第三章酶工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用ppt【PPT-推薦】

1、第第 三三 章章 酶工程及其在食品工業(yè)中酶工程及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用的應(yīng)用酶的概念酶的概念 目前將生物催化劑分為兩類目前將生物催化劑分為兩類酶酶 、 核酶（核酶（脫氧核酶）脫氧核酶）n 酶是一類由活細(xì)胞產(chǎn)生的，酶是一類由活細(xì)胞產(chǎn)生的，對(duì)其特異底物對(duì)其特異底物具有高效催化作用的具有高效催化作用的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。 公元前兩千多年，我國(guó)已有釀酒記載。公元前兩千多年，我國(guó)已有釀酒記載。 一百余年前，一百余年前，Pasteur認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動(dòng)的認(rèn)為發(fā)酵是酵母細(xì)胞生命活動(dòng)的結(jié)果。結(jié)果。 1877年，年，Kuhne首次提出首次提出Enzyme一詞。一詞。 1897年，年，Buchner兄弟用不含細(xì)

2、胞的酵母提取液，實(shí)現(xiàn)兄弟用不含細(xì)胞的酵母提取液，實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵。了發(fā)酵。 1926年，年，Sumner首次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶。首次從刀豆中提純出脲酶結(jié)晶。 1982年，年，Cech首次發(fā)現(xiàn)首次發(fā)現(xiàn)RNA也具有酶的催化活性，提也具有酶的催化活性，提出出核酶核酶(ribozyme)的概念。的概念。 1995年，年，Jack W.Szostak研究室首先報(bào)道了具有研究室首先報(bào)道了具有DNA連連接酶活性接酶活性DNA片段，稱為片段，稱為脫氧核酶脫氧核酶(deoxyribozyme)。酶與生命活動(dòng)密切相關(guān)酶與生命活動(dòng)密切相關(guān)n所有生命活動(dòng)或過(guò)程都需要酶的參與所有生命活動(dòng)或過(guò)程都需要酶的參與（1 1）執(zhí)行

3、具體生理機(jī)能）執(zhí)行具體生理機(jī)能（2 2）降解大分子）降解大分子（3 3）協(xié)同激素起信號(hào)轉(zhuǎn)化、傳遞、放大作用）協(xié)同激素起信號(hào)轉(zhuǎn)化、傳遞、放大作用（4 4）催化代謝反應(yīng)）催化代謝反應(yīng)n酶的組成和分布是生物進(jìn)化與組織功能分化的酶的組成和分布是生物進(jìn)化與組織功能分化的基礎(chǔ)基礎(chǔ)n在生物進(jìn)化過(guò)程中形成了從酶的合成到酶的結(jié)在生物進(jìn)化過(guò)程中形成了從酶的合成到酶的結(jié)構(gòu)和活性各種水平的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。構(gòu)和活性各種水平的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。（一）結(jié)構(gòu)組成（一）結(jié)構(gòu)組成僅含氨基酸組分僅含氨基酸組分的酶稱為的酶稱為單純酶單純酶有些酶其分子結(jié)構(gòu)僅由氨基酸組成，沒(méi)有輔有些酶其分子結(jié)構(gòu)僅由氨基酸組成，沒(méi)有輔助因子。這類酶稱為助因子。這類酶稱

4、為單純酶單純酶（simple enzyme）。）。如脲酶、一些蛋白酶、淀粉酶、酯酶和核糖如脲酶、一些蛋白酶、淀粉酶、酯酶和核糖核酸酶等。核酸酶等。一、一、 酶的分子組成酶的分子組成（二）結(jié)構(gòu)組成中既含氨基酸組分又含非氨（二）結(jié)構(gòu)組成中既含氨基酸組分又含非氨基酸組分的酶稱為基酸組分的酶稱為結(jié)合酶結(jié)合酶結(jié)合酶結(jié)合酶（conjugated enzyme）是除了在其組）是除了在其組成中含有由氨基酸組成的蛋白質(zhì)部分外，還含有成中含有由氨基酸組成的蛋白質(zhì)部分外，還含有非蛋白質(zhì)部分非蛋白質(zhì)部分蛋白質(zhì)部分：酶蛋白蛋白質(zhì)部分：酶蛋白 ( (apoenzyme)輔助因子輔助因子(cofactor) 金屬離子金屬離

5、子小分子有機(jī)化合物小分子有機(jī)化合物全酶全酶(holoenzyme)決定反應(yīng)的特異性及其催化機(jī)制決定反應(yīng)的特異性及其催化機(jī)制決定反應(yīng)的性決定反應(yīng)的性質(zhì)和反應(yīng)類型質(zhì)和反應(yīng)類型輔助因子分類輔助因子分類（按其與酶蛋白結(jié)合的緊密程度）（按其與酶蛋白結(jié)合的緊密程度） 輔酶輔酶 (coenzyme):與酶蛋白結(jié)合與酶蛋白結(jié)合疏松，可用疏松，可用透析或超濾的透析或超濾的方法除去。方法除去。 輔基輔基 (prosthetic group):與酶蛋白結(jié)合與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用緊密，不能用透析或超透析或超濾的方法除去濾的方法除去。二、酶的活性中心二、酶的活性中心必需基團(tuán)必需基團(tuán)(essential group)酶

6、分子中氨基酸殘酶分子中氨基酸殘基側(cè)鏈的化學(xué)基團(tuán)中，基側(cè)鏈的化學(xué)基團(tuán)中，一些與酶活性密切相關(guān)一些與酶活性密切相關(guān)的化學(xué)基團(tuán)。的化學(xué)基團(tuán)。常見的必需基團(tuán)常見的必需基團(tuán)Ser-OHSer-OHHis-His-咪唑基咪唑基Cys-SHCys-SHAspAsp、Glu-COOHGlu-COOH或稱活性部位或稱活性部位(active site)，指必需基團(tuán)指必需基團(tuán)在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，組成具有特定空間在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，組成具有特定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域，能與底物特異結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的區(qū)域，能與底物特異結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物?；癁楫a(chǎn)物。酶的活性中心酶的活性中心(active center)活性中心內(nèi)的必需基

7、團(tuán)活性中心內(nèi)的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)binding group催化基團(tuán)催化基團(tuán)(catalytic group)催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物催化底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物 位于活性中心以外，維持酶活性中心應(yīng)有位于活性中心以外，維持酶活性中心應(yīng)有的空間構(gòu)象所必需。的空間構(gòu)象所必需?；钚灾行耐獾谋匦杌鶊F(tuán)活性中心外的必需基團(tuán)底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基團(tuán)的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán)催化基團(tuán) 活性中心活性中心 酶的催化特性酶的催化特性1 1、與一般催化劑的共性、與一般催化劑的共性2 2、作為生物催化劑的特性、作為生物催化劑的特性 1 1、與一般催化劑的共性、與一般催化劑的共性 （1）用量少；效率高；

8、反應(yīng)前后質(zhì)和量不變）用量少；效率高；反應(yīng)前后質(zhì)和量不變 （2）加速化學(xué)反應(yīng)的速度，不改變反應(yīng)的平衡）加速化學(xué)反應(yīng)的速度，不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)點(diǎn) (3)(3) 不不能夠觸發(fā)熱力學(xué)上不能進(jìn)行的反應(yīng)。能夠觸發(fā)熱力學(xué)上不能進(jìn)行的反應(yīng)。（4）催化可逆反應(yīng)的酶對(duì)正反應(yīng)、逆反應(yīng)都有）催化可逆反應(yīng)的酶對(duì)正反應(yīng)、逆反應(yīng)都有催化作用催化作用（5）降低反應(yīng)的活化能。）降低反應(yīng)的活化能。（一）（一）高度的催化效率高度的催化效率（二）高度的特異性（二）高度的特異性（三）（三）可調(diào)節(jié)性可調(diào)節(jié)性2 2、作為生物催化劑的特性作為生物催化劑的特性二酶的分類：二酶的分類： 1氧化還原酶 2轉(zhuǎn)移酶 3水解酶 4裂合酶 5異構(gòu)酶 6連

