習(xí)慣命名法也根據(jù)底物名稱和反應(yīng)類型來(lái)命名，但沒(méi)有系統(tǒng)命名法那樣嚴(yán)格詳細(xì)。如乳酸脫氫酶、谷-丙轉(zhuǎn)氨酶、葡萄糖異構(gòu)酶等；對(duì)水解酶常省略水解二字只用底物來(lái)命名，如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等；有時(shí)在底物的名稱前面加上酶的來(lái)源，如胃蛋白酶、唾液淀粉酶等。習(xí)慣命名法比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用歷史較長(zhǎng)，但缺乏系統(tǒng)性和嚴(yán)格性，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一酶數(shù)名或一名數(shù)酶的情況。

食品生物化學(xué)2．習(xí)慣命名法14食品生物化學(xué)第三節(jié)酶催化反應(yīng)的機(jī)理一、酶的催化作用與活化能酶具有很高的催化效率是因?yàn)槊附档土嘶瘜W(xué)反應(yīng)所需的活化能?；罨苤敢话惴肿映蔀槟軈⒓踊瘜W(xué)反應(yīng)的活化分子所需要的能量。然而在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中并不是所有底物分子都能參加反應(yīng)的，因?yàn)樗鼈儾⒉灰欢ǘ际腔罨肿印Ｖ挥芯邆渥銐蚰芰?、能夠參加化學(xué)反應(yīng)的分子，才是活化分子。增加活化分子途徑：第一，外加能量，對(duì)進(jìn)行中的化學(xué)反應(yīng)加熱或者光照，增加底物分子的能量，從而達(dá)到增加活化分子的目的；第二，降低活化能，使本來(lái)不具活化水平的分子成為活化分子，從而增加了反應(yīng)的活化分子數(shù)目。催化劑就是起了降低活化能增加活化分子的作用。

食品生物化學(xué)第三節(jié)酶催化反應(yīng)的機(jī)理一、酶的催化作15食品生物化學(xué)圖6-1催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響食品生物化學(xué)圖6-1催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響16食品生物化學(xué)二、中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)酶如何使反應(yīng)的活化能降低而體現(xiàn)出極為強(qiáng)大催化效率的呢?中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)的基本論點(diǎn)是：首先酶（E）與底物（S）結(jié)合成一個(gè)不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物ES（也稱為中間絡(luò)合物），然后中間產(chǎn)物ES再分解為產(chǎn)物（P），同時(shí)使酶重新游離出來(lái)。S+EES→E+P中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)的關(guān)鍵，在于中間產(chǎn)物的形成。酶和底物可以通過(guò)共價(jià)鍵、氫鍵、離子鍵和配位鍵等結(jié)合成中間產(chǎn)物。根據(jù)中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)，酶促反應(yīng)分兩步進(jìn)行，而每一步的能閾都較低，所需的活化能較少。食品生物化學(xué)二、中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)17食品生物化學(xué)

圖6-2酶促反應(yīng)與非酶促反應(yīng)的活化能

食品生物化學(xué)圖6-2酶促反應(yīng)與非酶促反應(yīng)的活化18食品生物化學(xué)三、酶的活性中心酶是生物大分子，酶作為蛋白質(zhì)，其分子體積比底物分子體積要大得多。在反應(yīng)過(guò)程中酶與底物接觸結(jié)合時(shí)，只限于酶分子的少數(shù)基團(tuán)或較小的部位。酶分子中直接與底物結(jié)合，并催化底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的部位，稱為酶的活性中心（也稱活性部位）。酶的活性中心包括催化部位和結(jié)合部位。前者決定酶的催化能力，一般只由2～3個(gè)氨基酸殘基組成。后者決定酶與哪些底物結(jié)合，是決定專一性的部位，結(jié)合基團(tuán)的氨基酸殘基數(shù)卻因不同的酶而不同，可能是一個(gè)，也可能是幾個(gè)。食品生物化學(xué)三、酶的活性中心19食品生物化學(xué)圖6-3酶分子活性中心示意圖食品生物化學(xué)圖6-3酶分子活性中心示意圖20食品生物化學(xué)活性中心的氨基酸殘基在一級(jí)結(jié)構(gòu)上可以相距甚遠(yuǎn)，但在空間結(jié)構(gòu)上卻十分鄰近。這幾個(gè)氨基酸殘基可能位于同一條肽鏈的不同部位，也可能位于不同肽鏈上，但從立體結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)，構(gòu)成活性中心的氨基酸殘基通過(guò)肽鏈盤曲折迭而處于相鄰的位置上。當(dāng)酶蛋白變性時(shí)，它的立體結(jié)構(gòu)破壞，肽鏈伸展，活性中心破壞，酶就失去活力。四、“誘導(dǎo)－契合”理論酶活性中心的結(jié)構(gòu)有一定的靈活性，在和底物接觸之前，二者并不是完全契合的，當(dāng)?shù)孜锱c酶蛋白分子結(jié)合時(shí)，產(chǎn)生了相互誘導(dǎo)，酶蛋白分子的立體結(jié)構(gòu)發(fā)生一定改變，使反應(yīng)所需的催化部位和結(jié)合部位正確地排列和定向，轉(zhuǎn)入有效的作用位置，這樣，才能使酶和底物完全契合，酶反應(yīng)才能高速度地進(jìn)行。這就是1964年由D．E．Koshland提出的“誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)”。食品生物化學(xué)活性中心的氨基酸殘基在一級(jí)結(jié)構(gòu)上可21食品生物化學(xué)鎖和鑰匙學(xué)說(shuō)模式誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō)圖6-4酶和底物結(jié)合模式食品生物化學(xué)鎖和鑰匙學(xué)說(shuō)模式22食品生物化學(xué)五、酶原的激活在體內(nèi)有些酶原來(lái)呈不活潑狀態(tài)，不具活性，由于另一些酶或酸的激活才變?yōu)榫哂谢钚缘拿福@種不具催化活性的酶稱為酶原，從不具活性的酶原轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘拿傅倪^(guò)程，稱為活化過(guò)程或激活過(guò)程。酶原的激活過(guò)程是通過(guò)去掉分子中的部分肽段，引起酶分子空間結(jié)構(gòu)的變化，從而形成或暴露出活性中心，轉(zhuǎn)變成為具有活性的酶。在組織細(xì)胞中，剛合成的某些酶以酶原的形式存在，具有重要的其生物學(xué)意義。因?yàn)榉置诿冈慕M織細(xì)胞含有蛋白質(zhì)，而酶原無(wú)催化活性，因此可以保護(hù)組織細(xì)胞不被水解破壞。食品生物化學(xué)五、酶原的激活23食品生物化學(xué)

