第四章糖酶(8學(xué)時(shí))

1、第 4 教學(xué)周第 4 節(jié)（第 1 次課）主要教學(xué)要求：學(xué)習(xí)提示：了解酶的淀粉酶在食品中的應(yīng)用，掌握淀粉酶、液化酶、糖酶、淀粉酶、 液化酶、 糖化酶； 性質(zhì)、糖化酶、葡萄糖淀粉酶等的概念，掌握上述幾種淀粉酶的作用特點(diǎn)、影響因素、活力測(cè)定等。性質(zhì)、作用特點(diǎn)、作用產(chǎn)物、活性測(cè)定方法等。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：教學(xué)方法、手段：教學(xué)重點(diǎn)： 糖酶、 淀粉酶、 液化酶、 糖化酶等概念， 特性，教師講課為主、課堂討論為輔。酶的作用機(jī)制等。板書和投影結(jié)合。教學(xué)難點(diǎn)：上述諸酶的特性及作用機(jī)制。教學(xué)基本內(nèi)容備注第一節(jié)淀粉酶一、淀粉酶的定義及分類（一）定義1、淀粉酶 (amylase)：作用于淀粉、糖原、多糖衍生物的糖苷鍵，

2、把它們降解成較小分子化合物的酶，是屬于水解酶。2、淀粉 (starch)：葡萄糖以 -1，4-糖苷鍵或 -1，6-糖苷鍵結(jié)合而形成的多糖物質(zhì)，根據(jù)糖苷鍵的連接方式不同可以分成直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種。（ 1）直鏈淀粉 (amylose)：一般由 250 300 個(gè) D-葡萄糖以 -1，4-苷鍵連接而成的直線狀的多糖物質(zhì)。（ 2）支鏈淀粉 (amylopectin) ：葡萄糖以 -1，4-苷鍵聯(lián)結(jié)形成直線的主鏈，分支處以-1， 6-苷鍵聯(lián)結(jié)而形成的分枝壯的多糖化合物。3 、糖原 ( glycogen ) ：由許多葡萄糖縮合成的支鏈多糖，又稱“動(dòng)物淀粉”。4、糖苷鍵(glycosidic bond)

3、：一個(gè)糖半縮醛羥基與另一個(gè)分子（例如醇、糖、嘌呤或嘧啶）的羥基、胺基或巰基之間縮合形成的縮醛或縮酮鍵，常見的糖苷鍵有苷鍵和 N-糖苷鍵。O- 糖（二）淀粉酶的分類1、根據(jù)作用方式不同分為內(nèi)切淀粉酶和外切淀粉酶。內(nèi)切淀粉酶統(tǒng)稱為-淀粉酶。（ 1）內(nèi)切 淀粉酶 (Endo-amylases) ：對(duì)淀粉 -1，4- 糖苷鍵的糖苷部位發(fā)生作用，把這位置的鏈隨機(jī)地切開的酶叫做內(nèi)切 淀粉酶，如 -淀粉酶。（2）外切 淀粉酶 (Exo-amylases)：從淀粉糖糖鏈的非還原性未端開始對(duì)其1，4糖苷鍵的糖苷部位發(fā)生作用，把這部位切開的酶叫做外切 淀粉酶，如 -淀粉酶。2、根據(jù)熱穩(wěn)定性的不同分為熱穩(wěn)定型和熱不

