食品化学酶课件.pptx

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1、8.1 概述,1.酶的组成 酶蛋白全酶辅酶辅因子辅基,2.酶的分类按照催化反应的类型，国际酶学委员会将酶分为六大类。在这六大类里，又各自分为若干亚类，亚类下又分小组(次亚类)、小组后是酶的编号，一共四个分类层次。,这种分类法为每种酶规定了统一的编号。酶的编号由EC和4个用圆点隔开的数字组成，每一个分类层次都用一个数字与之对应，这样，每一种酶可以用4个阿拉伯数字来代表。EC表示酶学委员会，第一个数字表示酶的大类，第二个数字表示酶的亚类，第三个数字表示酶的小组，第四个数字表示酶在小组中的序列号。,过氧化氢酶：转化酶多功能酶可以有多个编号。,1.氧化-还原酶 Oxidoreductase氧化-还原酶

2、催化氧化-还原反应。主要包括脱氢酶(Dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。如，乳酸脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。,2.转移酶 Transferase转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。例如，谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。,3.水解酶 Hydrolase水解酶催化底物的加水分解反应。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。例如，酯酶(Esterase)催化的酯的水解反应根据酶切部位，水解酶可分为内切酶和外切酶。内切酶从聚合物长链分子的内部将分子切断；外切酶则从长链分子的一端依次切下一个单位。,切开的马铃薯、苹果等切面会发黑。24,近中性pH

3、为6.作用：催化支链淀粉、糖原、限制糊精等的-1,6-糖苷键水解也称糖化酶，根霉、曲霉等产生此酶。面粉中添加一定量的淀粉酶可以水解淀粉产生较多的可发酵糖，在制作面包发酵时可以缩短发酵时间，提高发酵效果。转谷氨酰胺酶在植物蛋白制品中的应用来源：动物、植物和微生物中都可以提取，也是食品工业中重要的一类酶。可以利用木瓜蛋白酶制成嫩肉粉，用于肉类的嫩化。鱼丸、香肠、红肠等肉类熟制品表面喷洒溶菌酶溶液，可起到防腐保鲜的作用。在底物足够过量而其它条件固定的情况下，并且反应系统中不含有酶抑制剂及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应的速度和酶浓度成正比。酶是大分子，直接与底物接触并起催化作用的只是酶分子中的

4、一小部分。加热程度：理论值90957s。测定一种酶的活力时，在测定体系中加入多少酶合适？凡是能提高酶活性的物质都称为激活剂。特点：都属巯基蛋白酶、内肽酶，对底物的特异性都较宽。聚甲基半乳糖醛酸裂解酶聚半乳糖醛酸（果胶酸）水解酶聚甲基半乳糖醛酸（果胶）水解酶先将淀粉质原料如大米、玉米、高梁、薯类等经过磨浆、加热糊化，用-淀粉酶液化，再用麸皮、麦芽、大豆等所含有的-淀粉酶糖化，制成糖浆，再经精制即成为酶法饴糖5之间有一个次峰,这可能是由于同工酶的存在。,4.裂合酶 Lyase裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应。主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。例如，延胡索酸水合酶催化

5、的反应。,5.异构酶 Isomerase异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程。例如，6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。,6.合成酶 Ligase or Synthetase合成酶，又称为连接酶，能够催化C-C、C-O、C-N 以及C-S 键的形成反应。这类反应必须与ATP分解反应相互偶联。A+B+ATP+H2O=AB+ADP+Pi 例如，丙酮酸羧化酶催化的反应丙酮酸+CO2 草酰乙酸,五、酶的活力1.酶活力的定义：指酶催化一定化学反应的能力。2.活力单位：在特定条件下，1分钟内转化1微摩尔底物所需的酶量为一个活力单位(U)。在25及其他酶最适条件下，在1min内1

6、mol的底物转化为产物的酶量称为酶的国际单位（IU）,比活力：每毫克酶蛋白所具有的酶活力。单位是u/mg。比活越高则酶越纯。转化数：每分子酶或每个酶活性中心在单位时间内能催化的底物分子数(TN)。也称为催化常数（Kcat）。1/Kcat称为催化周期。碳酸酐酶是已知转换数最高的酶之一，高达36106每分钟，催化周期为1.7微秒。,二、酶的活性中心1.定义酶是大分子，直接与底物接触并起催化作用的只是酶分子中的一小部分。因此，人们认为，酶分子中有一个活性中心，它是酶分子的一小部分，是酶分子中与底物结合并催化反应的场所。,活性中心是有酶分子中少数几个氨基酸残基构成的它们在一级结构上可能相距很远，甚至位

7、于不同的肽链上，由于肽链的盘曲折叠而互相接近，构成一个特定的活性结构。因此活性中心不是一个点或面，而是一个小的空间区域。,2.分类活性中心包括底物结合部位和催化部位前者负责识别特定的底物并与之结合。后者起催化作用结合部位决定酶的专一性。催化部位决定酶所催化反应的性质,生产用于食品和药物的微生物蛋白酶的菌种主要是枯草杆菌、黑曲霉、米曲霉三种。水解酶 Hydrolase酶促褐变现象：当果蔬受到损伤时，组织和氧接触，由酶催化造成变色。先将淀粉质原料如大米、玉米、高梁、薯类等经过磨浆、加热糊化，用-淀粉酶液化，再用麸皮、麦芽、大豆等所含有的-淀粉酶糖化，制成糖浆，再经精制即成为酶法饴糖凡是能提高酶活性

