1、第第 六六 章章 酶酶教學(xué)目的與要求教學(xué)目的與要求1.1.了解酶的化學(xué)本質(zhì)、分類與酶的反響了解酶的化學(xué)本質(zhì)、分類與酶的反響動(dòng)力學(xué)。動(dòng)力學(xué)。2.2.熟習(xí)固定化酶的優(yōu)缺陷及根本方法。熟習(xí)固定化酶的優(yōu)缺陷及根本方法。3.3.掌握酶促褐變的機(jī)理、影響要素及控掌握酶促褐變的機(jī)理、影響要素及控制手段；食品加工中重要的酶類及酶在制手段；食品加工中重要的酶類及酶在食品加工中的運(yùn)用。食品加工中的運(yùn)用。6.1 6.1 引論引論6.1.1 6.1.1 酶對(duì)食品科學(xué)的重要性酶對(duì)食品科學(xué)的重要性 控制著一切重要的生物大分子蛋白質(zhì)、碳水化控制著一切重要的生物大分子蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂類和小分子氨基酸、糖和維生素合物、脂

2、類和小分子氨基酸、糖和維生素的合成、分解。的合成、分解。 食品加工的主要原料是生物資料食品加工的主要原料是生物資料, , 生物資料中含生物資料中含有大量的酶。有大量的酶。 酶的作用酶的作用 有益的：皺胃酶、蛋白酶有益的：皺胃酶、蛋白酶 、乳糖酶、乳糖酶有害的：果膠酶、脂酶有害的：果膠酶、脂酶 有效地運(yùn)用和控制內(nèi)源酶和外源酶。有效地運(yùn)用和控制內(nèi)源酶和外源酶。6.1.2 6.1.2 酶的本質(zhì)酶的本質(zhì)定義定義1979年年Dixon、Webb 酶是具有催化性質(zhì)的蛋白質(zhì)，其催化性酶是具有催化性質(zhì)的蛋白質(zhì)，其催化性質(zhì)源自于它特有的激活才干。質(zhì)源自于它特有的激活才干。 目前目前 并非一切具有催化才干的生物分

3、子都是并非一切具有催化才干的生物分子都是蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。小分子核糖核酸酶。小分子核糖核酸酶。6.1.3 6.1.3 酶是生物催化劑酶是生物催化劑w不參與反響，反響終了時(shí)堅(jiān)持不變不參與反響，反響終了時(shí)堅(jiān)持不變 w酶在物理和化學(xué)形狀上的改動(dòng)是可逆的酶在物理和化學(xué)形狀上的改動(dòng)是可逆的 w酶反響中包含可逆的中間絡(luò)合物酶反響中包含可逆的中間絡(luò)合物 w酶被反復(fù)運(yùn)用酶被反復(fù)運(yùn)用 w酶的周轉(zhuǎn)率酶的周轉(zhuǎn)率Turnover w在酶被完全飽和條件下，單位時(shí)間內(nèi)底物被每在酶被完全飽和條件下，單位時(shí)間內(nèi)底物被每個(gè)酶分子轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的分子數(shù)。個(gè)酶分子轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的分子數(shù)。 w大多數(shù)酶，大多數(shù)酶，1104 s-1 w少量的酶昂

4、貴大量的生物轉(zhuǎn)化少量的酶昂貴大量的生物轉(zhuǎn)化 6.1.4 6.1.4 酶在食品工業(yè)中的運(yùn)用酶在食品工業(yè)中的運(yùn)用1.加工工藝上的運(yùn)用加工工藝上的運(yùn)用啤酒發(fā)酵，奶酪消費(fèi)。啤酒發(fā)酵，奶酪消費(fèi)。2.運(yùn)用于食品成分分析運(yùn)用于食品成分分析利用酶的敏感性和專注性測(cè)定食品原料利用酶的敏感性和專注性測(cè)定食品原料和廢品的成分變化。和廢品的成分變化。3.在控制食品產(chǎn)品和原料的貯藏性和質(zhì)在控制食品產(chǎn)品和原料的貯藏性和質(zhì)量方面的運(yùn)用。量方面的運(yùn)用。 6.1.5 6.1.5 酶具有特異性酶具有特異性SpecificitySpecificityw酶作為催化劑的機(jī)制酶作為催化劑的機(jī)制 wEmil Fischer提出的提出的“鎖