4、穩(wěn)定型淀粉酶。地衣芽孢桿菌來源的 -淀粉酶最適溫度為 95-97，故稱為耐高溫 -淀粉酶；枯草芽孢桿菌來源的 -淀粉酶最適溫度為 70，故稱之為中溫型 -淀粉酶；而黑曲霉、米曲霉、植物來源的液化酶或糖化酶的最適溫度范圍為50 60，屬于熱不穩(wěn)定型淀粉酶。3、根據(jù)產(chǎn)物的不同分為葡萄糖基型的葡萄糖淀粉酶和麥芽糖基型的脫支酶。脫支酶又可以分成直接型的異淀粉酶、茁霉多糖酶和間接型的淀粉葡萄糖苷酶。-淀粉酶以及-1， 6-第 4 教學(xué)周第4 節(jié)（第 1 次課）教學(xué)基本內(nèi)容備注（三）淀粉酶的來源1、植物 麥芽、土豆、大豆；2、動(dòng)物 唾液、豬的胰臟；3、微生物（ 1）細(xì)菌：地衣芽孢桿菌、枯草桿菌、嗜熱脂肪芽

5、孢桿菌（ 2）霉菌：根霉菌、黑曲霉、米曲霉（ 3）酵母：擬內(nèi)胞霉二、 -淀粉酶（一） -淀粉酶的定義及系統(tǒng)名1、定義-淀粉酶： 隨機(jī)水解支鏈和直鏈淀粉中的 -1,4 糖苷鍵的酶， 屬于內(nèi)切酶， 其最小產(chǎn)物是麥芽糖。2、系統(tǒng)名及代號(hào)-淀粉酶系統(tǒng)名為-1,4-葡萄糖 -4- 葡聚糖水解酶，代號(hào)為。（二）來源1、植物種子的嫩芽，如麥芽、豆芽。2、哺乳動(dòng)物組織，如人的唾液和豬的胰臟。3、微生物來源，如枯草桿菌和米曲霉等。（三） -淀粉酶的作用1、當(dāng) -淀粉酶作用于直鏈淀粉時(shí)：第一階段， 對(duì)淀粉分子內(nèi)的 -1,4 葡萄糖苷鍵隨機(jī)地方式切開， 降解產(chǎn)生分子量大小不等的低聚糖，降解速度很快。第二階段， 對(duì)第

6、一階段產(chǎn)生的寡糖切開其 -1,4 葡萄糖苷鍵， 最后產(chǎn)生葡萄糖和麥芽糖。第二階段并不遵循第一階段隨機(jī)作用的模式，并且反應(yīng)速度很慢。2、當(dāng) -淀粉酶作用于支鏈淀粉時(shí)：對(duì)支鏈淀粉分子內(nèi)直鏈部分的-1,4 葡萄糖苷鍵隨機(jī)地方式切開，并繞過 -1,6 糖苷鍵的分支點(diǎn)，產(chǎn)生葡萄糖和麥芽糖外，還產(chǎn)生一系列-極限糊精（含有-1,6 糖苷?。?。（四） -淀粉酶的性質(zhì)1、分子量 : 大多數(shù) -淀粉酶的分子量在50,000 左右；2、分子特征 : 每個(gè)分子中含有一個(gè)Ca2+，有些還含有Zn2+；3、 -淀粉酶分子中的Ca2+的功能：鈣原子是 -淀粉酶表現(xiàn)活性所必需的，它起著維持和穩(wěn)定酶蛋白的最適宜構(gòu)象的作用。因此

7、，在低pH 和同時(shí)存在耦合劑的條件下，將酶分子中的鈣除去，就能導(dǎo)致酶基本上失活和對(duì)熱、酸、或脲等變性因素的穩(wěn)定性降低。不同來源的-淀粉酶對(duì)鈣的依賴性和需要量有所不同。（五） -淀粉酶作用機(jī)制尚不清楚。第 4 教學(xué)周第4 節(jié)（第1 次課）教 學(xué)基本內(nèi)容備注（六）影響酶反應(yīng)的因素1、溫度對(duì) a-淀粉酶作用的影響(1)不同來源的-淀粉酶具有不同的熱穩(wěn)定性。(2) -淀粉酶的熱穩(wěn)定性隨著溫度的增高而變化。(3) Ca2+的參與，可增加 -淀粉酶的熱穩(wěn)定性。(4) 隨著溫度的增高，半衰期減少。2、pH 對(duì) -淀粉酶作用的影響(1) -淀粉酶的活力-pH 圖是典型的鐘型曲線(2)不同來源 -淀粉酶，活力-