8、的物质都称为激活剂。茶叶、可可豆等的褐变颜色所谓果葡糖浆就是将淀粉经过液化和糖化后得到的葡萄糖液进一步用葡萄糖异构酶转化，将其中的一部分葡萄糖转化为果糖。碎牛肉、碎猪肉和其他原料包括转谷氨酰胺酶、面粉、奶粉、品质改良剂等混合、成型、放入耐压容器内杀菌，生产汉堡包、肉丸、烧麦等。水解酶催化底物的加水分解反应。它们在一级结构上可能相距很远，甚至位于不同的肽链上，由于肽链的盘曲折叠而互相接近，构成一个特定的活性结构。受体可以是蛋白质上的或游离的赖氨酸的-氨基、伯氨基、水。因此，果酒的酿造，应先对水果进行预热处理，使果胶酯酶失活以控制酒中甲醇的含量。酶促褐变定义：酚酶催化酚类物质形成醌类物质及其聚合物

9、的过程。果汁生产中在榨汁前用果胶酶和纤维素酶处理水果碎块，可以部分水解果胶和纤维素，软化水果组织，提高出汁率。异构化现在普遍采用固定化酶床反应器法。作用：果胶裂解酶是催化果胶或果胶酸的半乳糖醛酸残基的C4C5位上的氢进行反式消去作用，使糖苷键断裂，生成含不饱和键的半乳糖醛酸。作用：外切酶，催化淀粉水解成麦芽糖。采用葡萄糖氧化酶过氧化氢酶复合体系特点：都属巯基蛋白酶、内肽酶，对底物的特异性都较宽。在这六大类里，又各自分为若干亚类，亚类下又分小组(次亚类)、小组后是酶的编号，一共四个分类层次。糕点中加入溶菌酶可起到一定的防腐作用。,活性中心以外的部分并不是无用的，它们能够维持酶的空间结构，使活性中

10、心保持完整。在酶与底物结合后，整个酶分子的构象发生变化，这种扭动的张力使底物化学键容易断裂。这种变化也要依靠非活性中心的协同作用。,“诱导契合学说”,该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状当酶与底物接近时，酶蛋白受底物分子的诱导，其构象发生改变，变得有利于与底物结合和催化。因此该学说认为酶分子的构象不是刚性的，而是柔性的。,v=VmaxS/(Km+S)Vmax=k2E0 E=E0-ES,k1,k2,8.2 酶促反应动力学一、米氏方程,米氏常数的意义米氏常数的物理意义是反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。不同的酶具有不同Km值，它是酶的一个重要

11、的特征物理常数，不随反应中加入酶的多少以及底物浓度的高低而变。,双倒数作图法 将方程改写为1/v=Km/Vmax1/S+1/Vmax实验时在不同的底物浓度测定初速度，以1/v对1/S作图，直线外推与横轴相交，横轴截踞为-1/Km，纵轴截踞为1/Vmax。此法称为Lineweaver-Burk作图法，应用最广，但实验点常集中在左端，作图不易准确。,米氏常数的测定,三、影响酶促反应速度的因素1.底物浓度对酶促反应速度影响在酶浓度，pH，温度等条件不变的情况下研究底物浓度和反应速度的关系。如后图所示：在低底物浓度时，反应速度与底物浓度成正比，表现为一级反应特征。当底物浓度达到一定值，几乎所有的酶都与

12、底物结合后，反应速度达到最大值(Vmax)，此时再增加底物浓度，反应速度不再增加，表现为零级反应。,最终产物是。3，利用混合酶脱除柑橘的囊衣丙酮酸+CO2 草酰乙酸因此该学说认为酶分子的构象不是刚性的，而是柔性的。这种苦味肽的产生与蛋白酶的专一性有关，有些蛋白酶很容易产生苦味肽，有一些则差一些异构化现在普遍采用固定化酶床反应器法。对于一个酶促反应体系来说，是否加入酶越多反应速度就越快？为什么？DE（葡萄糖当量、葡萄糖值）：糖化液中还原糖全部当作葡萄糖来计算，占干物质的百分率脂肪氧合酶对食品质量的影响：根据酶切部位，水解酶可分为内切酶和外切酶。激活剂(activator)的影响DE（葡萄糖当量、

13、葡萄糖值）：糖化液中还原糖全部当作葡萄糖来计算，占干物质的百分率如木瓜蛋白酶底物的电荷变化对催化没有影响，在pH4-10之间是一条直线。有利:茶叶、可可豆组织蛋白酶在水产品综合利用方面有应用如果麦芽糖的浓度达到50以上，则称为高麦芽糖浆。（7）在营养和代谢方面尚有特殊的功能。来源：动物、植物和微生物中都可以提取，也是食品工业中重要的一类酶。存在：植物及部分微生物种类里。蛋品中含有微量葡萄糖，可以与蛋白质发生美拉德反应，使蛋制品发生褐变。因此，果酒的酿造，应先对水果进行预热处理，使果胶酯酶失活以控制酒中甲醇的含量。,活性中心以外的部分并不是无用的，它们能够维持酶的空间结构，使活性中心保持完整。作

14、用：外切酶，催化淀粉水解成麦芽糖。生产麦芽糖浆（饴糖、高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆）第1期2003年1月无锡轻工大学学报苹果中多酚氧化酶的性质郝慧英,赵光鳌,徐岩,李斌(江南大学生物工程学院)果胶酶广泛存在于各种微生物中，各种微生物产生的果胶酶的组成不同，工业上主要采用黑曲霉、文氏曲霉或者根酶来生产。酶是大分子，直接与底物接触并起催化作用的只是酶分子中的一小部分。脂肪氧合酶对食品质量的影响：作用：果胶裂解酶是催化果胶或果胶酸的半乳糖醛酸残基的C4C5位上的氢进行反式消去作用，使糖苷键断裂，生成含不饱和键的半乳糖醛酸。化学名称：5-羟基-2-羟甲基-1,4-吡喃酮（1）果葡糖浆的甜度高，42型、55