9、接酶（合成酶） 7核酸酶（催化核酸）1氧化還原酶 (Oxidoreductase) 包括脫氫酶(Dehydrogenase) 、氧化酶(Oxidase) 、過(guò)氧化物酶、氧合酶、細(xì)胞色素氧化酶等CH3CHCOOHOHNAD+H+CH3CCOOHONADH2轉(zhuǎn)移酶(Transferase) 包括酮醛基轉(zhuǎn)移酶、?；D(zhuǎn)移酶、糖苷基轉(zhuǎn)包括酮醛基轉(zhuǎn)移酶、酰基轉(zhuǎn)移酶、糖苷基轉(zhuǎn)移酶、含氮基轉(zhuǎn)移酶等移酶、含氮基轉(zhuǎn)移酶等CH3CHCOOHNH2HOOCCH2CH2CCOOHOHOOCCH2CH2CHCOOHNH2CH3CCOOHO3水解酶(Hydrolase) 脂肪酶、糖苷酶、肽酶等，水解酶一般不需輔酶H2OCO

10、OCH2CH3RRCOOHCH3CH2OH4裂合酶(Lyase) 這類酶可脫去底物上某一基團(tuán)留下雙鍵，或可相反地在雙鍵處加入某一基團(tuán)。HOOCCH=CHCOOHH2OHOOCCH2CHCOOHOH5異構(gòu)酶(Isomerase) 此類酶為生物代謝需要對(duì)某些物質(zhì)進(jìn)行分子異構(gòu)化，分別進(jìn)行外消旋、差向異構(gòu)、順?lè)串悩?gòu)等6連接酶（合成酶） 這類酶關(guān)系很多生命物質(zhì)的合成，其特點(diǎn)是需要這類酶關(guān)系很多生命物質(zhì)的合成，其特點(diǎn)是需要三磷酸腺苷等高能磷酸酯作為結(jié)合能源，有的還三磷酸腺苷等高能磷酸酯作為結(jié)合能源，有的還需金屬離子輔助因子。分別形成需金屬離子輔助因子。分別形成C-OC-O鍵（與蛋白鍵（與蛋白質(zhì)合成有關(guān)）、

11、質(zhì)合成有關(guān)）、C-SC-S鍵（與脂肪酸合成有關(guān)）、鍵（與脂肪酸合成有關(guān)）、C-CC-C鍵和磷酸酯鍵。鍵和磷酸酯鍵。 7.核酸酶（催化核酸） 核酸酶是唯一的非蛋白酶。它是一類特殊的核酸酶是唯一的非蛋白酶。它是一類特殊的RNARNA，能夠催化能夠催化RNARNA分子中的磷酸酯鍵的水解及其逆反應(yīng)分子中的磷酸酯鍵的水解及其逆反應(yīng)。酶用于生物催化的概況類別類別占總酶比例占總酶比例% %利用率利用率% %水解酶水解酶 hydrolases2665氧化還原酶氧化還原酶oxidoreductases2725轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶 transferases245裂合酶裂合酶 lyases125異構(gòu)酶異構(gòu)酶 isomera

12、ses51連接酶連接酶 ligases61酶與底物的結(jié)合模型 a 鎖和鑰匙模型 b 誘導(dǎo)鍥合模型 2 關(guān)于酶與底物分子結(jié)合的假說(shuō)（1）.中間絡(luò)合物學(xué)說(shuō)：底物先與酶結(jié)合成不穩(wěn)定的中間絡(luò)合物，然后再分解釋放出酶與底物證實(shí)：H2O2 + 過(guò)氧化物酶過(guò)氧化物酶 （H2O2 過(guò)氧化物過(guò)氧化物酶）酶） （ 褐色）褐色） （ 紅色）紅色） 645587548498nm 561550nm（H2O2 過(guò)氧化物酶）過(guò)氧化物酶）+ AH2 過(guò)氧化物酶過(guò)氧化物酶 + A + 2H2O （ 紅色）紅色） （ 褐褐色）色） （2）鎖鑰匙學(xué)說(shuō)：）鎖鑰匙學(xué)說(shuō)：1890年年Fisher提出。提出。 該學(xué)說(shuō)認(rèn)為酶的天然構(gòu)象是剛性

13、的，如果底物分子結(jié)構(gòu)上存在著微小的差別，就不能契入酶分子中，從而不能被酶催化。（3）誘導(dǎo)契合假說(shuō)）誘導(dǎo)契合假說(shuō):Koshland提出提出 當(dāng)酶分子與底物接近時(shí)，酶蛋白受底物分子的誘導(dǎo)，其構(gòu)象發(fā)生了有利于底物結(jié)合的變化，酶與底物在此基礎(chǔ)上互補(bǔ)楔合，進(jìn)行反應(yīng)。一、酶工程的概念一、酶工程的概念 酶工程酶工程: :酶的大批量生產(chǎn)以及利用酶的催化作用酶的大批量生產(chǎn)以及利用酶的催化作用, ,借助借助工程技術(shù)手段進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化工程技術(shù)手段進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化, ,生產(chǎn)人們所需要產(chǎn)品的技生產(chǎn)人們所需要產(chǎn)品的技術(shù)。術(shù)。 酶工程與發(fā)酵工程、基因工程、細(xì)胞工程的關(guān)系酶工程與發(fā)酵工程、基因工程、細(xì)胞工程的關(guān)系 二、酶工程的內(nèi)容

14、二、酶工程的內(nèi)容 根據(jù)酶工程研究和解決問(wèn)題的手段不同，將酶工程分根據(jù)酶工程研究和解決問(wèn)題的手段不同，將酶工程分為為化學(xué)酶工程和生物酶工程化學(xué)酶工程和生物酶工程。 （一）（一）化學(xué)酶工程化學(xué)酶工程亦稱初級(jí)酶工程，亦稱初級(jí)酶工程，指自然酶、化學(xué)修飾酶、固定化酶及化學(xué)人工酶指自然酶、化學(xué)修飾酶、固定化酶及化學(xué)人工酶的研究和應(yīng)用。的研究和應(yīng)用。 （二）生物酶工程（二）生物酶工程 生物酶工程主要包括三個(gè)方面：生物酶工程主要包括三個(gè)方面：一是用基因工程技術(shù)大量生產(chǎn)酶是用基因工程技術(shù)大量生產(chǎn)酶( (克隆酶克隆酶) )，二是修飾酶基因產(chǎn)生遺傳修飾酶二是修飾酶基因產(chǎn)生遺傳修飾酶( (突變酶突變酶) )，三是設(shè)計(jì)

