酶的概述（化學(xué)本質(zhì)、定義、特點）

1、第6 6.1 酶的概述（化學(xué)本質(zhì)、定義、特點） 6.2 影響酶活力的因素 6.3 酶在食品加工及保鮮中的應(yīng)用 6.4 酶與食品質(zhì)量的關(guān)系 6.5 固定化酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用 6.1酶的概述 酶是蛋白質(zhì) 蛋白部分 非蛋白部分：輔助因子、輔酶 酶是催化劑 以周轉(zhuǎn)數(shù)表示催化效率 當(dāng)酶被飽和時，在1s（1min）內(nèi)，1mol活性酶能催化 底物為產(chǎn)物的摩爾數(shù) 大多數(shù)水解酶周轉(zhuǎn)數(shù)10100/s；大多數(shù)氧化酶的周轉(zhuǎn) 數(shù)為106107 /s 酶催化具有特異性 酶的重要性 特點： 催化作用專一性強 催化效率高 反應(yīng)條件溫和 重要性： 食品原料中包含廣泛的內(nèi)源酶 酶工程的主要內(nèi)容： 酶的發(fā)酵生產(chǎn)、酶的分離純化、固

2、定化酶技術(shù)、酶 反應(yīng)動力學(xué)、酶的應(yīng)用等 酶能降低反應(yīng)的活化能 酶的催化反應(yīng) 酶催化反應(yīng)的“鎖匙模型” 酶的誘導(dǎo)楔合模型 要求酶的構(gòu)象適應(yīng)性 酶的 誘導(dǎo)楔合 與 專一性 酶的分類 氧化還原酶 轉(zhuǎn)移酶 水解酶 裂合酶 異構(gòu)酶 連接酶（合成酶） 酶的命名 推薦名： 底物名稱+催化反應(yīng)類型+酶 系統(tǒng)命名： 底物+酶作用基團+催化反應(yīng)類型 如：葡萄糖氧化酶 -D-Glu，氧1-氧化還原酶 系統(tǒng)編號 四位編碼（enzyme commission，EC) 葡萄糖氧化酶：EC 1.1.3.4 同功酶 在同一個生物品種或組織中，可能存在著能催化 相同反應(yīng)的不同的酶的形式 差別在于氨基酸順序、三維結(jié)構(gòu)、共價改性等

3、 多酶體系 具有兩種以上催化活力的那些酶，在分類中具有 多個位置 6.2 影響酶活力的因素 底物濃度 酶的濃度 酸度 溫度 水分活度 酶的激活劑 酶的抑制劑 其它因素：HEFP、高壓 6.2.1底物濃度對催化能力的影響 Sa Sb 底物濃度 vmax Vmax/2 米氏方程 假設(shè)條件：S E P 0 k2 k-1 ESk kS SEk Sk k Ek v m 2 2 1 1 2 1 總總 PEESSE kk 21 結(jié)論： m kS Sv v Ekv max 2max總 米氏方程的LB重排 米氏常數(shù)km： 酶與底物的親 和力，較低的 值，親和力高 v=vmax/2時， km=S maxmax 1

4、 1 vSv k v m 1/v 1/S-1/km 1/vmax 6.2.2 酸度對酶活力的影響 每種酶都有其最適 pH范圍 影響底物的離子化和 反應(yīng)的平衡位置 影響酶的活性部位中 質(zhì)子移變基團的離子 化狀態(tài) 6.2.3 溫度對酶催化反應(yīng)的影響 Q10值： 23 熱變性導(dǎo) 致酶的失 活 6.2.4 水分活度對酶活力的影響 水分活度對酶有兩方面的影響： 影響穩(wěn)定性 低水分活度，酶制劑保藏過程中能保持最高的穩(wěn)定性； 在較低水分活度下酶蛋白變性速度會顯著地減緩，而 且能有效地防止微生物的生長 影響催化活性 低水分活度下，酶的催化活性較低。因此，在加工中 改變食品的水分活度可以控制不期望的酶的活力 水

5、分活度對酶的熱穩(wěn)定性的影響 在磨碎的燕麥粒中 的脂酶，在水分含 量為23和30 的條件下開始失活 ； 而當(dāng)水分含量降為 10%時， 直至溫度提高到 60時，脂酶才開 始失活 6.2.5 酶濃度對催化速度的影響 酶活力的測定方法 在一定條件下，酶與底物反應(yīng)一段時間后，測定 反應(yīng)液中產(chǎn)物和底物的變化量 E2 時間 產(chǎn)物濃度 E1 底物不足或有 抑制劑 有激活劑 6.2.6 激活劑對酶反應(yīng)速率的影響 無機離子 陽離子 K+、Ca2+、Na+、 2+、Zn2+等 陰離子 Cl -、Br -等 中等大小的有機分子 某些激酶 6.2.7 抑制劑的影響 任何能降低酶催化反應(yīng)速度的物質(zhì) 不可逆抑制 能與酶反應(yīng)

6、生成穩(wěn)定共價鍵 EI EI 應(yīng)用： 確定酶的活性部位及靠近酶活性部位的反應(yīng)基團 氰化物、硫化物和CO 與酶中金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物 如氰化物與含鐵卟啉細胞色素氧化酶結(jié)合 青霉素（penicillin） 與細菌糖肽轉(zhuǎn)肽酶Ser-OH活性， 影響細胞壁合成。 可逆抑制 競爭性 ES不與I結(jié)合、EI也不與S結(jié)合 最大速度不受I的影響 增加底物濃度可克服抑制劑的影響 非競爭性 同時生成ESI和EI 反競爭性 僅生成ESI 氰化物、硫化物和CO 與酶中金屬離子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物 如氰化物與含鐵卟啉細胞色素氧 化酶結(jié)合 青霉素（penicillin） 與細菌糖肽轉(zhuǎn)肽酶Ser-OH活性， 影響細胞壁合成。