15、型和90型高果糖的甜度分别为蔗糖甜度的100，110和140%。抗坏血酸两种抑制机理（还原和降低pH）生产用于食品和药物的微生物蛋白酶的菌种主要是枯草杆菌、黑曲霉、米曲霉三种。饴糖是我国的传统食品，是以淀粉质原料大米、玉米、高梁、薯类等经糖化作用生产的，其主要成分是麦芽糖、低聚麦芽糖和糊精。食品中的酶是引起食品质量变化的重要原因，例如:主要类别：木瓜蛋白酶、无花果蛋白酶和菠萝蛋白酶（均已被大量应用于食品工业）。A+B+ATP+H2O=AB+ADP+PiGluCONH2+NH2-Lys GluCO-NH-Lys+NH3世界酶制剂工业中规模较大的有25家公司，排名前2位的是：pH 与PPO活性的关

16、系抗坏血酸两种抑制机理（还原和降低pH）现在这些植物蛋白酶除用于食品工业外，还用于医药上作助消化剂。,根据上图，请说明在测定酶活时，底物浓度多高比较合适？,2.pH的影响 大部分酶促反应速度受pH值的影响，某一特定的酶在一定的pH值条件下活力最高，该pH值称为该酶的最适pH。偏离最适pH酶的活力都会降低。一般酶的最适pH在68，少数酶需偏酸或碱性条件。如胃蛋白酶最适pH在1.5，而肝精氨酸酶在9.7。,pH影响酶的构象，也影响与催化有关基团的解离状况及底物分子的解离状态。最适pH有时因底物种类、浓度及缓冲溶液成分不同而变化，不是完全不变的。大部分酶的pH-酶活曲线是钟形曲线，但也有少数酶只有钟

17、形的一半，甚至是直线。如木瓜蛋白酶底物的电荷变化对催化没有影响，在pH4-10之间是一条直线。,3.温度的影响 酶促反应速度随温度变化的曲线是钟形曲线，即温度较低时，酶促反应速度随温度的升高而加速；温度高到某一点以后，如果继续升高，则酶促反应速度反而下降。也就是说有一个与最高反应速度相对应的温度，此温度即最适温度。,最适温度是温度升高时化学反应加速与酶失活综合平衡的结果。一般酶在60以上变性，少数酶可耐高温，如牛胰核糖核酸酶加热到100仍不失活。干燥的酶耐受高温，而液态酶失活快。温血动物的酶最适温度是3540，植物酶在4050。,最适温度也不是固定值，它受反应时间影响。酶可在短时间内耐受较高温

18、度，时间延长则最适温度降低。,4.酶浓度对酶反应的影响在底物足够过量而其它条件固定的情况下，并且反应系统中不含有酶抑制剂及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应的速度和酶浓度成正比。对于一个酶促反应体系来说，是否加入酶越多反应速度就越快？为什么？测定一种酶的活力时，在测定体系中加入多少酶合适？,5.激活剂(activator)的影响 凡是能提高酶活性的物质都称为激活剂。大部分激活剂是离子或简单有机化合物。激活剂包括：金属离子（钾、钠、钙、镁、锌、铁等，原子序数在1155之间）、氢离子和阴离子。金属离子中镁是多种激酶及合成酶的激活剂。,6.抑制剂（inhibitor）的作用使酶活力下降，但不引起

19、酶蛋白变性的作用称为抑制作用。能引起抑制作用的物质叫做酶的抑制剂。抑制剂与酶分子上的某些必需基团反应，引起酶活力下降，甚至丧失，但并不使酶变性。抑制作用可分为可逆抑制与不可逆抑制。,食品中的酶是引起食品质量变化的重要原因，例如:果蔬发生酶促褐变制作豆奶时产生豆腥味果蔬在储藏中变软搞清楚与食品质量变化相关的酶的性质，可以帮助我们更好地控制食品的质量变化。,研究食品中酶的意义,另外，我们也可以主动地将酶学原理及酶制剂用于食品加工，食品检测，食品保藏等方面，例如：生产淀粉糖生产果汁利用葡萄糖氧化酶去除食品体系中的氧气利用各种酶电极检测食品中的有关成分,8.3 酶促褐变,褐变：包括酶促褐变和非酶褐变。

20、酶促褐变现象：当果蔬受到损伤时，组织和氧接触，由酶催化造成变色。例子：切开的马铃薯、苹果等切面会发黑。对虾死后，虾头很容易发黑。,酶促褐变定义：酚酶催化酚类物质形成醌类物质及其聚合物的过程。酶促褐变的意义:有利:茶叶、可可豆 不利:影响食品色泽和风味。,酶促褐变的机理,多酚氧化酶（polyphenol oxidase）多酚氧化酶（），存在于植物、动物、微生物组织中，以铜离子为辅基，在有氧条件下发生酶促褐变。正常情况下，植物组织中有较高的还原势，酚醌之间保持平衡，醌也不会聚合成黑色素。,水解酶催化底物的加水分解反应。作用：外切酶，催化淀粉水解成麦芽糖。有利:茶叶、可可豆最终产物是。生产麦芽糖浆（