5、和鑰匙方式鎖和鑰匙方式 w特殊外形的活性部位準(zhǔn)確地立體互補(bǔ)特殊外形的活性部位準(zhǔn)確地立體互補(bǔ) w高度專注高度專注w敏感性敏感性鎖鎖鑰匙鑰匙6.2 6.2 酶的命名酶的命名w一、習(xí)慣命名一、習(xí)慣命名 w-淀粉酶、纖維素酶、胰蛋白酶、胰凝淀粉酶、纖維素酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、過(guò)氧化物酶或過(guò)氧化氫酶乳蛋白酶、過(guò)氧化物酶或過(guò)氧化氫酶 w二、商品稱號(hào)二、商品稱號(hào) w三、系統(tǒng)命名三、系統(tǒng)命名w國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)酶的系統(tǒng)命名的原那酶的系統(tǒng)命名的原那么么例：聚半乳糖醛酸酶，例：聚半乳糖醛酸酶，EC EC 3.2.1.153.2.1.15 水解酶，糖苷鍵，水解酶，糖苷鍵，O-糖苷糖苷6.3 6.3

6、生物體中的酶生物體中的酶酶在原料的生長(zhǎng)和成熟中起重要的作用酶在原料的生長(zhǎng)和成熟中起重要的作用 原料收獲后酶依然起作用原料收獲后酶依然起作用 直至酶的底物被耗盡或酶變性直至酶的底物被耗盡或酶變性 由于細(xì)胞構(gòu)造的解體，常促使酶活力提高由于細(xì)胞構(gòu)造的解體，常促使酶活力提高 果膠酶使番茄組織軟化果膠酶使番茄組織軟化 多酚氧化酶使果蔬褐變多酚氧化酶使果蔬褐變6.3.1 6.3.1 酶在生物體中的分布酶在生物體中的分布不均勻的，定位化，區(qū)域化分布不均勻的，定位化，區(qū)域化分布 一種酶往往僅存在于細(xì)胞的一類細(xì)胞器，專門一種酶往往僅存在于細(xì)胞的一類細(xì)胞器，專門執(zhí)行有限種類的酶催化反響執(zhí)行有限種類的酶催化反響 細(xì)

7、胞核：核酸的生物合成和水解降解細(xì)胞核：核酸的生物合成和水解降解 線粒體：線粒體： 與與ATP有關(guān)的氧化復(fù)原酶有關(guān)的氧化復(fù)原酶 溶菌體和胰酶原顆粒溶菌體和胰酶原顆粒 ：水解酶：水解酶 特定的器官含有特定種類的酶特定的器官含有特定種類的酶 胃腸道、口腔、小腸胃腸道、口腔、小腸 植物的種子：水解酶植物的種子：水解酶6.3.2 6.3.2 酶的隔離分布和與底物的接近酶的隔離分布和與底物的接近在完好的細(xì)胞內(nèi)，酶經(jīng)過(guò)各種方式和底在完好的細(xì)胞內(nèi)，酶經(jīng)過(guò)各種方式和底物隔離物隔離 細(xì)胞器、細(xì)胞膜、細(xì)胞壁、內(nèi)源酶抑制細(xì)胞器、細(xì)胞膜、細(xì)胞壁、內(nèi)源酶抑制劑劑 組織解體使酶與底物接近組織解體使酶與底物接近 導(dǎo)致食品的色

8、澤、質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味、芳香和導(dǎo)致食品的色澤、質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味、芳香和營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量上的改動(dòng)營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量上的改動(dòng) 熱處置、低溫保藏和酶抑制劑的運(yùn)用有熱處置、低溫保藏和酶抑制劑的運(yùn)用有助于穩(wěn)定產(chǎn)質(zhì)量量助于穩(wěn)定產(chǎn)質(zhì)量量6.3.3 6.3.3 酶在食品原料中的含量酶在食品原料中的含量不同食品原料所含酶的種類和數(shù)量不同不同食品原料所含酶的種類和數(shù)量不同 同一種酶在同一種食品原料中的含量還同一種酶在同一種食品原料中的含量還取決于取決于 生物體的年齡成熟度生物體的年齡成熟度 生長(zhǎng)的環(huán)境條件生長(zhǎng)的環(huán)境條件 溫度、水的供應(yīng)、土壤、肥料溫度、水的供應(yīng)、土壤、肥料 6.4 食品的酶促褐變1、什么是酶促褐變？酶促褐變Enzymic Bro