8、pH 曲線形狀及最適pH 有差別。(3)谷物 -淀粉酶在最適pH 的酸性一側(cè)失活迅速，而堿性一側(cè)則緩慢。(4) Ca2+的參與，可以增加 -淀粉酶的 pH 穩(wěn)定性，延長(zhǎng)其穩(wěn)定的pH 范圍。（七） -淀粉酶活力測(cè)定的方法1反應(yīng)底物通常用可溶性淀粉。2反應(yīng)環(huán)境溫度為 60， pH 為 6.0，常壓 。3 -淀粉酶活力測(cè)定方法（1）測(cè)定還原糖產(chǎn)生速度的方法測(cè)定由淀粉酶所打斷的糖苷鍵的速度，即釋放出的還原糖的量來表示，產(chǎn)生的還原糖可用 3,5 二硝基水楊酸測(cè)定，產(chǎn)物顏色在540 nm 處的吸光率與 -淀粉酶活力成正比。（2）可用淀粉遇碘顯色力下降的速度來表示酶活力的方法原理：使底物與 -淀粉酶經(jīng)保溫

9、15 分鐘后， 由于產(chǎn)生還原糖而引起與碘的顯色力下降，因而由 620 毫微米處所測(cè)得的碘吸光率減少，即表示酶活力的實(shí)際量度。用分光光度計(jì)測(cè)碘化反應(yīng)的顏色變化求得酶活力方法（Blue value ）一定量淀粉溶液中加入不同含量的酶溶液時(shí)，反應(yīng)經(jīng)過一定時(shí)間后根據(jù)顏色變化求得酶活力的方法（ Wohlgemuth method ）利用一定量時(shí)，根據(jù)反應(yīng)進(jìn)行到一定顏色時(shí)所需的時(shí)間來求得酶活力的方法（ Wohlgemuth improved method ）（ 3）測(cè)底物粘度下降的進(jìn)度來表示酶活力的方法因糊化后淀粉粘度很高， 經(jīng) -淀粉酶作用會(huì)迅速稀化而使粘度下降， 用粘度計(jì)測(cè)定糊化淀粉粘度下降速度可以間

10、接地知道該酶的活力。三、 -淀粉酶（一） -淀粉酶的定義及系統(tǒng)命名1、定義對(duì)淀粉分子，從非還原性未端開始以兩個(gè)葡萄糖單位順次切開麥芽糖的酶，屬于外切酶的一種，又稱糖化淀粉酶。-1， 4 糖苷鍵，生成2、系統(tǒng)名及代號(hào)系統(tǒng)命名為-1， 4 葡聚糖麥芽糖水解酶，代號(hào)。第 4 教學(xué)周第4 節(jié)（第1 次課）教 學(xué)基本內(nèi)容備注（二） -淀粉酶來源1、大多數(shù)高等植物，如小麥、大麥芽、甘薯和大豆等，這種酶較貴。 2、微生物，如巨大芽孢桿菌、球狀芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌、多粘芽孢桿菌等，來源豐富、較便宜。（三） -淀粉酶的作用1、當(dāng) -淀粉酶水解直鏈淀粉時(shí)：（1）當(dāng)?shù)矸酆信紨?shù)個(gè)葡萄糖單位時(shí)，從淀粉的非還原性未端