21、饴糖、高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆）这一抗氧化系统可以用于奶粉、蛋黄酱、啤酒及饮料的顶隙除氧，还可以防止虾肉变色。饴糖是我国的传统食品，是以淀粉质原料大米、玉米、高梁、薯类等经糖化作用生产的，其主要成分是麦芽糖、低聚麦芽糖和糊精。对于一个酶促反应体系来说，是否加入酶越多反应速度就越快？为什么？葡萄糖氧化酶是一种需氧脱氢酶，在有氧条件下催化葡萄糖的氧化。加亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠等普洱茶是后发酵型的茶，它的茶碱、茶多酚（茶叶中酚类物质及其衍生物的总称）等在长期发酵过程中被转化了，因此品性温和，不刺激胃。酶促褐变发生的三个要素：Km值 10.在各种酚类底物中，反应最快的是邻羟基结构的酚类，对位

22、二酚类也可氧化，但间位二酚则不能被氧化。35 0.因此，果酒的酿造，应先对水果进行预热处理，使果胶酯酶失活以控制酒中甲醇的含量。果汁生产中在榨汁前用果胶酶和纤维素酶处理水果碎块，可以部分水解果胶和纤维素，软化水果组织，提高出汁率。在此操作过程中果蔬组织细胞受到损伤，酚类物质流到切分果蔬表面与氧化酶接触菠萝汁中含有很强的菠萝蛋白酶，从果汁或粉碎的茎中都可提取得到，其最适pH值范围在68。按照催化反应的类型，国际酶学委员会将酶分为六大类。碳酸酐酶是已知转换数最高的酶之一，高达36106每分钟，催化周期为1.酶促反应速度随温度变化的曲线是钟形曲线，即温度较低时，酶促反应速度随温度的升高而加速；,水果

23、和蔬菜在采收后，组织发生机械损伤或处于异常环境时，果蔬中原有的酚醌之间的氧化还原平衡被破坏，导致氧化产物积累，造成果蔬变色。这类反应的速度非常快，一般需要和空气接触，由酶催化，因此称为酶促褐变。,酚酶可以以一元酚或二元酚为底物。有人认为酚酶是兼能作用于一元酚和二元酚的一种酶；也有人认为酚酶是一个多酶体系，一种是酚羟化酶，另一种是多酚氧化酶。,多酚氧化酶（PPO）能催化两类不同的反应：羟基化反应：可以使一元酚羟基化，生成邻二羟基化合物酚羟化酶（或甲酚酶）活性。氧化反应：也可以氧化邻苯二酚生成醌多元酚氧化酶（儿茶酚酶）活性。,反应生成的邻苯醌类化合物再经非酶促氧化成为黑色素。,酶促褐变的底物：一元

24、酚、邻二酚类(儿茶素等)、黄酮类化合物、花青素、单宁等。氧气,酚类化合物 醌类化合物 聚合作用 黑色素,酚酶、氧,去皮和切分是果蔬加工的两个重要操作在此操作过程中果蔬组织细胞受到损伤，酚类物质流到切分果蔬表面与氧化酶接触当有氧气存在时酚类物质在氧化酶的作用下氧化迅速褐变生成邻醌，后者快速聚合成褐色或黑色的色素。,在各种酚类底物中，反应最快的是邻羟基结构的酚类，对位二酚类也可氧化，但间位二酚则不能被氧化。,HO,HO,HO,OH,OH,OH,鲜切山药PPO对不同酚类底物的Km值(mmoL/L),酚类底物的结合能力依次为：绿原酸儿茶酚酪氨酸 焦性没食子酸愈创木酚苯酚,防止酶促褐变的措施：酶促褐变发

25、生的三个要素：酚酶 氧 酚类底物,钝化酶(热烫、抑制剂)改变酶的作用条件(pH值、水分活度),隔绝氧气使用抗氧化剂(抗坏血酸、二氧化硫等),添加底物类似物（竞争性抑制剂）,加热钝化酶活水煮、蒸汽、微波等处理加热程度：理论值90957s。不可过热和时间过长，否则会引起物料组织结构过分破坏；加热程度过低促进褐变,温度对PPO活性的影响,板栗:90100处理1min，酶活性基本消失,酸处理法酚酶等最适pH在67之间，低于3.0已基本无活性。常用柠檬酸、苹果酸、抗坏血酸、磷酸等柠檬酸可与酚酶的铜离子螯合苹果酸抑制效果比柠檬酸强抗坏血酸两种抑制机理（还原和降低pH）,pH 与PPO活性的关系,甘薯:最适

26、为6.07.0,在pH3.03.5之间有一个次峰,这可能是由于同工酶的存在。从总体看,在pH37之间较强,在pH4.5左右时处于区间最小值。,板栗:最适pH为4.15.24,近中性pH为6.206.65有较稳定的酶活性(肩峰),说明板栗中可能有PPO同工酶的存在。,添加抑制剂多酚氧化酶的抑制剂主要包括：(1)金属离子螯合剂，如植酸、EDTA、柠檬酸、苯甲酸等(2)醌类物质还原剂，如维生素C、SO2、亚硫酸氢钠、巯基化合物等(3)一些酶催化的底物类似物作为竞争性抑制剂，如，4-己基间苯二酚，曲酸、肉桂醛、对位香豆酸、阿魏酸,2003 年 12 月第 6 期 电子科技大学学报香蕉加工过程酶促褐变控