9、wning)是直接由酶參與的褐變作用。2、引起酶促褐變的酶類過(guò)氧化物酶類以鐵卟啉為輔基酚酶類以銅為輔基3、酶促褐變的機(jī)制6.4 食品的酶促褐變 植物中的酚類物質(zhì)在酚酶及過(guò)氧化物酶植物中的酚類物質(zhì)在酚酶及過(guò)氧化物酶的催化下氧化成醌，醌再進(jìn)展非酶促反響的催化下氧化成醌，醌再進(jìn)展非酶促反響生成褐色的色素。生成褐色的色素。1、酶促褐變的機(jī)制植物組織中含有酚類物質(zhì)，在完好的細(xì)植物組織中含有酚類物質(zhì)，在完好的細(xì)胞中作為呼吸鏈傳送物質(zhì)，在酚胞中作為呼吸鏈傳送物質(zhì)，在酚-醌之間醌之間堅(jiān)持著動(dòng)態(tài)的平衡；堅(jiān)持著動(dòng)態(tài)的平衡；當(dāng)細(xì)胞組織破壞后，氧大量侵入，酚在當(dāng)細(xì)胞組織破壞后，氧大量侵入，酚在酶的催化作用下呵斥醌的構(gòu)

10、成，平衡遭酶的催化作用下呵斥醌的構(gòu)成，平衡遭到破壞；到破壞；于是發(fā)生醌的積累，醌再進(jìn)一步氧化聚于是發(fā)生醌的積累，醌再進(jìn)一步氧化聚合構(gòu)成褐色色素稱為黑色素或類黑精，合構(gòu)成褐色色素稱為黑色素或類黑精，呵斥食品的褐變。呵斥食品的褐變。1、酶促褐變的機(jī)制 過(guò)氧化物酶催化的酶促褐變過(guò)氧化物酶催化的酶促褐變1.2.3.4.黑色素黑色素黑色素黑色素1、酶促褐變的機(jī)制 酪氨酸的酶促褐變酪氨酸的酶促褐變1、酶促褐變的機(jī)制 酪氨酸的酶促褐變酪氨酸的酶促褐變v 土豆褐變、毛發(fā)中黑色素構(gòu)成機(jī)制；土豆褐變、毛發(fā)中黑色素構(gòu)成機(jī)制；v 目前發(fā)現(xiàn)的獨(dú)一一條動(dòng)植物共有的褐目前發(fā)現(xiàn)的獨(dú)一一條動(dòng)植物共有的褐v 變途徑。變途徑。1、

11、酶促褐變的機(jī)制 綠原酸的酶促褐變綠原酸的酶促褐變鄰苯二酚氧化酶鄰苯二酚氧化酶1/2O2聚合聚合褐色褐色黑色黑色實(shí)例：實(shí)例： 梨心變黑梨心變黑儲(chǔ)存前經(jīng)兩次儲(chǔ)存前經(jīng)兩次“發(fā)汗；發(fā)汗； 香蕉心變黑，不能儲(chǔ)存在香蕉心變黑，不能儲(chǔ)存在12以下，以下， 但也不能溫度過(guò)高，乙烯但也不能溫度過(guò)高，乙烯催熟；催熟；2、酶促褐變發(fā)生的條件v 酚類底物酚類底物v 酶酶v 氧氧 易發(fā)生酶促褐變的食品：易發(fā)生酶促褐變的食品： 藕、香蕉、洋蔥、茄子、土豆、蘋果、梨藕、香蕉、洋蔥、茄子、土豆、蘋果、梨、桃子等；、桃子等；三者缺一不可三者缺一不可 不易發(fā)生酶促褐變的食品：不易發(fā)生酶促褐變的食品： 檸檬、桔子、香瓜、西瓜等；檸