圖6-5胰蛋白酶原激活示意圖食品生物化學(xué)圖6-5胰蛋白酶原激活示意圖24食品生物化學(xué)第四節(jié)影響酶促反應(yīng)速率的因素——酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)一、酶促反應(yīng)速率的測(cè)定酶促反應(yīng)速率，可用單位時(shí)間內(nèi)底物濃度的減少量或產(chǎn)物的生成量來(lái)表示。在實(shí)際測(cè)定中，多用產(chǎn)物濃度的增加作為反應(yīng)速率的量度。酶促反應(yīng)的速度與反應(yīng)進(jìn)行的時(shí)間有關(guān)。以產(chǎn)物生成量（P）為縱坐標(biāo)，以時(shí)間（t）為橫坐標(biāo)作圖，可得到酶反應(yīng)過(guò)程曲線圖。食品生物化學(xué)第四節(jié)影響酶促反應(yīng)速率的因素——酶25食品生物化學(xué)圖6-6酶反應(yīng)過(guò)程曲線食品生物化學(xué)圖6-6酶反應(yīng)過(guò)程曲線26食品生物化學(xué)

從圖中可以看出，在反應(yīng)初期，產(chǎn)物增加得比較快，酶促反應(yīng)的速度近似為一個(gè)常數(shù)。隨著時(shí)間延長(zhǎng)，酶促反應(yīng)的速度便逐漸減弱（即曲線斜率下降）。原因是隨著反應(yīng)的進(jìn)行，底物濃度減少，產(chǎn)物濃度增加，加速反應(yīng)逆向進(jìn)行；產(chǎn)物濃度增加會(huì)對(duì)酶產(chǎn)生反饋抑制；另外酶促反應(yīng)系統(tǒng)中pH及溫度等微環(huán)境變化會(huì)使部分酶變性失活。因此，為了準(zhǔn)確表示酶活力都要以初速度表示，酶反應(yīng)的初速度越大，意味著酶的催化活力越大。二、酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響

在酶促反應(yīng)中，酶先要與底物作用，生成活化的中間產(chǎn)物，當(dāng)反應(yīng)中體系的溫度、pH不變，底物濃度大大超過(guò)酶濃度時(shí)，反應(yīng)速率隨酶濃度增加而增加，兩者成正比關(guān)系。食品生物化學(xué)從圖中可以看出，在反應(yīng)初期，產(chǎn)物增加得比27食品生物化學(xué)圖6-7酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響食品生物化學(xué)圖6-7酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響28食品生物化學(xué)三、底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響1．底物濃度與酶促反應(yīng)速率的關(guān)系圖6-8底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響食品生物化學(xué)三、底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響圖6-29食品生物化學(xué)在酶濃度、溫度、pH不變的情況下，酶反應(yīng)速率與底物濃度的關(guān)系，如圖6-8中的曲線所示。從圖中可以看出：當(dāng)?shù)孜锏臐舛群艿蜁r(shí)，V與[S]呈直線關(guān)系（OA段），這時(shí)，隨著底物濃度的增加，反應(yīng)速率按一定比率加快，為一級(jí)反應(yīng)。當(dāng)?shù)孜锏臐舛仍黾拥揭欢ǖ某潭群?，雖然酶促反應(yīng)速率仍隨底物濃度的增加而不斷地加大，但加大的比率已不是定值，呈逐漸減弱的趨勢(shì)（AB段），表現(xiàn)為混合級(jí)反應(yīng)。當(dāng)?shù)孜锏臐舛仍黾拥阶銐虼蟮臅r(shí)候，V值便達(dá)到一個(gè)極限值，此后，V不再受底物濃度的影響（BC段），表現(xiàn)為零級(jí)反應(yīng)。V的極限值，稱為酶的最大反應(yīng)速率，以Vmax表示。食品生物化學(xué)在酶濃度、溫度、pH不變的情況下，30食品生物化學(xué)V-[S]的變化關(guān)系，可用中間產(chǎn)物學(xué)說(shuō)進(jìn)行解釋。在底物濃度較低時(shí)，只有一部分酶能與底物作用生成中間產(chǎn)物，溶液中還有多余的酶沒(méi)有與底物結(jié)合，因此，隨著底物濃度增加，就會(huì)有更多的酶與底物結(jié)合成中間產(chǎn)物，中間產(chǎn)物濃度大，產(chǎn)物的生成速度也就加快，整個(gè)酶反應(yīng)速率也就增大；但是當(dāng)?shù)孜餄舛茸銐虼髸r(shí)，所有的酶都與底物結(jié)合生成中間產(chǎn)物，體系中已經(jīng)沒(méi)有游離態(tài)的酶了，雖再增加底物的濃度也不會(huì)再有更多的中間產(chǎn)物形成，底物濃度與酶促反應(yīng)的速度幾乎無(wú)關(guān)，反應(yīng)達(dá)到最大反應(yīng)速率。把酶的活性中心都被底物分子結(jié)合時(shí)的底物濃度稱飽和濃度。各種酶都表現(xiàn)出這種飽和效應(yīng)，但不同的酶產(chǎn)生飽和效應(yīng)時(shí)所需要底物濃度是不同的。食品生物化學(xué)V-[S]的變化關(guān)系，可用中間產(chǎn)31食品生物化學(xué)2．米氏方程式稱為米氏常數(shù)；Vmax表示最大反應(yīng)速率；V表示反應(yīng)速率；[S]表示底物濃度。在底物濃度低時(shí)，，米氏方程式中分母中一項(xiàng)可忽略不計(jì)。得：即反應(yīng)速率與底物濃度成正比，符合一級(jí)反應(yīng)。食品生物化學(xué)2．米氏方程式32食品生物化學(xué)在底物濃度很高時(shí)，[S]>>，米氏方程式中，項(xiàng)可忽略不計(jì)，得：V=Vmax即反應(yīng)速率與底物濃度無(wú)關(guān)，符合零級(jí)反應(yīng)。3．米氏常數(shù)的意義當(dāng)酶促反應(yīng)處于時(shí)，得到：