15、新酶基因，合成自然界不曾有的酶三是設(shè)計(jì)新酶基因，合成自然界不曾有的酶( (新酶新酶) )當(dāng)前酶工程的主要任務(wù)是：當(dāng)前酶工程的主要任務(wù)是：研制分解纖維素和木質(zhì)素的酶、使低分子有機(jī)物聚研制分解纖維素和木質(zhì)素的酶、使低分子有機(jī)物聚合的酶、檢測(cè)用酶、能分解有毒物質(zhì)的酶及廢物綜合合的酶、檢測(cè)用酶、能分解有毒物質(zhì)的酶及廢物綜合利用酶。利用酶。利用基因工程技術(shù)開發(fā)新酶品種和提高酶產(chǎn)量。利用基因工程技術(shù)開發(fā)新酶品種和提高酶產(chǎn)量。固定化酶和細(xì)胞、固定化多酶體系及輔因子再生體固定化酶和細(xì)胞、固定化多酶體系及輔因子再生體系，特定生物反應(yīng)的研究和應(yīng)用。系，特定生物反應(yīng)的研究和應(yīng)用。用微生物和動(dòng)植物組織研究生物傳感器。

16、用微生物和動(dòng)植物組織研究生物傳感器。非水系統(tǒng)的反應(yīng)技術(shù)，酶分子的修飾與改造以及酶非水系統(tǒng)的反應(yīng)技術(shù)，酶分子的修飾與改造以及酶型高效催化劑的人工合成研究。型高效催化劑的人工合成研究。 第三部分第三部分 食品酶的生產(chǎn)與分離純化食品酶的生產(chǎn)與分離純化 一、酶的生產(chǎn)一、酶的生產(chǎn) 獲得酶制劑的方法有獲得酶制劑的方法有: :化學(xué)合成化學(xué)合成從生物體內(nèi)直接提取分離從生物體內(nèi)直接提取分離 目前酶的生產(chǎn)主要以微生物為原料。目前酶的生產(chǎn)主要以微生物為原料。（一）對(duì)酶生產(chǎn)菌的要求（一）對(duì)酶生產(chǎn)菌的要求 1 1、不能是致病菌。、不能是致病菌?？捎糜谑称返挠锌莶菅挎邨U菌、黑曲霉、米曲霉、啤酒酵可用于食品的有枯草芽孢桿菌

17、、黑曲霉、米曲霉、啤酒酵母等母等 2 2、不易退化，不易感染噬菌體。、不易退化，不易感染噬菌體。 3 3、產(chǎn)酶量高，而且最好產(chǎn)生胞外酶。、產(chǎn)酶量高，而且最好產(chǎn)生胞外酶。 4 4、能利用廉價(jià)的原料，發(fā)酵周期短，易培養(yǎng)。、能利用廉價(jià)的原料，發(fā)酵周期短，易培養(yǎng)。 生產(chǎn)菌種的獲得生產(chǎn)菌種的獲得: :除了從菌種保存機(jī)構(gòu)和有關(guān)部門獲得除了從菌種保存機(jī)構(gòu)和有關(guān)部門獲得外，一般都有要通過(guò)篩選得到。外，一般都有要通過(guò)篩選得到。篩選包括：菌樣采集、篩選包括：菌樣采集、菌種分離、純化和生產(chǎn)性能檢定。菌種分離、純化和生產(chǎn)性能檢定。 （三）（三）提高酶產(chǎn)量的方法提高酶產(chǎn)量的方法 在正常情況下，酶產(chǎn)量受其合成調(diào)節(jié)機(jī)制的調(diào)

18、控，在正常情況下，酶產(chǎn)量受其合成調(diào)節(jié)機(jī)制的調(diào)控，因此要提高酶產(chǎn)量就必須因此要提高酶產(chǎn)量就必須打破這種調(diào)控機(jī)制。打破這種調(diào)控機(jī)制。 酶合成調(diào)節(jié)控制能保證機(jī)體最經(jīng)濟(jì)有效地將體內(nèi)酶合成調(diào)節(jié)控制能保證機(jī)體最經(jīng)濟(jì)有效地將體內(nèi)原料和能量用于合成生命活動(dòng)最需要的物質(zhì)，但是人原料和能量用于合成生命活動(dòng)最需要的物質(zhì)，但是人們?yōu)榱诵枰鼓承┟复罅亢铣删捅仨毚蚱七@種調(diào)節(jié)機(jī)們?yōu)榱诵枰鼓承┟复罅亢铣删捅仨毚蚱七@種調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。構(gòu)。 1 1、通過(guò)條件控制提高酶產(chǎn)量、通過(guò)條件控制提高酶產(chǎn)量 (1)(1)添加誘導(dǎo)物添加誘導(dǎo)物: :這種方法只適應(yīng)于誘導(dǎo)酶的合成。其這種方法只適應(yīng)于誘導(dǎo)酶的合成。其關(guān)鍵在于選擇適宜的誘導(dǎo)物及其濃度。

19、關(guān)鍵在于選擇適宜的誘導(dǎo)物及其濃度。誘導(dǎo)物：誘導(dǎo)物： 一是酶的作用底物，但有些底物并不一定是一是酶的作用底物，但有些底物并不一定是誘導(dǎo)物；誘導(dǎo)物；二是一些難以代謝的底物類似物。二是一些難以代謝的底物類似物。三是誘導(dǎo)物的前體物質(zhì)。三是誘導(dǎo)物的前體物質(zhì)。此外此外, ,對(duì)于參加分解代謝的胞外酶，它們的產(chǎn)對(duì)于參加分解代謝的胞外酶，它們的產(chǎn)物也往往行誘導(dǎo)作用，如纖維二糖誘導(dǎo)纖維素酶。物也往往行誘導(dǎo)作用，如纖維二糖誘導(dǎo)纖維素酶。 (2)降低阻遏物濃度降低阻遏物濃度:對(duì)于受分解代謝產(chǎn)物阻遏的酶，常采用直接限制碳源對(duì)于受分解代謝產(chǎn)物阻遏的酶，常采用直接限制碳源或相應(yīng)的生長(zhǎng)因子供應(yīng)。或相應(yīng)的生長(zhǎng)因子供應(yīng)。對(duì)于合成

20、代謝的酶解決尾產(chǎn)物阻遏的方法對(duì)于合成代謝的酶解決尾產(chǎn)物阻遏的方法l在培養(yǎng)基中添加尾產(chǎn)物類似物或尾產(chǎn)物形成的抑制在培養(yǎng)基中添加尾產(chǎn)物類似物或尾產(chǎn)物形成的抑制劑劑l采用營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株，限制其必須生長(zhǎng)因子的供應(yīng)采用營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株，限制其必須生長(zhǎng)因子的供應(yīng)u阻遏有兩種：分解代謝產(chǎn)物阻遏、尾產(chǎn)物阻遏阻遏有兩種：分解代謝產(chǎn)物阻遏、尾產(chǎn)物阻遏u分解代謝產(chǎn)物阻遏：當(dāng)細(xì)胞在容易利用的碳源（葡萄糖）上生分解代謝產(chǎn)物阻遏：當(dāng)細(xì)胞在容易利用的碳源（葡萄糖）上生長(zhǎng)時(shí)，有些酶特別是參與代謝的酶類的合成受阻。長(zhǎng)時(shí)，有些酶特別是參與代謝的酶類的合成受阻。u尾產(chǎn)物阻遏：有些酶當(dāng)它們的作用產(chǎn)物積累到一定濃度，并滿尾產(chǎn)物阻遏：有些