27、制 谢绍萍(电子科技大学中山学院 广东 中山),4HR:4-己基 褐色 6 褐灰色5 褐黄色4 间苯二酚 暗黄色3 亮黄色2 浅黄色1,66666,53342,42232,32122,33122,24022,25022,添加还原性物质（维生素C、亚硫酸盐、二氧化硫等）果蔬熏硫加亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钠等作用原理：抑制酚酶的活性；并把醌还原成酚；与醌加成而防止醌的聚合作用。,隔绝氧气切开的果蔬块浸泡在清水、盐水、糖水中,抽气排空果蔬组织内部空气浸涂抗坏血酸溶液,添加酚酶底物类似物肉桂醛、对位香豆酸、阿魏酸竞争性抑制剂4-己基间苯二酚(4HR),4-己基间苯二酚,曲酸 别 名：曲菌酸、化学

28、名称：5-羟基-2-羟甲基-1,4-吡喃酮,第1期2003年1月无锡轻工大学学报苹果中多酚氧化酶的性质郝慧英,赵光鳌,徐岩,李斌(江南大学生物工程学院),这些物质同酚类底物结构类似，属于多酚氧化酶的竞争性抑制剂。,该酶在唾液、卵清、植物、微生物中都有，可以水解细菌细胞壁肽聚糖的-1,4-糖苷键，可以用于食品防腐我国的特产如麻糖、酥糖、麦芽糖块、花生糖等食品都是饴糖制品。生产麦芽糖浆（饴糖、高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆）主要包括脱氢酶(Dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。酶促反应速度随温度变化的曲线是钟形曲线，即温度较低时，酶促反应速度随温度的升高而加速；对虾死后，虾头很容易发黑

29、。合成酶 Ligase or Synthetase蛋品中含有微量葡萄糖，可以与蛋白质发生美拉德反应，使蛋制品发生褐变。可以利用木瓜蛋白酶制成嫩肉粉，用于肉类的嫩化。3，利用混合酶脱除柑橘的囊衣在奶酪生产中，经过转谷氨酰胺酶处理后,使乳清蛋白与酪蛋白交联在一起，可以提高奶酪的产量。前者负责识别特定的底物并与之结合。因此该学说认为酶分子的构象不是刚性的，而是柔性的。世界酶制剂工业中规模较大的有25家公司，排名前2位的是：底物 愈创木酚 苯酚 儿茶酚果汁生产中在榨汁前用果胶酶和纤维素酶处理水果碎块，可以部分水解果胶和纤维素，软化水果组织，提高出汁率。在这六大类里，又各自分为若干亚类，亚类下又分小组(

30、次亚类)、小组后是酶的编号，一共四个分类层次。脱支酶 异构酶这一抗氧化系统可以用于奶粉、蛋黄酱、啤酒及饮料的顶隙除氧，还可以防止虾肉变色。菠萝汁中含有很强的菠萝蛋白酶，从果汁或粉碎的茎中都可提取得到，其最适pH值范围在68。多酚氧化酶（polyphenol oxidase）,酶促褐变的有利方面,茶叶、可可豆等的褐变颜色为什么普洱茶不伤胃？普洱茶是后发酵型的茶，它的茶碱、茶多酚（茶叶中酚类物质及其衍生物的总称）等在长期发酵过程中被转化了，因此品性温和，不刺激胃。,8.4 食品中重要的酶及其在食品加工中的应用,生物技术在食品工业中最成功的应用就是酶制剂的应用，迄今为止，已经有几十种酶被成功应用于食

31、品工业。例如淀粉糖生产，蛋白制品加工，果蔬加工，食品保鲜，风味的改进等。,世界酶制剂工业中规模较大的有25家公司，排名前2位的是：1，Novozyme（诺维信,丹麦）2，Genecor（丹尼斯克杰能科）90年代，这些规模较大的25家公司的酶制剂产量占世界总产量的90以上。,淀粉酶,淀粉酶作用于淀粉、糖原和多糖衍生物的水解酶类。淀粉酶种类：-淀 粉酶-淀粉酶 脱支酶 异构酶 葡萄糖淀粉酶,一、水解酶,-淀粉酶也称液化型淀粉酶，动物唾液、胰脏、麦芽、霉菌、细菌中存在。该酶以随机的方式水解淀粉-1,4糖苷键，不能水解-1,6糖苷键，所生成产物均为-构型。,钙离子有活化和稳定酶的构象的作用现在工业上已

32、经能利用枯草杆菌、米曲霉、黑曲霉等微生物制备高纯度的-淀粉酶。来自于Bacillus Icheniformis的-淀粉酶热稳定性很高，最适温度 95，即使在110也可以保持一段时间的活力。,-淀粉酶 淀粉酶 葡萄糖淀粉酶脱支酶,最终产物是。,小糊精,淀粉酶,在各种植物组织中均可见，尤以大麦芽中为多，其热稳定性低于-淀粉酶。作用：外切酶，催化淀粉水解成麦芽糖。从淀粉分子的非还原性未端开始，作用于-1,4-糖苷键，依次切开麦芽糖单位，同时发生转位反应，使生成的麦芽糖的C(1)由-型转为-型。不能水解支链淀粉的-1,6糖苷键，也不能绕过支链淀粉的分支点继续作用于-1,4键。,-淀粉酶 淀粉酶 葡萄糖

33、淀粉酶脱支酶,最终产物是。,-麦芽糖和极限糊精,葡萄糖淀粉酶,也称糖化酶，根霉、曲霉等产生此酶。作用：外切酶，从淀粉分子非还原性末端，逐个将葡萄糖单位水解下来，当它裂开-1,4-糖苷键时，将 C1的构型从-型转变为-型。该酶的专一性较低，它还能作用-1,3和-1,6糖苷键，但速度较慢。,-淀粉酶 淀粉酶 葡萄糖淀粉酶脱支酶,最终产物是。,葡萄糖,脱支酶,作用：催化支链淀粉、糖原、限制糊精等的-1,6-糖苷键水解,葡萄糖异构酶,作用：催化D-木糖、D-葡萄糖和D-核糖等醛糖可逆地转化为相应的酮糖。,葡萄糖(醛糖）,异构酶,果糖（酮糖）,-淀粉酶 淀粉酶 葡萄糖淀粉酶脱支酶,最终产物是。,直链淀粉