11、成對(duì)水解-1， 4糖苷鍵而最終產(chǎn)物是麥芽糖；（2）當(dāng)?shù)矸酆衅鏀?shù)個(gè)葡萄糖單位時(shí)，從淀粉的非還原性未端成對(duì)水解-1， 4糖苷鍵而最終產(chǎn)物是麥芽糖、麥芽三糖和葡萄糖。2、 -淀粉酶作用于支鏈淀粉時(shí) :從淀粉的非還原性未端成對(duì)水解-1， 4 糖苷鍵，但不能切斷 -1， 6糖苷鍵，也不能繞過 -1，6 糖苷鍵繼續(xù)水解。 因此最終產(chǎn)物中主要有 構(gòu)型的麥芽糖和 -極限糊精。（四） -淀粉酶的特性1、 -淀粉酶分子量不同來源的-淀粉酶其分子量不同。甘薯的-淀粉酶分子量為152,000，遠(yuǎn)高于-淀粉酶的50,000，蠟狀芽孢桿菌為35,000，遠(yuǎn)高于植物-淀粉酶。2、 -淀粉酶的分子結(jié)構(gòu)特征（ 1） -淀粉酶

12、分子中巰基 (-SH) 是酶活力表現(xiàn)所必需的。（ 2） -淀粉酶和巰基試劑，如對(duì) -氯汞苯甲酸鹽（ pCMB ）、 N-乙基蘋果酰胺起作用或者氧化作用都會(huì)使酶失活。（五）影響 -淀粉酶活性的因素1、溫度對(duì) -淀粉酶穩(wěn)定性的影響（1）不同來源的-淀粉酶最適溫度不同大麥芽 -淀粉酶可以用于60或稍高的溫度下進(jìn)行糖化，而蠟狀芽抱桿菌最適作用溫度為50左右。（2）不同來源的-淀粉酶熱穩(wěn)定性不同在 65， pH5.5 時(shí)加熱 30 分鐘 ,可使大豆 -淀粉酶的活力損失50，而在-淀粉酶70加熱30 分鐘可使酶完全失活。當(dāng)甘薯 -淀粉酶處在天然狀態(tài)時(shí)，加熱到 60 65，酶活力仍然沒有顯著的損失，然而在使

13、用結(jié)晶的甘薯 -淀粉酶水解淀粉時(shí)，所采取的溫度僅為35。2、pH 對(duì) -淀粉酶穩(wěn)定性的影響（1）不同來源的-淀粉酶，其最適pH 范圍不同。植物來源 -淀粉酶最適pH 范圍一般在5 6，而微生物來源的-淀粉酶的最適pH 則為 7 左右。（2）不同來源的-淀粉酶，其pH 穩(wěn)定性不同。植物 -淀粉酶在20 pH4以外，特別是在酸性一側(cè)，大豆一pH8 范圍內(nèi)至少可以穩(wěn)定-淀粉酶比小麥和大麥芽的24 小時(shí)，在此pH 范圍-淀粉酶較為穩(wěn)定。第 4 教學(xué)周第4 節(jié)（第 1 次課）教學(xué)基本內(nèi)容備注3、 淀粉酶活性保護(hù)和及抑制劑（ 1）保護(hù)劑血清蛋白、還原型谷胱甘肽或半胱氨酸，可以防止酶失活；（ 2）抑制劑Cu

14、2+和 Hg2+能強(qiáng)烈地抑制酶的活力；（ 3）競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑環(huán)狀糊精和麥芽糖是酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。（六） 淀粉酶的活力測(cè)定測(cè)定 淀粉酶活力可以測(cè)定反應(yīng)中麥芽糖形成的速度來表示，可用3， 5二硝基水楊酸、鐵氰化鉀或堿性銅鹽溶液測(cè)還原基團(tuán)的形成速度來表示。原理：根據(jù) 淀粉酶的作用特點(diǎn)，在反應(yīng)初期，體系中麥芽糖含量迅速增加，還原力加大，而淀粉的粘度及遇碘呈色力下降速度慢。因此，可用3， 5 二硝基水楊酸、鐵氰化鉀或堿性銅鹽溶液測(cè)定還原基團(tuán)的形成速度。四、葡萄糖淀粉酶 (Glucoamylase）（一）定義及系統(tǒng)命名1、定義既能水解 -1，4 糖苷鍵，又能水解 -1,6 糖苷鍵或 -1,3 糖苷鍵，生成葡