12、檬、桔子、香瓜、西瓜等；3、控制酶促褐變的方法v 酚類底物酚類底物v 酶酶v 氧氧 主要途徑：主要途徑： 鈍化酶的活性熱燙、抑制劑等；鈍化酶的活性熱燙、抑制劑等； 改動(dòng)酶作用的條件改動(dòng)酶作用的條件pH, 水分活度等；水分活度等； 隔絕氧氣；隔絕氧氣； 運(yùn)用抗氧化劑運(yùn)用抗氧化劑Vc, SO2等等3、控制酶促褐變的方法1熱處置法熱處置法2二氧化硫或亞硫酸鹽處置二氧化硫或亞硫酸鹽處置 抑制酚酶活性；抑制酚酶活性； 與糖類羰基加成，阻止美拉得反響；與糖類羰基加成，阻止美拉得反響； 將有色物質(zhì)復(fù)原褪色。將有色物質(zhì)復(fù)原褪色。& 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：& 防止酶促褐變，防防止酶促褐變，防腐；腐；&am

13、p; 防止防止VC氧化失效；氧化失效；& SO2易去除；易去除；& 方便，本錢低；方便，本錢低；& 缺陷：缺陷：& 漂白，破壞花青素漂白，破壞花青素；& 腐蝕素鐵罐的內(nèi)壁腐蝕素鐵罐的內(nèi)壁；& 不愉快臭味不愉快臭味,0.064%；& 破壞破壞VB1；3、控制酶促褐變的方法3驅(qū)氧或隔絕空驅(qū)氧或隔絕空氣氣4底物甲基化底物甲基化 5蛋氨酸腺苷蛋氨酸腺苷 兒茶酚兒茶酚 愈創(chuàng)木酚愈創(chuàng)木酚 咖啡酸咖啡酸 阿魏酸阿魏酸 綠原酸綠原酸 3 3阿魏酸金雞鈉阿魏酸金雞鈉酸酸 4、控制酶促褐變的方法5控制控制pH| 酚酶的最適酚酶的最適pH在在67，3明顯無(wú)活性

14、；明顯無(wú)活性；| 水果：控制在酸性條件下水果：控制在酸性條件下| 蔬菜：控制在中、堿性條件下蔬菜：控制在中、堿性條件下A. 檸檬酸是最廣泛運(yùn)用的食用酸；檸檬酸是最廣泛運(yùn)用的食用酸； 降低降低pH，控制酚酶活性；，控制酚酶活性； 螯合酚酶的螯合酚酶的Cu輔基。輔基。B. 蘋果酸蘋果酸C. 抗壞血酸抗壞血酸4、控制酶促褐變的方法6參與酚類底物類似物參與酚類底物類似物| 有效抑制蘋果汁的酶促褐變有效抑制蘋果汁的酶促褐變A. 肉桂酸肉桂酸B. 對(duì)位香豆酸對(duì)位香豆酸C. 阿魏酸阿魏酸6.4 6.4 影響酶活力的要素影響酶活力的要素一、內(nèi)在要素一、內(nèi)在要素 酶的濃度酶的濃度底物的濃度底物的濃度二、環(huán)境條件

15、二、環(huán)境條件 pH溫度溫度 水分活度水分活度 抑制劑抑制劑6.5 6.5 酶的固定化酶的固定化酶被固定成為不溶解的形狀酶被固定成為不溶解的形狀酶的固定化與固定化酶酶的固定化與固定化酶優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 1.酶的穩(wěn)定性提高，可添加延續(xù)性的操酶的穩(wěn)定性提高，可添加延續(xù)性的操作；作；2.酶能反復(fù)多次運(yùn)用，降低本錢；酶能反復(fù)多次運(yùn)用，降低本錢；3.產(chǎn)物中不含酶，不需求采用熱處置滅產(chǎn)物中不含酶，不需求采用熱處置滅酶，有助于提高食品的質(zhì)量；酶，有助于提高食品的質(zhì)量；4.酶固定化后，性質(zhì)會(huì)改動(dòng)，有利于對(duì)酶固定化后，性質(zhì)會(huì)改動(dòng)，有利于對(duì)酶促反響的控制，有助于控制食品質(zhì)量。酶促反響的控制，有助于控制食品質(zhì)量。6.6作