34、,5 淀粉水解,（1）淀粉糖的历史和现状（2）淀粉制糖的原理（3）淀粉糖浆种类及其应用,淀粉水解原理,形成一系列产物：淀粉 红糊精消色糊精 麦芽糖葡萄糖水解方式：1.酸水解 2.酶水解水解程度的表示：DE（葡萄糖当量、葡萄糖值）：糖化液中还原糖全部当作葡萄糖来计算，占干物质的百分率,双酶法水解淀粉生产葡萄糖,(1)工艺如下：调制淀粉乳淀粉糊化和液化（DE值1520）糖化（DE值9698）过滤脱色离子交换树脂层析浓缩结晶葡萄糖,酸法生产淀粉糖与酶法生产淀粉糖的比较,固定化葡萄糖异构酶生产果葡糖浆,所谓果葡糖浆就是将淀粉经过液化和糖化后得到的葡萄糖液进一步用葡萄糖异构酶转化，将其中的一部分葡萄糖转

35、化为果糖。包括42型、55型和90型高果糖浆。,果葡糖浆的生产工艺如下：淀粉调浆淀粉酶液化（DE值1520）葡萄糖淀粉酶糖化（DE值9698）脱色过滤离子交换浓缩（4245）葡萄糖异构酶异构化脱色离子交换浓缩高果糖浆（果糖42，葡萄糖52）,异构化现在普遍采用固定化酶床反应器法。该法是将葡萄糖异构酶固定到载体上，装于直立的保温反应柱中，将经过精制的葡萄糖液从柱顶流进，流经该柱，在柱中发生异构化反应，在柱的下端出口处流出异构化的果葡糖浆，整个过程连续进行。,果葡糖浆的性质与用途（1）果葡糖浆的甜度高，42型、55型和90型高果糖的甜度分别为蔗糖甜度的100，110和140%。（2）果葡糖浆不易结

36、晶，可以广泛用于制造糖果、糕点、果脯、果酱等食品的生产。（3）果葡糖浆的吸湿性强，用于制作糕点，质地松软，不易变干。（4）果葡糖浆的渗透压高，不利于微生物生长繁殖，具有较高的防腐效果。,（5）用高果糖浆配制的汽水、饮料入口后给人一种爽神的清凉感。（6）用于冰淇淋等冷饮加工时，可克服经常出现冰晶的缺点，使产品质地柔软、细腻可口。（7）在营养和代谢方面尚有特殊的功能。,生产麦芽糖浆（饴糖、高麦芽糖浆、超高麦芽糖浆）,饴糖是我国的传统食品，是以淀粉质原料大米、玉米、高梁、薯类等经糖化作用生产的，其主要成分是麦芽糖、低聚麦芽糖和糊精。饴糖甜味柔和、爽口、是婴幼儿的良好食品。我国的特产如麻糖、酥糖、麦芽

37、糖块、花生糖等食品都是饴糖制品。,先将淀粉质原料如大米、玉米、高梁、薯类等经过磨浆、加热糊化，用-淀粉酶液化，再用麸皮、麦芽、大豆等所含有的-淀粉酶糖化，制成糖浆，再经精制即成为酶法饴糖如果麦芽糖的浓度达到50以上，则称为高麦芽糖浆。如果在糖化过程中加入脱枝酶，将支链淀粉的-1,6糖苷键水解，再经-淀粉酶糖化就可以获得更高含量的麦芽糖浆，浓度达到70以上，称为超高麦芽糖浆。,面粉中添加一定量的淀粉酶可以水解淀粉产生较多的可发酵糖，在制作面包发酵时可以缩短发酵时间，提高发酵效果。,果胶酶,果胶酶是能降解果胶类物质的一类酶的总称。它存在于高等植物和微生物中。,催化果胶解聚的酶,催化果胶分子的酯水解

38、的酶,水解酶(EC3.),裂解酶(EC4.),聚甲基半乳糖醛酸酶,聚甲基半乳糖醛酸裂解酶,聚半乳糖醛酸酶,聚半乳糖醛酸裂解酶,果胶酯酶（PE）,分类,果胶脂酶果胶解聚酶,1果胶酯酶 存在：植物及部分微生物种类里。作用：催化果胶脱去甲酯基生成聚半乳糖醛酸链和甲醇的反应。,对食品加工的影响：在一些果蔬的加工中，果胶酯酶导致果胶脱去甲酯基，从而影响果蔬的质构。生成的甲醇也是一种对人体有毒害作用的物质。在葡萄酒、苹果酒等果酒的酿造中，由于果胶酯酶的作用，可能会引起酒中甲醇的含量超标因此，果酒的酿造，应先对水果进行预热处理，使果胶酯酶失活以控制酒中甲醇的含量。,2果胶水解酶 作用：降解果胶的酶存在：多存

