第十二章 酶制劑

第十二章酶制劑第一節(jié)概述一、酶的定義:

酶是生物活細(xì)胞產(chǎn)生的一類(lèi)具有催化功能的蛋白質(zhì)。(1982年，在生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一種具有催化功能的核酸分子即核酸酶RIBOENZYME）。第一節(jié)概述二、酶的分類(lèi)：國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)將酶按功能性質(zhì)分為：氧化還原酶類(lèi)、轉(zhuǎn)移酶類(lèi)、水解酶類(lèi)、裂合酶類(lèi)、異構(gòu)酶類(lèi)和連接酶類(lèi)等六大類(lèi)，食品加工中比較重要的酶類(lèi)是氧化還原酶類(lèi)和水解酶類(lèi)。（大類(lèi)、亞類(lèi)、亞亞類(lèi)、編號(hào)）第一節(jié)概述三.酶的特性1.催化的高效性需要較低的反應(yīng)活化能，是化學(xué)類(lèi)10-107倍。如1g淀粉酶在65℃下，15min內(nèi)可使2t淀粉轉(zhuǎn)化為糊精。2.反應(yīng)專(zhuān)一性對(duì)反應(yīng)物（底物）的反應(yīng)選擇催化，副產(chǎn)品少，如蛋白的水解第一節(jié)概述3.條件溫和在常溫、常壓、低酸堿條件下完成，有利于減少能耗；簡(jiǎn)化設(shè)備；改善勞動(dòng)條件；降低生產(chǎn)成本4.具有蛋白質(zhì)所有性質(zhì)如兩性電解質(zhì)；紫外、熱、重金屬、酸堿使其變性；遇蛋白酶失活5.純化困難第一節(jié)概述四.酶制劑

以具有生物催化能力的生物酶為主體的添加劑。酶制劑：是指由動(dòng)物或植物的可食或非可食部分直接提取，或由傳統(tǒng)或通過(guò)基因修飾的微生物（包括但不限于細(xì)菌、放線(xiàn)菌、真菌菌種）發(fā)酵、提取制得，用于食品加工，具有特殊催化功能的生物制品。第一節(jié)概述五.酶的種類(lèi)

1.按來(lái)源：①動(dòng)物，凝乳酶；胃蛋白酶②植物，木瓜蛋白酶，菠蘿蛋白酶③微生物，淀粉，細(xì)菌蛋白酶，溶菌酶，果膠酶第一節(jié)概述2.按功能：①氧化還原oxidoreductases:AH2+B→A+BH2②轉(zhuǎn)移酶transferases:A-R+B→A+B-R③水解酶hydrolases:A-B+H2O→AOH+BH④裂解酶lyases:A-B→A+B⑤異構(gòu)酶isomerases:A→B⑥合成酶synthetase:A+B+ATP→AB+ADP第一節(jié)概述六、酶活性：

酶催化一定反應(yīng)的能力,也就是酶催化反應(yīng)的速度?？赏ㄟ^(guò)測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)底物的減少量或產(chǎn)物生成量而得。一定數(shù)量的酶制劑催化特定反應(yīng)的能力大小就表明其含酶量的多少，因此酶單位都是以酶的活力為根據(jù)而定義的。第一節(jié)概述國(guó)際生化委員會(huì)酶學(xué)委員會(huì)1964年規(guī)定：在特定條件下，在分鐘內(nèi)1微摩爾的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的酶量為1個(gè)酶活動(dòng)單位，稱(chēng)為酶的國(guó)際單位。特定條件是指：25度、最適條件下。第一節(jié)概述七.酶活力的影響因素