15、萄糖的酶，屬于一種外切酶，也稱糖化酶。2、系統(tǒng)命名及代號(hào)系統(tǒng)命名名稱為-1， 4 葡聚糖葡萄糖水解酶（Exo-1,4- -D-glucosidase) ，代號(hào)EC。（二）葡萄糖淀粉酶來源主要由黑曲霉或根霉中制得。（三）葡萄糖淀粉酶的作用1、能水解 -1,4 糖苷鍵從淀粉的非還原未端依次切斷-1,4 糖苷鍵，生成葡萄糖，且產(chǎn)物具有構(gòu)型。2、能水解 -1,6 糖苷鍵或 -1,3 糖苷鍵葡萄糖淀粉酶水解-1,6 糖苷鍵的前提是必須在只有一個(gè)-1,6 鍵的 C6 位葡萄糖還原性末端結(jié)合著其它的葡萄糖單位。因此，該酶能切斷潘糖、普魯蘭、-極限糊精、 63-葡萄糖三基異麥芽糖等分子中的-1,6 鍵。萄糖淀

16、粉酶不能切斷異麥芽糖、異麥芽三糖、異潘糖、及63-異麥芽三基麥芽糖中的 -1,6 鍵。（四）葡聚糖淀粉酶的特性1、分子量： 60,000 100,000；2、分子特征：酶的糖類部分含有甘露糖、葡萄糖、半乳糖及糖醛酸。（五）影響葡萄糖淀粉酶活性的因素1、溫度對(duì)葡萄糖淀粉酶作用的影響。對(duì)溫度的穩(wěn)定范圍為40 65，最適溫度為58 60。第 4 教學(xué)周第4 節(jié)（第1 次課）教 學(xué)基本內(nèi)容備注2、pH 對(duì)葡萄糖淀粉酶作用的影響。對(duì) pH 穩(wěn)定范圍為 3.05.5，而最適 pH 范圍為 4.0 4.5。3、轉(zhuǎn)苷酶或蛋白酶降低葡萄糖淀粉酶對(duì)溫度、pH 穩(wěn)定性。酶制劑中所含的轉(zhuǎn)苷酶及蛋白酶能切斷葡萄糖淀粉酶

17、分子中糖肽，降低其分子量，使酶的 pH 穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性均有所下降，且酶對(duì)底物的水解能力也降低。4、鈣離子可提高葡萄糖淀粉酶的熱穩(wěn)定性及堿變性的穩(wěn)定性。5、大部分重金屬，如銅、銀、汞、鉛等對(duì)該酶產(chǎn)生抑制作用。第 4 教學(xué)周第4 節(jié)（第 1 次課）復(fù)習(xí)思考題1. 什么是酶？它在生命活動(dòng)過程中起何重要作用？2. 酶與一般催化劑比較，其催化作用有何特點(diǎn)？3. 什么是結(jié)合蛋白酶？什么是酶蛋白、輔酶、輔基和全酶？舉例說明酶蛋白、輔酶(基 )在酶促反應(yīng)中的作用。其它內(nèi)容：作業(yè)：1.什么是酶？它在食品工業(yè)中起何重要作用？2.酶蛋白和蛋白酶有何區(qū)別？參考文獻(xiàn)：1.教材：于國(guó)萍、遲玉潔酶及其在食品中應(yīng)用哈爾濱工程大學(xué)出版社20002.參考書：1 王璋 . 食品酶學(xué)，北京：輕工業(yè)出版社，19902 杜克生 . 食品生物化學(xué)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20023 彭志英 . 食品酶學(xué)導(dǎo)論，北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2002教學(xué)后記：1在討論酶的基本概念時(shí)，特別需強(qiáng)調(diào)其化學(xué)本質(zhì)不再是以往單一的蛋白質(zhì)了。因現(xiàn)已證明可作為酶而具有催化功能的不僅是蛋白質(zhì)，還有一些核酸也具有催