39、在于高等植物、霉菌中分类：根据底物分：聚甲基半乳糖醛酸（果胶）水解酶聚半乳糖醛酸（果胶酸）水解酶根据作用方式分：内切酶外切酶,3果胶裂解酶 分类：内切聚半乳糖醛酸裂解酶、外切聚半乳糖醛酸裂解酶和内切聚甲基半乳糖醛酸裂解酶的总称。存在：以霉菌为主，在植物中尚无发现。作用：果胶裂解酶是催化果胶或果胶酸的半乳糖醛酸残基的C4C5位上的氢进行反式消去作用，使糖苷键断裂，生成含不饱和键的半乳糖醛酸。,在水果罐头加工中，切开的果块先经热烫是一种钝酶措施，其中包括钝化果胶酶以防止果肉在罐藏中过度软化。果胶酶广泛存在于各种微生物中，各种微生物产生的果胶酶的组成不同，工业上主要采用黑曲霉、文氏曲霉或者根酶来生产

40、。,1，利用果胶酶和纤维素酶提高压榨果汁的出汁率2，利用果胶酶澄清果汁3，利用混合酶脱除柑橘的囊衣 4，柑桔汁的脱苦和沉淀的处理,果胶酶在食品工业上的应用,1，利用果胶酶提高果汁的出汁率,果汁生产中在榨汁前用果胶酶和纤维素酶处理水果碎块，可以部分水解果胶和纤维素，软化水果组织，提高出汁率。经果胶酶处理生产葡萄汁，不但感官质量好，而且能大大提高葡萄的出汁率,2，利用果胶酶澄清果汁,在果汁生产中，加入果胶酶会使果汁中的悬浮颗粒沉淀，使果汁澄清。,第3期2003年5月农业工程学报161 果胶酶对草莓果汁澄清效果的研究王鸿飞，李和生(宁波大学食品科学与工程系),果胶酶:主要含有果胶酯酶、果胶酶和聚半乳

41、糖醛酸酶的活性，同时含有纤维素酶和半纤维素酶的活性。测定活力:389.78mol/(s.L)。,果胶酶用量与透光率的关系,3，利用混合酶脱除柑橘的囊衣,黑曲霉产生的纤维素酶、果胶酶、半纤维素酶的混合酶可以用于脱除柑橘的囊衣。,蛋白酶,来源：动物、植物和微生物中都可以提取，也是食品工业中重要的一类酶。,分类：以来源分类：动物蛋白酶、植物蛋白酶、微生物蛋白酶。以活性中心分：丝氨酸蛋白酶、巯基蛋白酶、金属蛋白酶、酸性蛋白酶以作用方式分：内肽酶、外肽酶。以最适pH的不同分：酸性蛋白酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶。,（一）动物蛋白酶胃黏膜细胞分泌的胃蛋白酶，可将蛋白质分解成多肽；胰腺分泌的胰蛋白酶、胰凝乳蛋

42、白酶、弹性蛋白酶和羧肽酶等，可将多肽链水解成寡肽和氨基酸；小肠黏膜能分泌氨肽酶、羧肽酶和二肽酶等，将小分子肽分解成氨基酸。,在动物组织细胞的溶酶体中有组织蛋白酶，最适pH为5.5左右。当动物死亡之后，随组织的破坏和pH的降低，组织蛋白酶被激活，可将肌肉蛋白质水解成游离氨基酸，使肌肉产生优良的肉香风味。为什么牛肉、羊肉等要经过成熟的过程？但从活细胞中提取和分离组织蛋白酶很困难，限制了它的应用。组织蛋白酶在水产品综合利用方面有应用,在哺乳期小牛的第四胃中还存在一种凝乳酶，是由凝乳酶原激活而成，pH5时可由已有活性的凝乳酶催化而激活，在pH2时主要由胃酸激活。随小牛长大，由摄取母乳改变成青草和谷物时

43、，凝乳酶逐渐减少，而胃蛋白酶增加。凝乳酶也是内肽酶，能使牛奶中的酪蛋白凝聚，形成凝乳，用来制作奶酪等。特点：动物蛋白酶由于来源少，价格昂贵，所以在食品工业中的应用不甚广泛。胰蛋白酶主要应用于医药上。,（二）植物蛋白酶主要类别：木瓜蛋白酶、无花果蛋白酶和菠萝蛋白酶（均已被大量应用于食品工业）。特点：都属巯基蛋白酶、内肽酶，对底物的特异性都较宽。这一类蛋白酶的一个重要失活因素是？如何使其恢复活性？,木瓜蛋白酶：存在于番木瓜胶乳中，该酶的最适pH一般在57之间，其热稳定性较高。无花果蛋白酶：存在于无花果胶乳中，新鲜的无花果中含量可高达1%左右。菠萝汁中含有很强的菠萝蛋白酶，从果汁或粉碎的茎中都可提取

44、得到，其最适pH值范围在68。,应用：常用于肉的嫩化和啤酒的澄清。特别是木瓜蛋白酶的应用，很久以前民间就有用木瓜叶包肉，使肉更鲜嫩、更香的经验。嫩肉粉的主要成分。现在这些植物蛋白酶除用于食品工业外，还用于医药上作助消化剂。,（三）微生物蛋白酶产酶微生物：细菌、酵母菌、霉菌。生产用于食品和药物的微生物蛋白酶的菌种主要是枯草杆菌、黑曲霉、米曲霉三种。,1.蛋白酶用于肉类嫩化,可以利用木瓜蛋白酶制成嫩肉粉，用于肉类的嫩化。蛋白酶软化肉类主要是分解肌肉结缔组织的胶原蛋白，促进软化但是一般的蛋白酶的专一性低，水解胶原的同时必定要水解其他蛋白质，造成软化过度。因此目前正在开发专一性强的胶原酶。,2.生产蛋