計(jì)算可以得到：[S]=

食品生物化學(xué)在底物濃度很高時(shí)，[S]>>33食品生物化學(xué)

Km值的物理意義：Km值是當(dāng)酶反應(yīng)速率達(dá)到最大反應(yīng)速率一半時(shí)的底物濃度，它的單位是mol/L，與底物濃度的單位一樣。

（1）Km值是酶的特征常數(shù)之一

Km一般只與酶的性質(zhì)有關(guān)，而與酶濃度無(wú)關(guān)。不同的酶，Km值不同，并且Km值還受pH及溫度的影響。因此，Km值作為常數(shù)只是對(duì)一定的底物、一定的pH、一定的溫度條件而言。測(cè)定酶的Km值可以作為鑒別酶的一種手段，但是必須在指定的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行。（2）Km可表示酶對(duì)底物的親和力愈大，表明親和力愈大，因?yàn)樗?，Km就愈小，達(dá)到最大反應(yīng)速率一半所需要的底物濃度就愈小，Km值小的底物一般稱為該酶的最適底物或天然底物。食品生物化學(xué)Km值的物理意義：Km值是當(dāng)酶反應(yīng)速率達(dá)34食品生物化學(xué)（3）Km值與米氏方程的實(shí)際用途

Km值不僅可體現(xiàn)酶的性質(zhì)，而且在酶的研究和實(shí)際應(yīng)用中有著重要作用。如在使用酶制劑時(shí)，可由所要求的反應(yīng)速率(應(yīng)到達(dá)Vmax的百分?jǐn)?shù))，求出應(yīng)當(dāng)加入底物的合理濃度，反過(guò)來(lái)，也可以根據(jù)已知的底物濃度，求出該條件下的反應(yīng)速率。4．米氏常數(shù)的求法

通常采用雙倒數(shù)作圖法（Lineweaver-Burk法），將米氏方程式變?yōu)槠涞箶?shù)，即為:公式看成是一個(gè)直線方程式，直線在縱軸上的截距為，在橫軸上的截距為－，斜率為，據(jù)此求出Km和V。

食品生物化學(xué)（3）Km值與米氏方程的實(shí)際用途Km值35食品生物化學(xué)圖6-9雙倒數(shù)作圖食品生物化學(xué)圖6-9雙倒數(shù)作圖36食品生物化學(xué)四、溫度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響

溫度對(duì)酶促反應(yīng)速率有雙重影響：當(dāng)溫度升高，反應(yīng)速率加快?；瘜W(xué)反應(yīng)中溫度每增10℃反應(yīng)速率增加的倍數(shù)稱為溫度系數(shù)（用Q10表示）。一般化學(xué)反應(yīng)的Q10為2～3，而酶促反應(yīng)的Q10為1～2，也就是說(shuō)反應(yīng)溫度每增高10℃，酶反應(yīng)速率增加1～2倍。另一方面由于酶是蛋白質(zhì)，隨著溫度升高而使酶逐步變性而失活，即通過(guò)酶活力的減少而降低酶的反應(yīng)速率。

一定條件下酶反應(yīng)速率最大時(shí)的溫度稱為最適溫度。各種酶在一定條件下都有其最適溫度。食品生物化學(xué)四、溫度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響37食品生物化學(xué)圖6-10溫度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響食品生物化學(xué)圖6-10溫度對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響38食品生物化學(xué)最適溫度是酶的特征之一，但不是固定不變的常數(shù)，常受到其他條件（如底物種類、作用時(shí)間、pH等）的影響而改變。如最適溫度隨著與酶作用時(shí)間的長(zhǎng)短而改變，酶可以在短時(shí)間內(nèi)耐受較高的溫度，然而當(dāng)酶反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，最適溫度向溫度降低的方向移動(dòng)。因此，嚴(yán)格地講，僅僅在酶反應(yīng)時(shí)間已經(jīng)規(guī)定了的情況下，才有最適溫度。在實(shí)際應(yīng)用中，將根據(jù)酶促反應(yīng)作用時(shí)間的長(zhǎng)短，選定不同的最適溫度。如果反應(yīng)時(shí)間比較短暫，反應(yīng)溫度可選略高一些，這樣，反應(yīng)可迅速完成；若反應(yīng)進(jìn)行的時(shí)間很長(zhǎng)，反應(yīng)溫度就要略低一點(diǎn)，低溫下，酶可長(zhǎng)時(shí)間發(fā)揮作用。食品生物化學(xué)最適溫度是酶的特征之一，但不是固定39食品生物化學(xué)在使用還應(yīng)注意酶的穩(wěn)定溫度范圍。酶的穩(wěn)定溫度范圍，是指在一定時(shí)間和一定條件下，不使酶變性或極少變性的溫度范圍。某些酶的穩(wěn)定溫度可以因加入某些保護(hù)劑而提高。酶的固體狀態(tài)比在溶液中對(duì)溫度的耐受力要高，這一點(diǎn)已用于指導(dǎo)酶的保藏，例如酶的冷凍干粉置冰箱中可放置幾個(gè)月，甚至更長(zhǎng)時(shí)間。而酶溶液在冰箱中只能保存幾周，甚至幾天就會(huì)失活。測(cè)定酶的最適溫度和酶的穩(wěn)定溫度范圍對(duì)酶的應(yīng)用意義重大，如在使用某酶制劑時(shí)，測(cè)定此酶在一定條件下的最適溫度，就可以知道在什么溫度條件下進(jìn)行工作，有利于此酶發(fā)揮最大作用。其次在對(duì)酶的分離、純化和保存過(guò)程中，一般都需充分考慮酶的穩(wěn)定溫度范圍。食品生物化學(xué)在使用還應(yīng)注意酶的穩(wěn)定溫度范圍。酶40食品生物化學(xué)五、pH對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響

在一定pH下，酶反應(yīng)具有最大速率，高于或低于此值，反應(yīng)速率下降，通常將酶表現(xiàn)最大活力時(shí)的pH稱為酶反應(yīng)的最適pH。一般制作V-pH變化曲線時(shí)，采用使酶全部飽和的底物濃度，在此條件下再測(cè)定不同pH時(shí)的酶促反應(yīng)速率。

圖6-11pH對(duì)反應(yīng)速率的影響食品生物化學(xué)五、pH對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響圖6-1141食品生物化學(xué)