1.酶濃度2.底物濃度3.溫度控制第一節(jié)概述4.系統(tǒng)酸度

5.作用時(shí)間6.蛋白酶干擾7.激活劑與抑制劑激活劑抑制劑第二節(jié)酶制劑安全性酶制劑來(lái)源于生物，一般要比化學(xué)合成物質(zhì)安全。但是酶制劑通常不是純凈的化學(xué)物質(zhì)，常混有殘存的原材料、無(wú)機(jī)鹽、稀釋劑、防腐劑等物質(zhì)。用微生物發(fā)酵的酶可能伴隨帶來(lái)某些生物毒素或殘留抗生素。因此，生產(chǎn)食品加工用的酶制劑，應(yīng)注意原料和提取工藝的選擇，防止有害物質(zhì)的污染。第二節(jié)酶制劑安全性聯(lián)合國(guó)糧食與農(nóng)業(yè)組織和世界衛(wèi)生組織的食品添加劑專(zhuān)家聯(lián)合委員會(huì)在1977年第21屆大會(huì)上作出如下規(guī)定：凡從動(dòng)植物可食部分的組織，或用食品加工傳統(tǒng)使用菌種生產(chǎn)的酶制劑，可作為食品對(duì)待，不需進(jìn)行毒理試驗(yàn)，只需建立有關(guān)酶化學(xué)和微生物學(xué)的說(shuō)明。第二節(jié)酶制劑安全性凡由非致病性一般食品污染微生物生產(chǎn)的酶，需作短期毒性試驗(yàn)。對(duì)于非常見(jiàn)微生物制取的酶，要作廣泛的毒性試驗(yàn)。用于生產(chǎn)食品酶制劑的工業(yè)菌種，必須是非致病性的，不產(chǎn)生毒素、抗生素和激素等生理活性物質(zhì)，并經(jīng)過(guò)各種安全性試驗(yàn)，證明安全可靠后，才能批準(zhǔn)使用。第二節(jié)酶制劑安全性我國(guó)規(guī)定酶制劑的衛(wèi)生要求：①酶制劑的菌種應(yīng)嚴(yán)格鑒定，不能使用致病菌和可能產(chǎn)生毒素的菌種；②只能使用一定規(guī)格的食品工業(yè)專(zhuān)用酶制劑，不得任意使用普通工業(yè)用酶制劑；第二節(jié)酶制劑安全性③來(lái)自動(dòng)植物非可食部分的酶制劑須經(jīng)毒理學(xué)鑒定；④由不熟悉的非致病性微生物指成酶制劑應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的毒性鑒定；⑤食品工業(yè)中不能使用與治療用酶抗原近似的酶制劑第三節(jié)淀粉酶一、定義：凡催化淀粉水解的酶，稱(chēng)為淀粉酶。淀粉酶是糖苷水解酶中最重要的一類(lèi)酶。二、分類(lèi)：按作用方式的不同，將淀粉酶分為四類(lèi)：

-淀粉酶、

-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和脫支酶。第三節(jié)淀粉酶（一）

-淀粉酶存在于動(dòng)物、植物和微生物中。在發(fā)芽的種子、人的唾液、動(dòng)物的胰臟內(nèi)含量甚多?，F(xiàn)在工業(yè)上已經(jīng)能利用枯草桿菌、米曲霉、黑曲霉等微生物制備高純度的

-淀粉酶。第三節(jié)淀粉酶1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：天然的

-淀粉酶分子中都含有一個(gè)結(jié)合得很牢固的Ca2＋，Ca2＋起著維持酶蛋白最適宜構(gòu)象的作用，從而使酶具有高的穩(wěn)定性和最大的活力。第三節(jié)淀粉酶2.作用特點(diǎn)：

-淀粉酶是一種內(nèi)切酶，隨機(jī)水解

-1,4糖苷鍵，不能水解

-1,6糖苷鍵。水解直鏈淀粉時(shí)迅速使其降解成低聚糖，然后把低聚糖分解成終產(chǎn)物麥芽糖和葡萄糖。第三節(jié)淀粉酶水解支鏈淀粉時(shí)終產(chǎn)物是葡萄糖、麥芽糖和一系列含有

-1,6糖苷鍵的極限糊精或異麥芽糖。由于

-淀粉酶能快速地降低淀粉溶液的黏度，使其流動(dòng)性加強(qiáng)，故又稱(chēng)為液化酶。第三節(jié)淀粉酶3.適宜條件：不同來(lái)源的