7、6.2.8 影響酶活力的其他因素 高壓 HEFP 黏度 剪切 超聲能量 離子輻射作用 溶劑 能與水互溶的溶劑，在濃度超過5%10%時，一 般能使酶失活 6.3 酶在食品加工和保鮮中的應(yīng)用 酶,從早期的釀造、發(fā)酵食品開始,至今已廣泛應(yīng)用到各種食品 上。 隨著生物科技進展,不斷研究、開發(fā)出新的酶制劑,已成為當(dāng)今 新的食品原料開發(fā)、品質(zhì)改良、工藝改造的重要環(huán)節(jié)。 在食品工業(yè)中廣泛采用酶來改善食品的品質(zhì)以及制造工藝,酶 作為一類食品添加劑,其品種不斷增多。 與以前的化學(xué)催化劑相比,酶反應(yīng)顯得特別溫和,這對避免食品 營養(yǎng)的損失是很有利的。 144頁，表6-2 6.3.1 氧化還原酶 葡萄糖氧化酶 減少褐

8、變、除去氧氣、護色增香，延長貨架期 過氧化氫酶 分解過氧化物 脂肪氧化酶：漂白和改善面團的流變性 醛脫氫酶：除豆腥味（已醛羧酸） 丁二醇脫氫酶： 6.3.2 水解酶 蛋白酶：溶解度增加，有利于消化吸收；苦 味 焙烤食品、乳品、肉的嫩化、飲料的澄清、 生物活性肽 淀粉酶（-、-）、葡萄糖淀粉酶、支鏈淀粉 酶 啤酒、糕點 維素酶和半纖維素酶 葡萄糖硫苷酶：芥末油 果膠酶：提高果汁得率及澄清果汁 脂肪酶：增強風(fēng)味 溶菌酶：水解細菌細胞壁肽聚糖的-1,4糖苷 鍵 6.3.3 異構(gòu)酶 葡萄糖異構(gòu)酶 葡萄糖果糖 6.3.4 轉(zhuǎn)移酶 谷氨酸-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶（TGase） 主要功能是參與體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝，來源廣泛

9、 使蛋白質(zhì)分子內(nèi)和分子間發(fā)生交聯(lián)，分子量變大， 生成網(wǎng)絡(luò)狀的超大蛋白質(zhì)分子，能有效改善蛋白 質(zhì)膠凝性質(zhì)，從而改善食品的品質(zhì)、口味、提高 食品的強度和穩(wěn)定性。 用于動物性食品的加工 6.4 酶對食品質(zhì)量的影響 顏色 肉是紅色，蔬菜水果以“綠色”判斷質(zhì)量 質(zhì)構(gòu) 果蔬取決于碳水化合物 動物組織和高蛋白植物食品取決于蛋白酶 風(fēng)味和香氣 營養(yǎng)質(zhì)量 6.4.1 對顏色的影響 脂肪氧合酶：亞油酸：氧 氧化還原酶；EC1.13.11.12 弊：產(chǎn)生自由基、氧化脂類色素、必需脂肪酸含量降低 利：面粉漂白、 葉綠素酶 最適溫度6082.2 多酚氧化酶 弊：褐變、營養(yǎng)損失、風(fēng)味變化 利： 6.4.2 對質(zhì)構(gòu)的影響

10、果膠酶 纖維素酶 淀粉酶：水解酶，有三類 表6-4 蛋白酶：如谷氨酰胺轉(zhuǎn)氨酶（154頁）、菠蘿 蛋白酶、木瓜蛋白酶、組織蛋白酶等 6.4.3 與風(fēng)味相關(guān)的酶 產(chǎn)生食品風(fēng)味和香氣的物質(zhì)是無數(shù)的，難以 確定這些化合物關(guān)鍵性的結(jié)合，所以難以鑒 定決定食品風(fēng)味物質(zhì)中的酶 過氧化物酶：產(chǎn)生自由基，熱穩(wěn)定性好 如豆腥味、玉米中的不良風(fēng)味：脂肪氧合酶 柚皮苷及其酶 脂肪酶、葡萄糖苷酶、 6.4.4 與營養(yǎng)相關(guān)的酶 不利的酶 脂肪氧合酶：必需脂肪酸含量降低、產(chǎn)生自由基 抗壞血酸氧化酶、硫胺素酶等 一般水解酶類有益 超氧化物歧化酶（SOD） 酶缺乏 Enzyme Deficiencies 酶的水平被基因構(gòu)成、年

11、齡和飲食所控制 嬰兒和老年人的特殊食品 老年人對食品的容耐性增加，可能與酶的生物合成的變化有關(guān) 毒物與抗?fàn)I養(yǎng)成分 Toxicans and Antinutrients 過敏物質(zhì) allergenic substance 食品中天然存在的抑制劑 蛋白酶抑制劑 -淀粉酶抑制劑 轉(zhuǎn)化酶抑制劑 化學(xué)法制作的抑制劑 酶作為加工助劑和配料 利用酶的作用可以使食品和功能性質(zhì)產(chǎn)生關(guān) 鍵的變化，除去毒物和產(chǎn)生新的配料 酶的高度特異性，能在低溫下（25-45）作 用和不產(chǎn)生副反應(yīng) 較粗的酶制劑成本較低 P414;E p501 table 7.15,7.16,7.17,-7.22 6.5食品加工中的固定化酶 優(yōu)點 使酶能重復(fù)使用，在反應(yīng)結(jié)束時得到不含酶的產(chǎn) 物 降低成本 方法 共價結(jié)合 物理截留在凝膠