21、酶當(dāng)它們的作用產(chǎn)物積累到一定濃度，并滿足集體需要后，其合成就受阻。足集體需要后，其合成就受阻。2 2、通過(guò)基因突變提高酶產(chǎn)量、通過(guò)基因突變提高酶產(chǎn)量根據(jù)酶合成的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，要使酶產(chǎn)量因基因突變而提高，根據(jù)酶合成的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，要使酶產(chǎn)量因基因突變而提高，有兩種可能：有兩種可能：一是使誘導(dǎo)型變成組成型：即獲得的突變株在沒(méi)有誘一是使誘導(dǎo)型變成組成型：即獲得的突變株在沒(méi)有誘導(dǎo)物存在的條件下酶產(chǎn)量達(dá)誘導(dǎo)的水平；導(dǎo)物存在的條件下酶產(chǎn)量達(dá)誘導(dǎo)的水平；二是使阻遏型變?yōu)槿プ瓒粜停杭传@得的突變株在引起二是使阻遏型變?yōu)槿プ瓒粜停杭传@得的突變株在引起阻遏的條件下，酶產(chǎn)量達(dá)到無(wú)阻遏的水平。阻遏的條件下，酶產(chǎn)量達(dá)到無(wú)阻遏的水

22、平。 方法方法： 物理：紫外線、物理：紫外線、X-射線射線化學(xué)：化學(xué)：5-溴代尿嘧啶、亞硝酸等溴代尿嘧啶、亞硝酸等基因突變基因突變？基因重組？基因重組？3 3、其他提高酶產(chǎn)量的方法、其他提高酶產(chǎn)量的方法(1)(1)添加表面活性劑：添加表面活性劑： 人們發(fā)現(xiàn)許多表面活性劑能提高酶的產(chǎn)量，特別人們發(fā)現(xiàn)許多表面活性劑能提高酶的產(chǎn)量，特別有利于霉菌胞外酶的生產(chǎn)，而且它們對(duì)菌和酶沒(méi)有專有利于霉菌胞外酶的生產(chǎn)，而且它們對(duì)菌和酶沒(méi)有專一性，通常用的是非離子型表面活性劑如一性，通常用的是非離子型表面活性劑如Tween80Tween80、TritomX-100TritomX-100等。等。 目前認(rèn)為，表面活性劑

23、可能是提高了細(xì)胞膜的透目前認(rèn)為，表面活性劑可能是提高了細(xì)胞膜的透性，有助于打破細(xì)胞內(nèi)酶合成的性，有助于打破細(xì)胞內(nèi)酶合成的“反饋平衡反饋平衡”。 (2)(2)其他產(chǎn)酶促進(jìn)劑：其他產(chǎn)酶促進(jìn)劑：有時(shí)添加其他一些物質(zhì)也能提有時(shí)添加其他一些物質(zhì)也能提高酶的產(chǎn)量。如枯青霉培養(yǎng)基中添加植酸鈣鎂，可使高酶的產(chǎn)量。如枯青霉培養(yǎng)基中添加植酸鈣鎂，可使5-P-5-P-二酯酶產(chǎn)量增加二酯酶產(chǎn)量增加10-2010-20倍。倍。 (3)(3)通過(guò)基因重組提高酶的產(chǎn)量通過(guò)基因重組提高酶的產(chǎn)量： 二、酶的分離純化（二、酶的分離純化（P37） 酶的分離純化包括三個(gè)基本的環(huán)節(jié)：酶的分離純化包括三個(gè)基本的環(huán)節(jié)：抽提：即把酶從材料轉(zhuǎn)

24、入溶劑中制成酶溶液；抽提：即把酶從材料轉(zhuǎn)入溶劑中制成酶溶液；純化：即把雜質(zhì)從酶溶液中除掉或從酶溶液中把酶純化：即把雜質(zhì)從酶溶液中除掉或從酶溶液中把酶分離出來(lái)；分離出來(lái)；制劑：即將酶制成各種劑型。制劑：即將酶制成各種劑型。 三、酶與細(xì)胞固定化三、酶與細(xì)胞固定化從從2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代起，固定化酶研究的發(fā)展很年代起，固定化酶研究的發(fā)展很快。初期，人們集中于各種制備方法的研究，快。初期，人們集中于各種制備方法的研究，近年，人們的注意力已開始轉(zhuǎn)向固定化酶和近年，人們的注意力已開始轉(zhuǎn)向固定化酶和固定化細(xì)胞在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、化學(xué)分析、親和固定化細(xì)胞在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、化學(xué)分析、親和層析和環(huán)境保護(hù)、能源開發(fā)以

25、及理論研究等層析和環(huán)境保護(hù)、能源開發(fā)以及理論研究等方面的應(yīng)用研究。方面的應(yīng)用研究。 固定化酶：固定化酶：指經(jīng)過(guò)一定改造后被限制在一定指經(jīng)過(guò)一定改造后被限制在一定的空間內(nèi)，能模擬體內(nèi)酶的作用方式，并可反的空間內(nèi)，能模擬體內(nèi)酶的作用方式，并可反復(fù)連續(xù)地進(jìn)行有效催化反應(yīng)的酶。固定化酶又復(fù)連續(xù)地進(jìn)行有效催化反應(yīng)的酶。固定化酶又稱固相酶。稱固相酶。固定化技術(shù)：固定化技術(shù)：是通過(guò)化學(xué)或物理等手段將酶是通過(guò)化學(xué)或物理等手段將酶分子束縛起來(lái)供重復(fù)使用的技術(shù)分子束縛起來(lái)供重復(fù)使用的技術(shù) （一）為什么要固定化酶（一）為什么要固定化酶（二）酶固定化的優(yōu)缺點(diǎn)（二）酶固定化的優(yōu)缺點(diǎn)（三）酶的固定化方法（三）酶的固定化方

26、法（四）固定化酶反應(yīng)器（四）固定化酶反應(yīng)器（一）為什么要固定化酶?jìng)鹘y(tǒng)酶（自由酶）催化反應(yīng)存在如下缺點(diǎn) 傳統(tǒng)酶催化反應(yīng)幾乎都在水溶液中進(jìn)行，只能一次性使用，難以回收 酶與產(chǎn)物混合，增加產(chǎn)物分離和純化難度 溶液中酶的穩(wěn)定性差，容易變形和失活。 而將酶固定化能夠克服這些缺點(diǎn)。 相對(duì)于酶直接加入至溶液中，通常將固定化酶的制備過(guò)程稱為酶的固定化。該項(xiàng)技術(shù)于20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的，1971年第一屆國(guó)際酶工程會(huì)議正式建議采用固定化酶的名稱。（二）酶固定化的優(yōu)缺點(diǎn)1、酶固定化的優(yōu)點(diǎn)：固定化酶最大的特點(diǎn)就是既有生物催化劑的功能，又有固相催化劑的特點(diǎn)： 可以重復(fù)使用，在大多數(shù)情況下，穩(wěn)定性明顯提高 催化后，酶

27、與底物容易分開，產(chǎn)物易于分離純化，質(zhì)量提高 反應(yīng)條件易于控制，可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)的連續(xù)化和自動(dòng)控制 酶的利用效率高了，單位酶量催化的底物濃度增加，而酶量減少 更適合于多酶催化反應(yīng)2、固定化酶的缺點(diǎn) 存在著酶失活現(xiàn)象，尤其是共價(jià)法固定 消耗固定化材料，增加成本 酶被固定到載體后將增加底物和產(chǎn)物的傳質(zhì)阻力 以此，考慮固定化酶的優(yōu)缺點(diǎn)，在工業(yè)采用固定化還是液態(tài)的，應(yīng)該根據(jù)具體情況分析而定。1、酶的固定方法酶的固定方法 酶酶的固定方法有的固定方法有四種：四種：吸附法吸附法共價(jià)鍵結(jié)合法共價(jià)鍵結(jié)合法交聯(lián)法交聯(lián)法包埋法包埋法 （一）（一）吸附法吸附法吸附法分為吸附法分為物理吸附法物理吸附法和和離子吸附法離子吸附法。