各種酶在一定條件下，都有它一定的最適pH，是酶的特征之一。多數(shù)酶的最適pH一般在4.0～8.0之間，動(dòng)物體內(nèi)的酶最適pH多在6.5～8.0之間，植物及微生物的酶多在4.5～6.5之間，但也有例外，如胃蛋白酶為1.5，精氨酸酶(肝臟中)為9.7。與酶的最適溫度一樣，酶的最適pH也不是一個(gè)固定常數(shù)，它受到許多因素的影響，如底物種類和濃度不同、緩沖液種類不同等都會(huì)影響最適pH的數(shù)值，因此最適pH只有在一定條件下才有意義。

pH影響酶活力的原因可能有：

第一，pH影響酶分子的構(gòu)象過(guò)高或過(guò)低pH都會(huì)影響酶分子活性中心的構(gòu)象，或引起酶的變性失活。食品生物化學(xué)各種酶在一定條件下，都有它一定的最適pH42食品生物化學(xué)第二，pH影響酶分子活力中心上有關(guān)基團(tuán)的解離或底物的解離，這樣就影響了酶與底物結(jié)合，從而影響酶活性。一般認(rèn)為最適pH時(shí)，酶分子活性基團(tuán)的解離狀態(tài)最有利于與底物結(jié)合，在此pH下酶活力最高，pH偏離最適pH時(shí)，就改變了酶分子活性基團(tuán)的解離狀態(tài)，使酶與底物的結(jié)合能力降低，于是酶活力也隨之降低。酶在試管反應(yīng)中的最適pH與它所在正常細(xì)胞的生理pH值并不一定完全相同。因?yàn)橐粋€(gè)細(xì)胞內(nèi)可能會(huì)有幾百種酶，不同的酶對(duì)此細(xì)胞內(nèi)的生理pH的敏感性不同；也就是說(shuō)此pH對(duì)一些酶是最適pH，而對(duì)另一些酶則不是，不同的酶表現(xiàn)出不同的活性。這種不同對(duì)于控制細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜的代謝途徑可能具有很重要的意義。食品生物化學(xué)第二，pH影響酶分子活力中心上有關(guān)基團(tuán)的43食品生物化學(xué)六、激活劑對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響凡是能提高酶活性的物質(zhì)，都稱激活劑。酶的激活劑主要是一些簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)離子和一些小分子有機(jī)物。無(wú)機(jī)離子主要有K+、Cl－、Na+、Mg2+、Zn2+、Fe2+、Ca2+等。小分子有機(jī)物主要是某些還原劑，如半胱氨酸、還原型谷胱甘肽、抗壞血酸等能激活某些酶，使含巰基酶中被氧化的二硫鍵還原成巰基，從而提高酶活性。在酶的提取或純化過(guò)程中，酶會(huì)因?yàn)榻饘匐x子激活劑丟失或活性基團(tuán)巰基被氧化而使活性降低，因此要注意補(bǔ)充金屬離子激活劑或加入巰基乙醇等還原劑，使酶恢復(fù)活性。激活劑不是酶的組成成分，它只能起提高酶活性的作用，這一點(diǎn)與輔助因子不同。食品生物化學(xué)六、激活劑對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響44食品生物化學(xué)七、抑制劑對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響由于酶的活性中心的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變而引起酶活力降低或喪失的作用稱為抑制作用。造成抑制作用的物質(zhì)稱為抑制劑（用I表示）。抑制作用不同于失活作用，通常把由于酶蛋白變性而引起酶活力喪失的作用稱為失活作用。酶的抑制劑很多，如重金屬離子（Ag＋、Hg2＋、Cu2＋）、一氧化碳、硫化氫、氰化物、碘乙酸、砷化物、氟化物、生物堿、染料、有機(jī)磷農(nóng)藥以及麻醉劑等都是抑制劑。另外某些動(dòng)物組織（如胰臟、肺）和某些植物（如大麥、燕麥、大豆、蠶豆、綠豆等）都能產(chǎn)生蛋白酶的抑制劑。食品生物化學(xué)七、抑制劑對(duì)酶促反應(yīng)速率的影響45食品生物化學(xué)酶的抑制作用是很重要的。有機(jī)體往往只要有一種酶被抑制，就會(huì)使代謝不正常，導(dǎo)致疾病，嚴(yán)重的甚至使機(jī)體死亡。對(duì)生物有劇毒的物質(zhì)大都是酶的抑制劑，如氰化物抑制細(xì)胞色素氧化酶，敵百蟲抑制酯酶，毒扁豆堿抑制膽堿酯酶。有很多抑制劑已用于殺蟲、滅菌和臨床治療，因此研究抑制劑和抑制作用，可為新藥設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。抑制劑也是酶活性中心和代謝途徑研究的基本方法。酶的抑制作用可從酶和底物形成中間產(chǎn)物這一過(guò)程來(lái)認(rèn)識(shí),抑制劑之所以能抑制酶的活性,是因?yàn)樗茐幕蚋淖兞嗣傅幕钚灾行?妨礙了中間產(chǎn)物的形成或分解,所以降低了酶的活性。藥物、抗生素、毒物、抗代謝等都是酶的抑制劑。一些動(dòng)物、植物組織和微生物能產(chǎn)生多種水解酶抑制劑，如加工處理不當(dāng)，會(huì)影響其食用的安全性和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。食品生物化學(xué)酶的抑制作用是很重要的。有機(jī)體往往只要有46食品生物化學(xué)根據(jù)抑制劑與酶的作用方式可將抑制作用分為可逆抑制作用與不可逆抑制作用兩大類。1．不可逆的抑制作用這類抑制作用中抑制劑與酶的結(jié)合是不可逆反應(yīng)。抑制劑與酶的某些基團(tuán)以較牢固的共價(jià)鍵相結(jié)合，結(jié)合后很難自發(fā)分解，不能用透析、超濾等物理方法解除抑制而恢復(fù)酶活性，必須通過(guò)其它化學(xué)反應(yīng)，才能將抑制劑從酶分子上移去。這類抑制作用隨著抑制劑濃度的增加而逐漸增加，當(dāng)抑制劑的量達(dá)到足以和所有的酶結(jié)合時(shí)，酶的活性就完全被抑制。農(nóng)業(yè)上，抑制作用常被用于設(shè)計(jì)開發(fā)新型農(nóng)藥。食品生物化學(xué)根據(jù)抑制劑與酶的作用方式可將抑制作用分為47食品生物化學(xué)2．可逆的抑制作用這類抑制劑與酶是非共價(jià)的可逆結(jié)合，可用透析、過(guò)濾等物理方法除去抑制劑而恢復(fù)酶的活力。這種抑制作用稱為可逆的抑制作用。根據(jù)抑制劑與底物的關(guān)系，可逆抑制作用分為三種類型。（1）競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑具有與底物相似的結(jié)構(gòu)，它能與底物競(jìng)爭(zhēng)，與酶的活性中心結(jié)合，形成可逆的酶、抑制劑復(fù)合物EI，因而減少了底物與酶的結(jié)合，導(dǎo)致酶的催化活性降低。這種抑制可用加入大量底物，提高底物競(jìng)爭(zhēng)力的辦法來(lái)消除。