45、白胨、多肽和氨基酸,皮革的边料、碎皮、碎肉、鱼品加工的碎鱼肉等生产水解氨基酸、多肽、蛋白胨等。食品工业中使用的蛋白酶一般是中性或者碱性蛋白酶，例如胰蛋白酶、凝乳酶、木瓜蛋白酶、细菌中性蛋白酶、菠萝蛋白酶或者霉菌碱性蛋白酶等。,水解蛋白质时，很容易产生苦味肽。这种苦味肽的产生与蛋白酶的专一性有关，有些蛋白酶很容易产生苦味肽，有一些则差一些苦味肽主要是由于疏水性氨基酸暴露出来的结果可以采用羧肽酶或者氨肽酶水解苦味肽，或者采用复合蛋白酶水解尽量减少苦味肽的含量。,转化酶,能把蔗糖水解为-D-葡萄糖和-D-果糖，其产物称转化糖，最适pH为4.5-5.0。转化糖比蔗糖难结晶，常用于糖浆、人工蜂蜜等制造业

46、。,脂肪酶该酶能把油脂水解为甘油和脂肪酸。存在：含有脂肪的组织中。植物的种子里含脂肪酶，一些霉菌、细菌等微生物也能分泌脂肪酶。作用特点：脂肪酶只作用于油水界面的脂肪分子，增加油水界面能提高脂肪酶的活力，所以，在脂肪中加入乳化剂能大大提高脂肪酶的催化能力。,对食品加工的影响：许多含脂食品如牛奶、奶油、干果等产生的不良风味，主要来自脂肪酶的水解产物游离脂肪酸（水解酸败），水解酸败又能促进氧化酸败。脂肪酶释放一些短链的游离脂肪酸（丁酸、己酸等），低浓度时，会产生好的风味和香气，如牛乳和干酪的酸值分别为1.5和2.5时，就会有好的风味，如果酸值大于5，则产生陈腐气味、苦味或者类似山羊的膻味。,在奶酪生

47、产过程中，用混合脂肪酶（脂肪酶、酯酶）和蛋白酶处理凝乳，在1020保温12月，将会得到风味更加浓郁的奶酪。蛋白酶可以水解蛋白质产生风味肽。利用脂肪酶催化酯交换反应的特性，生产类可可脂、起酥油、人造奶油等。,乳糖酶,乳糖酶乳糖半乳糖+葡萄糖采用乳糖酶处理牛乳，可以避免乳糖不适症。乳清中含有大约4.5的乳糖，乳糖溶解度低、甜度低、易结晶。用乳糖酶处理后，乳清甜度大为提高，水解度达到80的乳清的甜度相当于DE40的淀粉糖浆。上述过程可以采用固定化的乳糖酶连续处理牛奶或者乳清。,纤维素酶,速溶茶的生产常采用热水浸提茶叶，若用纤维素酶处理茶叶于低温下抽提，则不但可以提高得率，而且可以减少香味成分的损失。

48、果汁生产中使用纤维素酶可以将柑桔的皮渣完全水解制取全果饮料，其中的粗纤维经过纤维素酶的水解后有一半转化为可溶性糖，另外一半降解为较短链的多糖，起到膳食纤维的作用。,溶菌酶,该酶在唾液、卵清、植物、微生物中都有，可以水解细菌细胞壁肽聚糖的-1,4-糖苷键，可以用于食品防腐糕点中加入溶菌酶可起到一定的防腐作用。在pH6.07.5的饮料和果汁中加入一定量的溶菌酶具有较好的防腐作用。鱼丸、香肠、红肠等肉类熟制品表面喷洒溶菌酶溶液，可起到防腐保鲜的作用。溶菌酶对革兰氏阳性细菌效果较好；而对于革兰氏阴性细菌的杀菌效果差,二、氧化还原酶,葡萄糖氧化酶来源：葡萄糖氧化酶最初从黑曲霉和灰绿曲霉中发现，米曲霉、青

49、霉等多种霉菌都能产生葡萄糖氧化酶。但在高等动物和植物中，目前还没发现。,作用特点：葡萄糖氧化酶是一种需氧脱氢酶，在有氧条件下催化葡萄糖的氧化。反应如下：葡萄糖O2 葡萄糖酸H2O2利用该酶促反应可以除去葡萄糖或氧气。,葡萄糖氧化酶,除去葡萄糖蛋品中含有微量葡萄糖，可以与蛋白质发生美拉德反应，使蛋制品发生褐变。采用葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶处理可以解决这一问题葡萄糖+O2葡萄糖酸+H2O22H2O2 O2+2H2O1分子氧可以消耗2分子葡萄糖,葡萄糖氧化酶,过氧化氢酶,脱除食品中的氧气采用葡萄糖氧化酶过氧化氢酶复合体系该体系每消耗二个葡萄糖分子就可以除去一分子氧。这一抗氧化系统可以用于奶粉、蛋黄酱

50、、啤酒及饮料的顶隙除氧，还可以防止虾肉变色。不加过氧化氢酶该体系就可以防腐。,葡萄糖氧化酶的防腐作用,葡萄糖氧化酶可以催化葡萄糖氧化形成过氧化氢、葡萄糖酸内酯，葡萄糖酸内酯进一步与水反应生成葡萄糖酸。抗菌作用是由于：生成的过氧化氢，以及过氧化氢与金属离子反应后生成的活性氧自由基。生成的葡萄糖酸引起体系pH值降低,脂肪氧合酶存在：各种植物的种子，特别是豆科植物的种子含量丰富，尤其以大豆中含量最高。作用特点：脂氧合酶对底物具有高度的特异性，它的底物必须含有一个顺，顺1,4-戊二烯单位（CHCHCH2CHCH）。必需脂肪酸的亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸都含有这种单位，所以必需脂肪酸都能被脂氧合酶利用,