28、 1、物理吸附法、物理吸附法通過(guò)氫鍵等物理作用，將酶固定在通過(guò)氫鍵等物理作用，將酶固定在水不溶載體上水不溶載體上的方法。的方法。 常用的載體常用的載體無(wú)機(jī)吸附劑：如高嶺土、硅藻土、硅膠、磷酸鈣膠、無(wú)機(jī)吸附劑：如高嶺土、硅藻土、硅膠、磷酸鈣膠、微孔玻璃等。無(wú)機(jī)吸附劑吸附容量低，一般小于微孔玻璃等。無(wú)機(jī)吸附劑吸附容量低，一般小于1mg1mg蛋蛋白白/g/g吸附劑，還易發(fā)生解吸。吸附劑，還易發(fā)生解吸。有機(jī)吸附劑：如纖維素、骨膠原、賽璐玢、火棉膠等。有機(jī)吸附劑：如纖維素、骨膠原、賽璐玢、火棉膠等。吸附容量可達(dá)吸附容量可達(dá)70mg70mg蛋白蛋白/cm/cm2 2膜。膜。 物理吸附法制成的固定化酶，酶活

29、力損失少，但酶物理吸附法制成的固定化酶，酶活力損失少，但酶易脫落，實(shí)用價(jià)值小。易脫落，實(shí)用價(jià)值小。 2、離子吸附法離子吸附法將酶同含有將酶同含有離子交換基的水不溶性載體離子交換基的水不溶性載體相結(jié)合。相結(jié)合。操作簡(jiǎn)便操作簡(jiǎn)便, ,處理?xiàng)l件溫和，可以得到較多高活性的處理?xiàng)l件溫和，可以得到較多高活性的固定化酶固定化酶常用載體：常用載體：陰離子交換劑：陰離子交換劑：DEAE(DEAE(二乙氨基乙基二乙氨基乙基)-)-纖維素、纖維素、ECTEOLA-(ECTEOLA-(混合氨類混合氨類)-)-纖維素、纖維素、TEAE(TEAE(四乙氨基乙基四乙氨基乙基)- )- 纖維素、纖維素、DEAE-DEAE-葡

30、聚糖凝膠等；葡聚糖凝膠等；陽(yáng)離子交換劑：陽(yáng)離子交換劑：CM-CM-纖維素、纖維素纖維素、纖維素- -檸檬酸檸檬酸 （二）（二）包埋法包埋法將將聚合物單體聚合物單體和和酶溶液酶溶液混合，再借助于聚合促進(jìn)劑混合，再借助于聚合促進(jìn)劑( (包括交聯(lián)劑包括交聯(lián)劑) )的作用進(jìn)行聚合，使酶包埋于聚合物中的作用進(jìn)行聚合，使酶包埋于聚合物中以達(dá)到固定化。以達(dá)到固定化。此法由于酶分子僅僅是被包埋，故酶活力高，但此此法由于酶分子僅僅是被包埋，故酶活力高，但此法對(duì)作用于大分子底物不適宜。法對(duì)作用于大分子底物不適宜。 （三）共價(jià)結(jié)合法（三）共價(jià)結(jié)合法酶蛋白分子上官能團(tuán)和載體上的反應(yīng)基團(tuán)通過(guò)酶蛋白分子上官能團(tuán)和載體上的

31、反應(yīng)基團(tuán)通過(guò)化學(xué)價(jià)鍵化學(xué)價(jià)鍵形成不可逆的連接的方法形成不可逆的連接的方法 常用的載體包括天然高分子（纖維素、瓊脂糖、常用的載體包括天然高分子（纖維素、瓊脂糖、葡萄糖凝膠、膠原及其衍生物），合成高分子葡萄糖凝膠、膠原及其衍生物），合成高分子( (聚酰聚酰胺、聚丙烯酰胺、乙烯胺、聚丙烯酰胺、乙烯- -順丁烯二酸酐共聚物等順丁烯二酸酐共聚物等) )和和無(wú)機(jī)支持物（多孔玻璃、金屬氧化物等）。無(wú)機(jī)支持物（多孔玻璃、金屬氧化物等）。共價(jià)結(jié)合法制備的固定化酶共價(jià)結(jié)合法制備的固定化酶, ,酶和載體的連接鍵結(jié)酶和載體的連接鍵結(jié)合牢固合牢固, ,使用壽命長(zhǎng)，但制備過(guò)程中酶直接參與化學(xué)使用壽命長(zhǎng)，但制備過(guò)程中酶直接

32、參與化學(xué)反應(yīng)，常常引起酶蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致酶反應(yīng)，常常引起酶蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，導(dǎo)致酶活力的下降，活力的下降，往往需要嚴(yán)格控制操作條件才能獲得往往需要嚴(yán)格控制操作條件才能獲得活力較高的固定化酶?；盍^高的固定化酶。 （四）交聯(lián)法（四）交聯(lián)法利用利用雙雙/ /多功能試劑多功能試劑在酶分子間或酶與載體間，或酶在酶分子間或酶與載體間，或酶與惰性蛋白間進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，以制備固定化酶。與惰性蛋白間進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，以制備固定化酶。交聯(lián)劑：戊二醛、苯基二異硫氰酸酯、雙重交聯(lián)劑：戊二醛、苯基二異硫氰酸酯、雙重N N聯(lián)苯胺聯(lián)苯胺-2-2，2 2，- -二磺酸；甲異氰二磺酸；甲異氰-4-4-異硫氰等異硫氰等

33、交聯(lián)反應(yīng)可以發(fā)生在酶分子之間，也可以發(fā)生在酶交聯(lián)反應(yīng)可以發(fā)生在酶分子之間，也可以發(fā)生在酶分子內(nèi)部。分子內(nèi)部。酶濃度低發(fā)生在酶分子內(nèi)部，酶濃度高時(shí)分子間交酶濃度低發(fā)生在酶分子內(nèi)部，酶濃度高時(shí)分子間交聯(lián)比例上升形成固定化酶后往往為不溶態(tài)。聯(lián)比例上升形成固定化酶后往往為不溶態(tài)。 二、固定化酶的性質(zhì)二、固定化酶的性質(zhì) （一）固定化對(duì)酶反應(yīng)系統(tǒng)的影響（一）固定化對(duì)酶反應(yīng)系統(tǒng)的影響 構(gòu)象改變和立體屏蔽效應(yīng)構(gòu)象改變和立體屏蔽效應(yīng) 構(gòu)象改變：構(gòu)象改變：指酶在固定化過(guò)程中，酶與載體的相互指酶在固定化過(guò)程中，酶與載體的相互作用引起酶活性中心的作用引起酶活性中心的構(gòu)象發(fā)生變化構(gòu)象發(fā)生變化，從而導(dǎo)致酶活從而導(dǎo)致酶活性