-淀粉酶有不同的最適溫度和最適pH。最適溫度一般在55～70℃，但也有少數(shù)細(xì)菌

-淀粉酶最適溫度很高，達(dá)80℃以上。最適pH一般在4.5～7.0之間，細(xì)菌中

-淀粉酶的最適pH略低。第三節(jié)淀粉酶（二）

-淀粉酶存在于高等植物的種子中，大麥芽?jī)?nèi)尤為豐富。少數(shù)細(xì)菌和霉菌中也含有此種酶。

第三節(jié)淀粉酶1.作用特點(diǎn)：外切酶，只能水解

-1,4糖苷鍵。作用時(shí)從淀粉分子的非還原性末端開(kāi)始，依次切下一個(gè)個(gè)麥芽糖單位，并將切下的

-麥芽糖轉(zhuǎn)變成

-麥芽糖。第三節(jié)淀粉酶

-淀粉酶在催化支鏈淀粉水解時(shí)，因?yàn)樗荒軘嗔?/p>

-1,6糖苷鍵，也不能繞過(guò)支點(diǎn)繼續(xù)作用于

-1,4糖苷鍵，因此，

-淀粉酶分解淀粉是不完全的。

-淀粉酶作用的終產(chǎn)物是

-麥芽糖和分解不完全的極限糊精。第三節(jié)淀粉酶2.適宜條件：

-淀粉酶的熱穩(wěn)定性普遍低于

-淀粉酶，但比較耐酸。第三節(jié)淀粉酶（三）葡萄糖淀粉酶（糖化酶）：來(lái)源：微生物的根霉、曲霉等產(chǎn)生。1.作用特點(diǎn)：

外切酶，水解的

-1，4糖苷鍵，

-1,6糖苷鍵和

-1,3糖苷鍵，但對(duì)后兩種鍵的水解速度較慢。作用時(shí)從非還原性末端開(kāi)始逐次切下一個(gè)個(gè)葡萄糖單位，當(dāng)作用于淀粉支點(diǎn)時(shí)，速度減慢，但可切割支點(diǎn)。第三節(jié)淀粉酶因此，葡萄糖淀粉酶作用于直鏈淀粉或支鏈淀粉時(shí)，終產(chǎn)物均是葡萄糖。工業(yè)上用葡萄糖淀粉酶來(lái)生產(chǎn)葡萄糖。所以也稱(chēng)此酶為糖化酶。第三節(jié)淀粉酶（四）脫支酶

存在：許多動(dòng)植物和微生物中都有分布1.作用特點(diǎn)：水解淀粉和糖原分子中

-1,6糖苷鍵的一類(lèi)酶，有普魯蘭酶和異淀粉酶之分。第三節(jié)淀粉酶（五）淀粉酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用淀粉酶在食品工業(yè)上應(yīng)用很廣泛。淀粉酶制劑是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)和產(chǎn)量最大的酶制劑品種，約占整個(gè)酶制劑總產(chǎn)量的50%以上，被廣泛應(yīng)用于食品、發(fā)酵及其他工業(yè)中。第三節(jié)淀粉酶淀粉酶用于釀酒、味精等發(fā)酵工業(yè)中水解淀粉；在面包制造中為酵母提供發(fā)酵糖，改進(jìn)面包的質(zhì)構(gòu)；用于啤酒除去其中的淀粉渾濁；利用葡萄糖淀粉酶可直接將低黏度麥芽糊精轉(zhuǎn)化成葡萄糖，然后再用葡萄糖異構(gòu)酶將其轉(zhuǎn)變成果糖，提高甜度等。第三節(jié)淀粉酶目前商品淀粉酶制劑最重要的應(yīng)用是用淀粉制備麥芽糊精、淀粉糖漿和果葡糖漿等。1883年麥芽