食品生物化學(xué)2．可逆的抑制作用48食品生物化學(xué)例如丙二酸和戊二酸的結(jié)構(gòu)與琥珀酸（即丁二酸）很相似，都是琥珀酸脫氫酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。在這一反應(yīng)中加入丙二酸后就競(jìng)爭(zhēng)性地抑制了此酶的活性，當(dāng)反應(yīng)中增加琥珀酸濃度后，就可把與丙二酸結(jié)合的酶取代出來(lái)，解除或減輕抑制作用，從而保證了此酶的正常作用。食品生物化學(xué)例如丙二酸和戊二酸的結(jié)構(gòu)與琥珀酸（即丁二49食品生物化學(xué)（2）非競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑與底物沒(méi)有結(jié)構(gòu)相似的關(guān)系，兩者沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)，只是底物與抑制劑同時(shí)在酶的不同部位與酶結(jié)合，生成抑制劑-酶-底物三者的復(fù)合物（IES），這種復(fù)合物不能進(jìn)一步分解為產(chǎn)物，從而降低了酶活性。非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用，可用如下的反應(yīng)式表示。底物和非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑在與酶分子結(jié)合時(shí)，互不排斥，無(wú)競(jìng)爭(zhēng)性，因而不能用增加底物濃度的方法來(lái)消除這種抑制作用。某些金屬離子（Cu2+、Hg2+、Ag+、Pb2+等）的抑制作用屬于此類。食品生物化學(xué)（2）非競(jìng)爭(zhēng)性抑制非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑與底物50食品生物化學(xué)第五節(jié)酶的活力測(cè)定一、酶的活力和活力單位1．酶活力通常用單位時(shí)間內(nèi)酶催化某一化學(xué)反應(yīng)的能力來(lái)表示酶的催化能力，即用酶活力大小來(lái)表示酶的催化能力。酶活力的大小可以用在一定條件下所催化的某一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率來(lái)表示，兩者呈線性關(guān)系。酶催化的反應(yīng)速率愈大，酶的活力愈高；反應(yīng)速率愈小，酶的活力就愈低。所以測(cè)定酶的活力就是測(cè)定酶促反應(yīng)的速率。由于酶催化某一反應(yīng)的速度受多種因素限制，故一般規(guī)定在某一條件下(恒溫、使用緩沖溶液)用反應(yīng)速率的初速率來(lái)表示酶活力。食品生物化學(xué)第五節(jié)酶的活力測(cè)定一、酶的活力和活力單位51食品生物化學(xué)2．酶活力單位酶活力的大小即催化反應(yīng)速率的能力，用酶活力單位（U）表示(activeunit，U為單位unit的縮寫)，單位數(shù)目越大，表示酶的活力越高，即酶制品中酶的含量高，這樣的酶量就可用每毫升或每克酶制劑含有多少單位來(lái)表示（U/ml、U/g）。酶活力單位的定義是：在一定條件下，一定時(shí)間內(nèi)將一定量的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量定為一個(gè)單位。各種酶的活力單位是不同的，就是同一種酶也有不同的活力單位標(biāo)準(zhǔn)，這種各定義的酶活力單位稱為“習(xí)慣單位”。食品生物化學(xué)2．酶活力單位52食品生物化學(xué)在標(biāo)準(zhǔn)條件下，1分鐘內(nèi)將l毫摩爾（umol）底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的酶量定為一個(gè)國(guó)際單位（IU）。如果底物有一個(gè)以上可被作用的鍵，則1IU是指l分鐘內(nèi)使1umol有關(guān)基團(tuán)轉(zhuǎn)化的酶量。上述“標(biāo)準(zhǔn)條件”是指溫度25℃，以及被測(cè)酶的最適條件，如最適溫度、最適pH及最適底物濃度等。Katal（Kat）單位：在最適條件下，1秒內(nèi)可使l摩爾底物轉(zhuǎn)化的酶量定為1Kat；同理，可使1umol底物轉(zhuǎn)化的酶量為uKat單位，兩種國(guó)際單位的換算關(guān)系如下：1Kat=6×107IU 1IU=1/60uKat=16.67nKat食品生物化學(xué)在標(biāo)準(zhǔn)條件下，1分鐘內(nèi)將l毫摩爾（53食品生物化學(xué)