34、下降性下降。這種效應(yīng)，通常出現(xiàn)于。這種效應(yīng)，通常出現(xiàn)于吸附法和共價(jià)偶聯(lián)法吸附法和共價(jià)偶聯(lián)法。立體屏蔽效應(yīng)：立體屏蔽效應(yīng)：由于載體的空間大小，或是由于固由于載體的空間大小，或是由于固定方法與位置的不同，對(duì)酶的活性中心造成空間障礙，定方法與位置的不同，對(duì)酶的活性中心造成空間障礙，底物與酶無(wú)法接觸，從而影響酶活性底物與酶無(wú)法接觸，從而影響酶活性。（二）（二）固定化對(duì)酶穩(wěn)定性的影響固定化對(duì)酶穩(wěn)定性的影響大多數(shù)酶在固定化以后，有大多數(shù)酶在固定化以后，有較高的穩(wěn)定性和較長(zhǎng)的有較高的穩(wěn)定性和較長(zhǎng)的有效壽命。效壽命。其原因是：其原因是：固定化增加了酶結(jié)構(gòu)的牢固性程度；固定化增加了酶結(jié)構(gòu)的牢固性程度；阻擋了不利

35、因素對(duì)酶的侵襲；阻擋了不利因素對(duì)酶的侵襲；限制了酶分子的相互作用。限制了酶分子的相互作用。 1 1、增加熱穩(wěn)定性、增加熱穩(wěn)定性2 2、增強(qiáng)對(duì)變劑性、抑制劑的抵抗能力、增強(qiáng)對(duì)變劑性、抑制劑的抵抗能力3 3、固定化減輕蛋白酶的破壞作用、固定化減輕蛋白酶的破壞作用4 4、半衰期延長(zhǎng)、半衰期延長(zhǎng) 第四部分第四部分 酶反應(yīng)器酶反應(yīng)器一、酶反應(yīng)器一、酶反應(yīng)器酶反應(yīng)器：利用游離酶、或固定化酶將底物轉(zhuǎn)酶反應(yīng)器：利用游離酶、或固定化酶將底物轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物化成產(chǎn)物的裝置的裝置。酶反應(yīng)器類型：酶反應(yīng)器類型：根據(jù)使用對(duì)象的不同，可以分為根據(jù)使用對(duì)象的不同，可以分為l游離酶反應(yīng)器游離酶反應(yīng)器l固定化酶反應(yīng)器固定化酶反應(yīng)器

36、（一）固定化酶反應(yīng)器的類型（一）固定化酶反應(yīng)器的類型 1 1、間歇式攪拌罐間歇式攪拌罐 2 2、連續(xù)式攪拌罐連續(xù)式攪拌罐 3 3、固定床反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器 （填充床反應(yīng)器）（填充床反應(yīng)器）4 4、 流化床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器 5 5、 膜型反應(yīng)器膜型反應(yīng)器 連續(xù)式攪拌罐連續(xù)式攪拌罐間歇式攪拌罐間歇式攪拌罐固定床反應(yīng)器固定床反應(yīng)器固定床反應(yīng)器固定床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器流化床反應(yīng)器特點(diǎn)：特點(diǎn)：酶的底物一次性加入反應(yīng)器，而產(chǎn)物一次性酶的底物一次性加入反應(yīng)器，而產(chǎn)物一次性取出，反應(yīng)完成，將固定化酶濾出，再轉(zhuǎn)入下一批取出，反應(yīng)完成，將固定化酶濾出，再轉(zhuǎn)入下一批反應(yīng)。反應(yīng)。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低

37、；由于攪拌使內(nèi)：反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)較低；由于攪拌使內(nèi)容物混合均勻；反應(yīng)溫度和容物混合均勻；反應(yīng)溫度和pHpH值易于控制；傳質(zhì)阻值易于控制；傳質(zhì)阻力小，反應(yīng)能迅速達(dá)到穩(wěn)態(tài)；能處理難溶底物或膠力小，反應(yīng)能迅速達(dá)到穩(wěn)態(tài)；能處理難溶底物或膠狀底物，適用于受底物抑制的酶反應(yīng)。狀底物，適用于受底物抑制的酶反應(yīng)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：反應(yīng)效率較低，容易造成酶失活，游離酶不反應(yīng)效率較低，容易造成酶失活，游離酶不能回收，操作麻煩，不適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。能回收，操作麻煩，不適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。 1、間歇式攪拌罐間歇式攪拌罐 2 2、連續(xù)式攪拌罐、連續(xù)式攪拌罐特點(diǎn)：特點(diǎn)：向反應(yīng)器投入固化酶和底物溶液，不斷攪向反應(yīng)器投入

38、固化酶和底物溶液，不斷攪拌，反應(yīng)達(dá)到平衡之后，再以恒定的流速補(bǔ)充新鮮拌，反應(yīng)達(dá)到平衡之后，再以恒定的流速補(bǔ)充新鮮底物溶液，以相同流速輸出反應(yīng)液。底物溶液，以相同流速輸出反應(yīng)液。優(yōu)點(diǎn)：該反應(yīng)器具有與優(yōu)點(diǎn)：該反應(yīng)器具有與間歇式攪拌罐間歇式攪拌罐同樣的優(yōu)點(diǎn)。同樣的優(yōu)點(diǎn)。此外，不需要將固定化酶濾出，因而操作較簡(jiǎn)便。此外，不需要將固定化酶濾出，因而操作較簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)：反應(yīng)效率較低，缺點(diǎn)：反應(yīng)效率較低，容易造成酶失活容易造成酶失活3 3、固定床反應(yīng)器、固定床反應(yīng)器特點(diǎn)：將固定化酶填充于反應(yīng)器內(nèi)，制成穩(wěn)定的固特點(diǎn)：將固定化酶填充于反應(yīng)器內(nèi)，制成穩(wěn)定的固定床。底物溶液以一定的方向和流速不斷地流進(jìn)固定定床。底物溶

39、液以一定的方向和流速不斷地流進(jìn)固定床，產(chǎn)物從固定床出口不斷地流出來(lái)。床，產(chǎn)物從固定床出口不斷地流出來(lái)。優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)效率較高；可以減少產(chǎn)物對(duì)酶的抑制作優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)效率較高；可以減少產(chǎn)物對(duì)酶的抑制作用；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易操作，適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。用；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易操作，適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。缺點(diǎn)：傳質(zhì)系數(shù)和傳熱系數(shù)較低；缺點(diǎn)：傳質(zhì)系數(shù)和傳熱系數(shù)較低；柱床不易堵塞；柱床不易堵塞；底物溶液必須在加壓下才能流入柱床內(nèi)；更換固定化底物溶液必須在加壓下才能流入柱床內(nèi)；更換固定化酶較麻煩。酶較麻煩。4 4、流化床反應(yīng)器、流化床反應(yīng)器特點(diǎn)：底物溶液以較大的流速，從反應(yīng)器底部向上特點(diǎn)：底物溶液以較大的流速，從反應(yīng)器底部

40、向上流過(guò)固定化酶柱床，從而使固定化酶顆粒始終處于流流過(guò)固定化酶柱床，從而使固定化酶顆粒始終處于流化化( (浮動(dòng)浮動(dòng)) )狀態(tài)。狀態(tài)。優(yōu)點(diǎn)：使反應(yīng)液混合比較充分，進(jìn)而使傳質(zhì)、傳熱優(yōu)點(diǎn)：使反應(yīng)液混合比較充分，進(jìn)而使傳質(zhì)、傳熱情況良好；對(duì)溫度和情況良好；對(duì)溫度和pHpH值的調(diào)控及氣體的供給都比較值的調(diào)控及氣體的供給都比較容易；柱床不易堵塞容易；柱床不易堵塞缺點(diǎn)：需要保持較大的流速，運(yùn)轉(zhuǎn)成本較高；固定缺點(diǎn)：需要保持較大的流速，運(yùn)轉(zhuǎn)成本較高；固定化酶處于流動(dòng)狀態(tài)，易使酶顆粒磨損；流化床的空隙化酶處于流動(dòng)狀態(tài)，易使酶顆粒磨損；流化床的空隙體積大，使酶濃度不高；底物溶液高速流動(dòng)，使固定體積大，使酶濃度不高；