16、為食品加工的助劑和配料而運(yùn)用的酶6.6.1 6.6.1 運(yùn)用酶的目的運(yùn)用酶的目的 回收副產(chǎn)物回收副產(chǎn)物 制造食品制造食品 提高提取的速度及產(chǎn)量提高提取的速度及產(chǎn)量 改良風(fēng)味和穩(wěn)定食質(zhì)量量改良風(fēng)味和穩(wěn)定食質(zhì)量量6.6.2 6.6.2 運(yùn)用酶的優(yōu)點(diǎn)運(yùn)用酶的優(yōu)點(diǎn)天然、無(wú)毒天然、無(wú)毒 催化的特異性，不呵斥不需求的副反響催化的特異性，不呵斥不需求的副反響 普通是粗酶制劑，能夠會(huì)產(chǎn)生不期望的產(chǎn)物；普通是粗酶制劑，能夠會(huì)產(chǎn)生不期望的產(chǎn)物；但運(yùn)用高純度的酶制劑在經(jīng)濟(jì)上不合算但運(yùn)用高純度的酶制劑在經(jīng)濟(jì)上不合算 在很溫暖的溫度和在很溫暖的溫度和pH條件下具有活性條件下具有活性 低濃度時(shí)有活性低濃度時(shí)有活性 易于控

17、制反響速度易于控制反響速度 在反響進(jìn)展到期望的程度后即可使酶失活在反響進(jìn)展到期望的程度后即可使酶失活 6.6.3 6.6.3 酶的來(lái)源酶的來(lái)源可食的和無(wú)毒的植物、動(dòng)物以及非致病、可食的和無(wú)毒的植物、動(dòng)物以及非致病、非產(chǎn)毒的微生物非產(chǎn)毒的微生物 微生物來(lái)源酶的優(yōu)點(diǎn)微生物來(lái)源酶的優(yōu)點(diǎn) 消費(fèi)才干強(qiáng)消費(fèi)才干強(qiáng) 誘變或改性誘變或改性 胞外酶，易于回收胞外酶，易于回收 消費(fèi)原料易于獲得消費(fèi)原料易于獲得一、甜味劑中運(yùn)用的酶一、甜味劑中運(yùn)用的酶酶法消費(fèi)甜味劑酶法消費(fèi)甜味劑原原 料料 產(chǎn)產(chǎn) 物物 酶酶 玉米糖漿玉米糖漿 -淀粉酶、支鏈淀粉酶淀粉酶、支鏈淀粉酶 葡萄糖葡萄糖 -淀粉酶、葡萄糖淀粉酶淀粉酶、葡萄糖淀

18、粉酶 淀粉淀粉 果糖果糖 -淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、葡萄糖異構(gòu)酶淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、葡萄糖異構(gòu)酶 淀粉淀粉+蔗糖蔗糖 蔗糖衍生物蔗糖衍生物 環(huán)狀糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶和支鏈淀粉酶環(huán)狀糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶和支鏈淀粉酶 葡萄糖葡萄糖+果糖果糖 轉(zhuǎn)化酶轉(zhuǎn)化酶 蔗糖蔗糖 異麥芽寡糖異麥芽寡糖 -葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶和異麥芽寡糖合成酶葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶和異麥芽寡糖合成酶 乳糖乳糖 葡萄糖葡萄糖+半半乳糖乳糖 -半乳糖苷酶半乳糖苷酶 半乳糖半乳糖 半乳糖醛酸半乳糖醛酸 葡萄糖葡萄糖 半乳糖氧化酶半乳糖氧化酶 半乳糖苷異構(gòu)酶半乳糖苷異構(gòu)酶 二、脂酶二、脂酶水解處在油水解處在油/水界面的三酰基甘油的酯鍵水界面的三?；视偷孽ユI 廣泛地分布于植物、動(dòng)物和微生物廣泛地分布于植物、動(dòng)物和微生物 動(dòng)物胰臟脂酶和微生物脂酶是脂酶的主要來(lái)源動(dòng)物胰臟脂酶和微生物脂酶是脂酶的主要來(lái)源 水解方式水解方