3．比活力比活力是指每毫克酶蛋白所含酶的活力單位數(shù)，即比活力是在酶學(xué)研究和提純酶時(shí)常用到的表示酶制劑純度的一個(gè)指標(biāo)。在純化酶時(shí)，不僅要得到一定量的酶，而且要求得到不含或盡量少含其它雜蛋白的酶制品。在一步步純化的過(guò)程中，除了要測(cè)定一定體積或一定質(zhì)量的酶制劑中含有多少活力單位外，往往還需要測(cè)定酶制劑的純度如何，這時(shí)就需要在測(cè)定酶活力時(shí)，同時(shí)測(cè)定其中所含蛋白質(zhì)濃度，然后算出比活力，顯然比活力越高，表示酶的純度愈高。食品生物化學(xué)3．比活力54食品生物化學(xué)二、測(cè)定酶活力的兩種方式1．測(cè)定完成一定量反應(yīng)所需要的時(shí)間測(cè)定酶活力時(shí)，用時(shí)間作為指標(biāo)。在一定條件下，在待測(cè)的酶液中加入一定量的底物，測(cè)定此底物全部作用完或部分作用所需的時(shí)間來(lái)計(jì)算酶活力。一般所需時(shí)間愈短，活力愈高，所需時(shí)間長(zhǎng)則活力低，活力大小與作用時(shí)間成反比。用這種方式測(cè)定活力的酶并不多。淀粉酶活力測(cè)定時(shí)，可以測(cè)定其達(dá)到無(wú)色點(diǎn)所需要的時(shí)間（淀粉與碘呈藍(lán)色反應(yīng)，當(dāng)一定量的淀粉全部被淀粉酶分解成為與碘不起藍(lán)色反應(yīng)的小分子糊精時(shí)，稱無(wú)色點(diǎn)，或稱消色點(diǎn)），因此，從淀粉的用量、達(dá)到無(wú)色點(diǎn)所需要的時(shí)間和樣品稀釋倍數(shù)就可以計(jì)算出酶的活力單位數(shù)。食品生物化學(xué)二、測(cè)定酶活力的兩種方式55食品生物化學(xué)例如：今有1克淀粉酶制劑，溶解在1000毫升水中，從中取出0.5毫升，與20毫升2%的淀粉溶液在30℃,pH6的條件下一起作用，10分鐘后就與碘不起顏色反應(yīng)，該酶制劑的活力單位按每1小時(shí)分解1克淀粉為1個(gè)單位(g/hr＝u)來(lái)計(jì)算，應(yīng)為：2．測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)所起的化學(xué)反應(yīng)量這是酶活力測(cè)定的主要方式，用測(cè)定反應(yīng)量來(lái)計(jì)算酶活力。主要是根據(jù)在一定條件下，酶反應(yīng)速率與酶濃度成正比，測(cè)定反應(yīng)速率就可求出酶的濃度。食品生物化學(xué)例如：今有1克淀粉酶制劑，溶解在156食品生物化學(xué)測(cè)定結(jié)果的正確與否，即能否真實(shí)地反映酶活力，是和酶反應(yīng)的條件是否適宜密切有關(guān)。適宜的條件是使所有的酶分子都能正常地發(fā)揮作用，反應(yīng)條件中應(yīng)使酶濃度是影響反應(yīng)速率的唯一因素，而其他條件如pH和溫度應(yīng)保持最適水平。此外測(cè)定用的底物應(yīng)當(dāng)使用足夠高的濃度，使酶催化的反應(yīng)速率不受底物濃度的限制。為了測(cè)定簡(jiǎn)便，選用的底物最好在物理或化學(xué)性質(zhì)上和產(chǎn)物有所區(qū)別。以蛋白酶活力測(cè)定為例說(shuō)明。此酶的單位規(guī)定為在30℃和pH7.0條件下，每分鐘分解酪蛋白產(chǎn)生酪氨酸的微克數(shù)即為此酶的活力單位數(shù)。食品生物化學(xué)測(cè)定結(jié)果的正確與否，即能否真實(shí)地反57食品生物化學(xué)具體操作時(shí)，先取一定量的酶粉稀釋液（稀釋一定倍數(shù)），加入一定量的底物酪蛋白溶液，在30℃水浴中保溫10分鐘后，立即加入蛋白變性劑三氯醋酸，使酶變性失活，中止酶的活動(dòng)。由于蛋白酶作用于酪蛋白后，有酪氨酸分解出來(lái)，酪氨酸和福林試劑作用后生成藍(lán)色物質(zhì)，根據(jù)顏色的深淺，通過(guò)比色測(cè)定后，知道有多少微克酪氨酸分解出來(lái)，從而計(jì)算出每克酶制劑在每一分鐘內(nèi)可分解出多少微克的酪氨酸，即為含多少單位。酶活力測(cè)定常用的具體方法有化學(xué)分析法、滴定法、比色法、吸收光譜法、熒光法、電化學(xué)法和量氣法等，采用哪一種方法根據(jù)產(chǎn)物的物理、化學(xué)特征來(lái)決定。食品生物化學(xué)具體操作時(shí)，先取一定量的酶粉稀釋液（58食品生物化學(xué)第六節(jié)食品工業(yè)中重要的酶及其應(yīng)用一、水解酶類水解酶有苷鍵水解酶、酯水解酶和肽鍵水解酶三類。在食品工業(yè)中應(yīng)用都很廣泛。1．淀粉酶淀粉酶常指水解淀粉分子的α-1，4糖苷鍵和α-1，6糖苷鍵的酶。在食品加工中主要用于淀粉的液化和糖化，釀造、發(fā)酵制淀粉糖，也用于面包工業(yè)以改進(jìn)面包質(zhì)量。食品生物化學(xué)第六節(jié)食品工業(yè)中重要的酶及其應(yīng)用一、水解59食品生物化學(xué)（1）α-淀粉酶

α-淀粉酶（EC3.2.1.1）廣泛存在于胰液、麥芽、唾液及微生物中，屬內(nèi)切酶。它能在淀粉分子內(nèi)部任意切開α-1，4糖苷鍵，但不能切開α-1，6糖苷鍵。它能使淀粉分子迅速降解為麥芽糖和葡萄糖，但在降解支鏈淀粉時(shí)，因不能切開α-1，6鍵和在分支點(diǎn)附近的α-1，4鍵而產(chǎn)生小分子糊精。降解結(jié)果使淀粉粘度迅速下降而液化，產(chǎn)物對(duì)碘的呈色消失，這種作用稱之為“液化”，因此α-淀粉酶也叫“液化酶”。α-淀粉酶分子中有一個(gè)結(jié)合得很牢固的鈣離子，它對(duì)該酶有激活和穩(wěn)定作用。α－淀粉酶的用途廣泛。如在釀造工業(yè)中水解淀粉，為酵母提供可發(fā)酵的糖；在食品加工中縮短嬰兒食品的干燥時(shí)間；改進(jìn)面包的體積和結(jié)構(gòu)；除去啤酒中的淀粉混濁；把較低糖度的淀粉轉(zhuǎn)變成為高度可發(fā)酵的糖漿等。食品生物化學(xué)（1）α-淀粉酶α-淀粉酶（EC3.2.60食品生物化學(xué)圖6-12幾種淀粉酶作用示意圖食品生物化學(xué)圖6-12幾種淀粉酶作用示意圖61食品生物化學(xué)（2）β－淀粉酶