41、底物溶液高速流動(dòng)，使固定化酶沖出反應(yīng)器外，從而降低了產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率?；笡_出反應(yīng)器外，從而降低了產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率。 5 5、膜型反應(yīng)器、膜型反應(yīng)器特點(diǎn)：由膜狀或板狀的固定化酶所組裝的反應(yīng)器，特點(diǎn)：由膜狀或板狀的固定化酶所組裝的反應(yīng)器，均稱膜型反應(yīng)器。均稱膜型反應(yīng)器。類型：類型：螺旋卷膜式反應(yīng)器；螺旋卷膜式反應(yīng)器；中空纖維膜式反應(yīng)器；超濾膜酶中空纖維膜式反應(yīng)器；超濾膜酶反應(yīng)器反應(yīng)器酶反應(yīng)器設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)：產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)酶反應(yīng)器設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)：產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量最高，生產(chǎn)成本最低量最高，生產(chǎn)成本最低評(píng)價(jià)酶反應(yīng)器優(yōu)劣的條件：生產(chǎn)能力大?。辉u(píng)價(jià)酶反應(yīng)器優(yōu)劣的條件：生產(chǎn)能力大?。划a(chǎn)品質(zhì)量高低產(chǎn)品質(zhì)量高低 酶工程在食

42、品工業(yè)中酶工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用的應(yīng)用 一、一、改進(jìn)果酒、果汁飲料的生產(chǎn)工藝改進(jìn)果酒、果汁飲料的生產(chǎn)工藝 橘苷酶可用于分解柑橘類果肉和果汁中的柚皮苷以橘苷酶可用于分解柑橘類果肉和果汁中的柚皮苷以除去苦味，橙皮苷酶可分解橙皮苷，有效防止柑橘類除去苦味，橙皮苷酶可分解橙皮苷，有效防止柑橘類罐頭食品出現(xiàn)白色渾濁，果膠酶可用于果酒、果汁的罐頭食品出現(xiàn)白色渾濁，果膠酶可用于果酒、果汁的澄清，纖維素酶可將傳統(tǒng)工藝中的果皮渣進(jìn)行綜合利澄清，纖維素酶可將傳統(tǒng)工藝中的果皮渣進(jìn)行綜合利用，促進(jìn)果汁的提取與澄清，提高可溶性固形物含量。用，促進(jìn)果汁的提取與澄清，提高可溶性固形物含量。目前已成功地將柑橘果皮渣酶解制取全

43、果飲料，其中目前已成功地將柑橘果皮渣酶解制取全果飲料，其中的纖維素經(jīng)纖維素酶水解后，可轉(zhuǎn)化為可溶性糖和低的纖維素經(jīng)纖維素酶水解后，可轉(zhuǎn)化為可溶性糖和低聚糖，構(gòu)成全果飲料中的膳食纖維，具有一定的醫(yī)療聚糖，構(gòu)成全果飲料中的膳食纖維，具有一定的醫(yī)療保健價(jià)值。保健價(jià)值。 果膠酶的應(yīng)用果膠酶的應(yīng)用 （一）（一）果汁提取果汁提取 蘋果汁要先用機(jī)械壓榨，然后離心獲得果汁，但果汁中蘋果汁要先用機(jī)械壓榨，然后離心獲得果汁，但果汁中仍然含較多的不溶性果膠而呈渾濁狀，通過(guò)外加酶制劑，仍然含較多的不溶性果膠而呈渾濁狀，通過(guò)外加酶制劑，即可澄清果汁。具體做法是在渾濁果汁內(nèi)加入果膠酶即可澄清果汁。具體做法是在渾濁果汁內(nèi)加

44、入果膠酶(PL)(PL)并輕輕攪拌，在酶作用下，不溶性果膠漸漸凝聚并輕輕攪拌，在酶作用下，不溶性果膠漸漸凝聚成絮狀物析出，從而可以獲得清澈的琥珀色蘋果汁。有成絮狀物析出，從而可以獲得清澈的琥珀色蘋果汁。有的蘋果因果肉柔軟難以壓出果汁，但添加果膠酶（的蘋果因果肉柔軟難以壓出果汁，但添加果膠酶（PLPL）能大大促進(jìn)果汁的提取?？梢栽诎压鈹嚢枘艽蟠蟠龠M(jìn)果汁的提取?？梢栽诎压鈹嚢?51530min30min后，直接添加后，直接添加0.040.04果膠酶，并于果膠酶，并于4545下處理下處理10min10min；即可多產(chǎn)果汁即可多產(chǎn)果汁12122424。還可以把纖維素酶與果膠。還可以把纖維素酶與果膠

45、酶結(jié)合使用，使果肉全部液化，用于生產(chǎn)蘋果汁、胡蘿酶結(jié)合使用，使果肉全部液化，用于生產(chǎn)蘋果汁、胡蘿卜汁和杏仁乳，產(chǎn)率高達(dá)卜汁和杏仁乳，產(chǎn)率高達(dá)8585，而且簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝，而且簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工藝. . （二）（二）果汁澄清果汁澄清 新壓榨出來(lái)的果汁不僅黏度大，而且渾濁。加果膠酶新壓榨出來(lái)的果汁不僅黏度大，而且渾濁。加果膠酶澄清處理后，黏度迅速下降，渾濁顆粒迅速凝聚，使澄清處理后，黏度迅速下降，渾濁顆粒迅速凝聚，使果汁得以快速澄清、易于過(guò)濾。但對(duì)于橘汁，由于要果汁得以快速澄清、易于過(guò)濾。但對(duì)于橘汁，由于要求保持霧狀渾濁，所以應(yīng)使用不含果膠酶的內(nèi)切多聚求保持霧狀渾濁，所以應(yīng)使用不含果膠酶的內(nèi)切多聚半乳糖

46、醛酸酶制劑進(jìn)行澄清處理。利用半乳糖醛酸酶制劑進(jìn)行澄清處理。利用0.10.1的果膠的果膠酶處理蘋果果汁、果漿，可明顯地提高出汁率、可溶酶處理蘋果果汁、果漿，可明顯地提高出汁率、可溶性固形物含量和透光率，降低性固形物含量和透光率，降低pHpH值和相對(duì)黏度，處理值和相對(duì)黏度，處理時(shí)間越長(zhǎng)，效果越好。時(shí)間越長(zhǎng)，效果越好。0.10.1的果膠酶與的果膠酶與0.10.1的纖維的纖維素酶結(jié)合使用，效果更好。素酶結(jié)合使用，效果更好。 （三）果酒澄清、過(guò)濾（三）果酒澄清、過(guò)濾果膠的存在會(huì)降低果酒的透光率，并極易產(chǎn)生渾濁和果膠的存在會(huì)降低果酒的透光率，并極易產(chǎn)生渾濁和沉淀。經(jīng)果膠酶澄清處理能除去果酒中的果膠，提高沉