-淀粉酶第一個(gè)被清楚認(rèn)識(shí)。第四節(jié)蛋白酶來(lái)源：動(dòng)物、植物和微生物中都可以提取，也是食品工業(yè)中重要的一類(lèi)酶。第四節(jié)蛋白酶以來(lái)源分類(lèi)：動(dòng)物蛋白酶、植物蛋白酶和微生物蛋白酶三大類(lèi)。以作用方式分：內(nèi)肽酶和外肽酶兩大類(lèi)。以最適pH的不同分：酸性蛋白酶、堿性蛋白酶和中性蛋白酶。第四節(jié)蛋白酶以其活性中心的化學(xué)性質(zhì)不同分：絲氨酸蛋白酶（酶活性中心含有絲氨酸殘基）巰基蛋白酶（酶活性中心含有巰基）金屬蛋白酶（酶活性中心含金屬離子）酸性蛋白酶（酶活性中心含羧基）。第四節(jié)蛋白酶（一）動(dòng)物蛋白酶存在：人和哺乳動(dòng)物的消化道。如:胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、彈性蛋白酶和羧肽酶。胃黏膜細(xì)胞分泌的胃蛋白酶，可將各種水溶性蛋白質(zhì)分解成多肽；第四節(jié)蛋白酶胰腺分泌的胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、彈性蛋白酶和羧肽酶等內(nèi)肽酶和外肽酶，可將多肽鏈水解成寡肽和氨基酸；小腸黏膜能分泌氨肽酶、羧肽酶和二肽酶等，將小分子肽分解成氨基酸。第四節(jié)蛋白酶人體攝取的蛋白質(zhì)就是在消化道中這些酶的綜合作用下被消化吸收的。胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等先都分別以無(wú)活性前體的酶原形式存在，在消化道需經(jīng)激活后才具有活性。

第四節(jié)蛋白酶在動(dòng)物組織細(xì)胞的溶酶體中有組織蛋白酶，最適pH為5.5左右。當(dāng)動(dòng)物死亡之后，隨組織的破壞和pH的降低，組織蛋白酶被激活，可將肌肉蛋白質(zhì)水解成游離氨基酸，使肌肉產(chǎn)生優(yōu)良的肉香風(fēng)味。但從活細(xì)胞中提取和分離組織蛋白酶很困難，限制了它的應(yīng)用。第四節(jié)蛋白酶在哺乳期小牛的第四胃中還存在一種凝乳酶，是由凝乳酶原激活而成，pH5時(shí)可由已有活性的凝乳酶催化而激活，在pH2時(shí)主要由H＋（胃酸）激活。隨小牛長(zhǎng)大，由攝取母乳改變成青草和谷物時(shí)，凝乳酶逐漸減少，而胃蛋白酶增加。凝乳酶也是內(nèi)肽酶，能使牛奶中的酪蛋白凝聚，形成凝乳，用來(lái)制作奶酪等。第四節(jié)蛋白酶動(dòng)物蛋白酶特點(diǎn)：

動(dòng)物蛋白酶由于來(lái)源少，價(jià)格昂貴，所以在食品工業(yè)中的應(yīng)用不甚廣泛。胰蛋白酶主要應(yīng)用于醫(yī)藥上。第四節(jié)蛋白酶（二）植物蛋白酶主要類(lèi)別：木瓜蛋白酶、無(wú)花果蛋白酶和菠蘿蛋白酶（均已被大量應(yīng)用于食品工業(yè)）。第四節(jié)蛋白酶特點(diǎn)：都屬巰基蛋白酶、內(nèi)肽酶，對(duì)底物的特異性都較寬。木瓜蛋白酶（番木瓜膠乳中），在pH5時(shí)穩(wěn)定性最好，pH<3、pH>11時(shí)，酶會(huì)很快失活。該酶的最適pH雖因底物不同而有不同，但一般在5～7之間。與其他蛋白酶相比，其熱穩(wěn)定性較高。第四節(jié)蛋白酶無(wú)花果蛋白酶：存在于無(wú)花果膠乳中，新鮮的無(wú)花果中含量可高達(dá)1%左右。在pH6～8時(shí)最穩(wěn)定，但最適pH在很大程度上取決于底物。若以酪蛋白為底物，活力曲線(xiàn)在pH6.7和9.5兩處有峰值；以彈性蛋白為底物時(shí)，最適pH為5.5；而對(duì)于明膠，最適pH則為7.5。第四節(jié)蛋白酶菠蘿汁中含有很強(qiáng)的菠蘿蛋白酶，從果汁或粉碎的莖中都可提取得到，其最適pH值范圍在6～8。第四節(jié)蛋白酶應(yīng)用：常用于肉的嫩化和啤酒的澄清。特別是木瓜蛋白酶的應(yīng)用，很久以前民間就有用木瓜葉包肉