β－淀粉酶（EC3.2.1.2）作用于淀粉鏈的非還原末端，每隔一個(gè)地水解α－1，4糖苷鍵，是一種端切酶。由于每次產(chǎn)生兩個(gè)葡萄糖分子，產(chǎn)物是麥芽糖，從而可增加淀粉溶液的甜味，β－淀粉酶不能水解直鏈淀粉中的α－1，6糖苷鍵，因而造成了淀粉的不完全降解，它最多只能水解產(chǎn)生50～60%麥芽糖。剩余的部分稱之為極限糊精。β－淀粉酶主要存在于大豆、小麥、大麥、甘薯等植物的種子中，少數(shù)細(xì)菌與霉菌中也含有此種酶。植物來(lái)源的β－淀粉酶的最適pH為5～6。與α－淀粉酶相比，β－淀粉的熱穩(wěn)定性較低差。β－淀粉酶主要用于面包、啤酒等工業(yè)，也常用于制造麥芽糖等。

食品生物化學(xué)（2）β－淀粉酶β－淀粉酶（EC3.2.62食品生物化學(xué)（3）葡萄糖淀粉酶葡萄糖淀粉酶（EC3.2.1.3）從非還原端開始水解α－1，4糖苷鍵，也可水解支鏈淀粉α－1，6糖苷鍵，對(duì)直鏈和支鏈淀粉均逐次切下一個(gè)葡萄糖單位。故工業(yè)上稱它為糖化酶。屬外切型酶。葡萄糖淀粉酶是一種糖蛋白，只存在于微生物界，根霉、黑曲霉、擬內(nèi)孢霉等真菌及其變異株均可產(chǎn)生此種酶。該酶的最適溫度為40～60℃，最適pH為4.0～5.0。它與α－淀粉酶共存水解生淀粉的能力可提高3倍。廣泛用于各種酒的生產(chǎn)，可增加出酒率，節(jié)約糧食，降低成本，也用于葡萄糖及果葡糖漿的制造。

食品生物化學(xué)（3）葡萄糖淀粉酶葡萄糖淀粉酶（EC3.63食品生物化學(xué)（4）異淀粉酶異淀粉酶又稱淀粉－1，6－糊精酶、淀粉解支酶、R－淀粉酶。該酶只作用于α－1，6糖苷鍵，使支鏈淀粉變?yōu)橹辨湹矸郏嬖谟隈R鈴薯、酵母、某些細(xì)菌和霉菌中，生產(chǎn)上用此酶制造糯米紙和飴糖。2．纖維素酶纖維素酶（EC3.2.1.4）主要作用于β－1，4糖苷鍵。它不是一種單一的酶，是由一類水解纖維素生成纖維二糖和葡萄糖的酶的總稱。霉菌、纖維桿菌、纖維放線菌等微生物可產(chǎn)生纖維素酶。所產(chǎn)生的纖維素酶至少包括三種類型，即破壞纖維素晶狀結(jié)構(gòu)的C1酶、水解游離纖維素Cx酶和水解纖維二糖的β－葡萄糖苷酶。

食品生物化學(xué)（4）異淀粉酶異淀粉酶又稱淀粉－1，6－64食品生物化學(xué)

C1酶、Cx酶和β－葡萄糖苷酶都是糖蛋白，最適溫度為50℃，最適pH為4～5。在一定條件下，它們協(xié)同作用，把纖維素水解為葡萄糖。纖維素酶作用于纖維素可使植物性食品原料中的纖維素增溶和糖化，這對(duì)食品工業(yè)具有重要意義。3．脂肪水解酶（脂酶）脂酶的系統(tǒng)名稱為三?；视王；饷?。脂酶是一種糖蛋白，存在于動(dòng)物胰腺、牛羊的可食前胃組織、高等植物的種子以及米曲霉、黑曲霉中，最適溫度為30～40℃，最適pH偏堿性。該酶只能在油－水界面上進(jìn)行催化，即催化乳化狀態(tài)的脂肪水解，不能催化未乳化的脂肪。任何一種促進(jìn)脂肪乳化的措施，都可增強(qiáng)脂酶的活力。食品生物化學(xué)C1酶、Cx酶和β－葡萄糖苷酶都是65食品生物化學(xué)脂酶主要用于催化油脂的水解和改善油脂的性質(zhì)。在奶酪、奶油加工中，添加脂酶可將乳脂分解釋放出風(fēng)味前體和風(fēng)味化合物，改善產(chǎn)品風(fēng)味。但含脂食品如牛奶、奶油、干果等發(fā)生水解酸敗，產(chǎn)生的不良風(fēng)味，也來(lái)自脂肪酶的水解。4．果膠酯酶果膠酯酶（EC3.1.1.11果膠∶果膠酰水解酶）的作用是降解果膠物質(zhì)。它有三種類型，催化三類不同的反應(yīng)，即果膠酯酶、聚半乳糖醛酸酶和果膠裂解酶。果膠酯酶存在于霉菌、細(xì)菌和植物中，它催化果膠脫去甲酯基，生成聚半乳糖醛酸苷鏈和甲醇。霉菌果膠酯酶的最適pH在酸性范圍，細(xì)菌果膠酯酶的最適pH在堿性范圍，植物果膠酯酶的最適pH在中性范圍。柑橘類水果和番茄中果膠酯酶含量較高。食品生物化學(xué)脂酶主要用于催化油脂的水解和改善油66食品生物化學(xué)聚半乳糖醛酸酶存在于植物、霉菌和酵母菌中，最適pH為4.5～6.0。作用是使果膠分子中的α－1，4糖苷鍵斷裂，使果膠的黏度降低，分子量減少，還原性基團(tuán)增加，水解產(chǎn)物為單體的半乳糖醛酸，該產(chǎn)物不再有凝膠的作用。果膠裂解酶能催化果膠半乳糖醛酸殘基的C－4和C－5位上發(fā)生氫的反式消去完成糖苷鍵的裂解。生產(chǎn)上使用的果膠酶主要來(lái)自霉菌，是幾種果膠酶特別是果膠脂酶和半乳糖醛酸酶的混合物。在果汁加工工藝過(guò)程中，添加果膠酶制劑可提高出汁率，加速果汁澄清，使成品果汁有較好的穩(wěn)定性；在果酒制備過(guò)程中使用果膠酶制劑，不僅酒易于壓榨、澄清和過(guò)濾，而且酒的收率和成品酒的穩(wěn)定性均有提高。果膠酶還可用于橘子脫囊衣、蓮子去內(nèi)皮、大蒜去內(nèi)膜、麻料脫膠等生產(chǎn)中。食品生物化學(xué)聚半乳糖醛酸酶存在于植物、霉菌和酵67食品生物化學(xué)5．蛋白酶（1）植物蛋白酶植物體內(nèi)存在有多種蛋白酶。食品工業(yè)中應(yīng)用較多的有木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶和無(wú)花果蛋白酶。都屬于內(nèi)切酶。木瓜蛋白酶主要從鮮木瓜綠色果實(shí)的膠乳中提取，屬于堿性蛋白質(zhì)(PI=8.75)。該酶專一性較寬，最適pH因底物而異，一般在5.0～8.0，耐熱性較強(qiáng)，最適溫度60～65℃。菠蘿蛋白酶和無(wú)花果蛋白酶分別來(lái)自菠蘿的汁液和無(wú)花果膠乳中，主要水解多肽和蛋白質(zhì)，屬堿性蛋白質(zhì)，最適pH在7左右。食品生物化學(xué)5．蛋白酶68食品生物化學(xué)三種植物蛋白酶在食品加工中主要用作肉類嫩化劑，對(duì)禽畜的肌肉纖維和結(jié)締組織進(jìn)行適度水解。用于啤酒澄清，可使啤酒不會(huì)因低溫生成蛋白質(zhì)與丹寧的復(fù)合物產(chǎn)生渾濁。在醫(yī)藥上，作助消化劑等。這些酶對(duì)底物的專一性較寬，人的皮膚也易受腐蝕，加工時(shí)應(yīng)注意人手的防護(hù)。

（2）動(dòng)物蛋白酶人與動(dòng)物的消化系統(tǒng)中存在有多種蛋白酶。主要有胃蛋白酶、胰蛋白酶和凝乳酶。胃蛋白酶存在于哺乳動(dòng)物的胃液中，前體為胃蛋白酶原，在氫離子或胃蛋白酶作用下激活，最適pH為1～4，溫度高于70℃即失活。胃蛋白酶主要水解蛋白質(zhì)中由芳香族氨基酸形成的肽鍵。食品生物化學(xué)三種植物蛋白酶在食品加工中主要用作肉類嫩69食品生物化學(xué)胰蛋白酶由胰臟分泌，最適pH為7～9，它只能水解賴氨酸和精氨酸的羧基參與生成的肽鍵。生物界中有一些天然的胰蛋白酶抑制劑，其中最常見(jiàn)的是大豆胰蛋白酶抑制劑，故大豆煮熟后才能食用。凝乳酶主要存在于幼小的哺乳動(dòng)物的胃液中，屬內(nèi)切酶，用于干酪制作。動(dòng)物蛋白酶由于來(lái)源少，價(jià)格昂貴，在食品工業(yè)中應(yīng)用不多。（3）微生物蛋白酶微生物是蛋白酶的重要來(lái)源，細(xì)菌、酵母菌和霉菌都含有多種蛋白酶，已大量應(yīng)用于食品工業(yè)。常用于薄脆餅干的制作；在肉類的嫩化，尤其是牛肉的嫩化上運(yùn)用微生物蛋白酶代替價(jià)格較貴的木瓜蛋白酶，可達(dá)到較好的效果等。食品生物化學(xué)胰蛋白酶由胰臟分泌，最適pH為7～70食品生物化學(xué)二、氧化還原酶類1．酚氧化酶（酚酶）酚酶系統(tǒng)命名是鄰二酚∶氧-氧化還原酶（EC1.10.3.1）以銅為輔基，必需以氧為受氫體，是一種末端氧化酶，酚酶可以一元酚或二元酚為底物。輔酚氧化酶將底物氧化成不穩(wěn)定的醌，進(jìn)而聚合產(chǎn)生棕黑色素。新切開的蘋果、土豆、芹菜、蘆筍的表面，以及新榨出的葡萄汁等水果汁的褐變反應(yīng)均由此酶作用所致，這種褐變影響食品外觀。多酚酶在茶葉生長(zhǎng)與加工過(guò)程中對(duì)茶葉品種和品質(zhì)，也起著極為重要的作用。在食品加工中為防止酶促褐變，從酶方面著手，可采取加熱、用酚酶的抑制劑二氧化硫或亞硫酸鈉處理、調(diào)節(jié)pH等措施，使酶失活或活性降低來(lái)解決。食品生物化學(xué)二、氧化還原酶類71食品生物化學(xué)2．葡萄糖氧化酶葡萄糖氧化酶（EC1.1.3.4β-D–葡萄糖∶氧-氧化還原酶）是一種需氧脫氫酶，它使萄萄糖氧化成δ–D–葡萄糖酸內(nèi)酯，而自身所含的FAD則轉(zhuǎn)變?yōu)镕ADH2。葡萄糖氧化酶的專一性很強(qiáng)，氧化β－型葡萄糖的反應(yīng)速率幾乎是γ－型的160倍。葡萄糖氧化酶的主要用途是脫氧、脫糖生產(chǎn)葡萄糖酸，在食品加工和生產(chǎn)生化材料時(shí)用作檢測(cè)葡萄糖的試劑等。工業(yè)上使用的葡萄糖氧化酶主要來(lái)源于金黃色青霉和點(diǎn)青霉，最適溫度30℃~50℃，最適pH為4.8~6.2。食品生物化學(xué)2．葡萄糖氧化酶72食品生物化學(xué)3．過(guò)氧化氫酶一種含鐵的結(jié)合酶，催化2H2O2

→2H2O＋O2

反應(yīng)，在麩皮、大豆及牛乳中均含有。主要用于去除乳和蛋白低溫消毒后的殘余過(guò)氧化氫，除去葡萄糖氧化酶作用而產(chǎn)生的過(guò)氧化氫，也可作為測(cè)定糧食食品質(zhì)量的一項(xiàng)指標(biāo)。4．脂氧合酶脂氧合酶（EC1.13.1.13亞油酸∶氧-氧化還原酶）使不飽和脂肪發(fā)生酸敗，最適pH為6.5左右，耐低溫，廣泛存在于大豆、綠豆、菜豆、花生等豆類和小麥、玉米等谷類中。在梨、蘋果等水果中以及動(dòng)物