47、淀。經(jīng)果膠酶澄清處理能除去果酒中的果膠，提高果酒的穩(wěn)定性。采用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)蘋果酒果香不足、果酒的穩(wěn)定性。采用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)蘋果酒果香不足、新鮮感不強(qiáng)，將果膠酶應(yīng)用于蘋果酒釀造，并輔以其新鮮感不強(qiáng)，將果膠酶應(yīng)用于蘋果酒釀造，并輔以其他工藝改革，不但提高出汁率他工藝改革，不但提高出汁率10.810.814.314.3，提高，提高果汁的過(guò)濾效率，縮短蘋果酒的貯存期，提高設(shè)備利果汁的過(guò)濾效率，縮短蘋果酒的貯存期，提高設(shè)備利用率，進(jìn)而使蘋果汁透光率由用率，進(jìn)而使蘋果汁透光率由30.130.1提高到提高到71.571.5，釀出的蘋果酒果香清新、典型性好。釀出的蘋果酒果香清新、典型性好。 二、食品保鮮二、食品

48、保鮮常見的保鮮技術(shù)主要有添加防腐劑或保鮮劑和冷凍、常見的保鮮技術(shù)主要有添加防腐劑或保鮮劑和冷凍、加熱、干燥、密封、腌制、煙熏等。加熱、干燥、密封、腌制、煙熏等。一種嶄新的食品保鮮技術(shù)一種嶄新的食品保鮮技術(shù)-酶法保鮮正在崛起。由酶法保鮮正在崛起。由于酶具有專一性強(qiáng)、催化效率高，作用條件溫和等特于酶具有專一性強(qiáng)、催化效率高，作用條件溫和等特點(diǎn)，可廣泛地應(yīng)用于各種食品的保鮮。點(diǎn)，可廣泛地應(yīng)用于各種食品的保鮮。酶法保鮮的原理酶法保鮮的原理: :利用酶的催化作用，防止或消除外利用酶的催化作用，防止或消除外界因素對(duì)食品的不良影響，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持食品原界因素對(duì)食品的不良影響，在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持食品原有的品質(zhì)

49、和風(fēng)味。有的品質(zhì)和風(fēng)味。目前應(yīng)用較多的是目前應(yīng)用較多的是葡萄糖氧化酶和溶菌酶葡萄糖氧化酶和溶菌酶的酶法保的酶法保鮮。鮮。 （一）（一）利用葡萄糖氧化酶保鮮利用葡萄糖氧化酶保鮮葡萄糖氧化酶可催化葡萄糖與氧反應(yīng)，生成葡萄糖葡萄糖氧化酶可催化葡萄糖與氧反應(yīng)，生成葡萄糖酸，有效地防止食品成分的氧化作用酸，有效地防止食品成分的氧化作用葡萄糖氧化酶可以在有氧條件下，將蛋類制品中的葡萄糖氧化酶可以在有氧條件下，將蛋類制品中的少量葡萄糖除去，而有效地防止蛋制品的褐變少量葡萄糖除去，而有效地防止蛋制品的褐變1、食品的除氧保鮮、食品的除氧保鮮 食品在運(yùn)輸、儲(chǔ)藏保存過(guò)程中，氧的存在容易引發(fā)食品在運(yùn)輸、儲(chǔ)藏保存過(guò)程中

50、，氧的存在容易引發(fā)色、香、味的改變。色、香、味的改變。如花生、奶粉、餅干、冰淇淋、油炸食品等富含油如花生、奶粉、餅干、冰淇淋、油炸食品等富含油脂食品的氧化，導(dǎo)致油脂的酸敗，降低營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，甚脂食品的氧化，導(dǎo)致油脂的酸敗，降低營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，甚至產(chǎn)生有毒物質(zhì)；使受傷的蘋果、梨、馬鈴薯等水果至產(chǎn)生有毒物質(zhì)；使受傷的蘋果、梨、馬鈴薯等水果蔬菜及草莓醬、蘋果醬、肉類等變色，影響商品質(zhì)量。蔬菜及草莓醬、蘋果醬、肉類等變色，影響商品質(zhì)量。葡萄糖氧化酶可直接加入到啤酒及果汁、果酒和水葡萄糖氧化酶可直接加入到啤酒及果汁、果酒和水果罐頭中，不僅起到防止食品氧化變質(zhì)的作用，還可果罐頭中，不僅起到防止食品氧化變質(zhì)的作用，還

51、可有效防止罐裝容器的氧化腐蝕。有效防止罐裝容器的氧化腐蝕。含有葡萄糖氧化酶的吸氧保鮮袋也已在生產(chǎn)中得到含有葡萄糖氧化酶的吸氧保鮮袋也已在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。廣泛應(yīng)用。2、蛋類制品的脫糖保鮮、蛋類制品的脫糖保鮮蛋制品主要有蛋白片、蛋制品主要有蛋白片、蛋白粉蛋白粉和全蛋粉等，是生產(chǎn)糕點(diǎn)和全蛋粉等，是生產(chǎn)糕點(diǎn)和糖果的原料。和糖果的原料。在蛋類蛋白中含有在蛋類蛋白中含有0.50.50.60.6的葡萄糖，葡萄糖的羰的葡萄糖，葡萄糖的羰基與蛋白質(zhì)的氨基反應(yīng)，使蛋白出現(xiàn)褐變、小黑點(diǎn)，使加基與蛋白質(zhì)的氨基反應(yīng)，使蛋白出現(xiàn)褐變、小黑點(diǎn)，使加工產(chǎn)品色澤加深、溶解度降低并有不愉快氣味，必須除去工產(chǎn)品色澤加深、溶解度

52、降低并有不愉快氣味，必須除去蛋白中的葡萄糖。蛋白中的葡萄糖。將一定量的葡萄糖氧化酶加到蛋白液或全蛋液中，并適將一定量的葡萄糖氧化酶加到蛋白液或全蛋液中，并適當(dāng)配合一定量的過(guò)氧化氫酶，即可使葡萄糖完全氧化當(dāng)配合一定量的過(guò)氧化氫酶，即可使葡萄糖完全氧化, ,除除掉蛋白中的葡萄糖掉蛋白中的葡萄糖. . （二）（二）利用溶菌酶保鮮利用溶菌酶保鮮常采用加熱殺菌和添加化學(xué)防腐劑等方法防止食品的常采用加熱殺菌和添加化學(xué)防腐劑等方法防止食品的腐敗。腐敗。溶菌酶對(duì)人體無(wú)害，可有效防止細(xì)菌對(duì)食品的污染。溶菌酶對(duì)人體無(wú)害，可有效防止細(xì)菌對(duì)食品的污染。用一定濃度的溶菌酶溶液進(jìn)行噴灑，即可對(duì)水產(chǎn)品起用一定濃度的溶菌酶溶

53、液進(jìn)行噴灑，即可對(duì)水產(chǎn)品起到防腐保鮮效果。既可節(jié)省冷凍保鮮的高昂的設(shè)備投資，到防腐保鮮效果。既可節(jié)省冷凍保鮮的高昂的設(shè)備投資，又可防止鹽腌、干制引起產(chǎn)品風(fēng)味的改變，簡(jiǎn)單實(shí)用。又可防止鹽腌、干制引起產(chǎn)品風(fēng)味的改變，簡(jiǎn)單實(shí)用。在干酪、鮮奶或奶粉中加入一定量的溶菌酶，可防止在干酪、鮮奶或奶粉中加入一定量的溶菌酶，可防止微生物污染，保證產(chǎn)品質(zhì)量，延長(zhǎng)貯藏時(shí)間。微生物污染，保證產(chǎn)品質(zhì)量，延長(zhǎng)貯藏時(shí)間。在香腸、奶油、生面條等其他食品中，加入溶菌酶也在香腸、奶油、生面條等其他食品中，加入溶菌酶也可起到良好的保鮮作用?？善鸬搅己玫谋ｕr作用。 四、利用固定化酶生產(chǎn)高果糖漿四、利用固定化酶生產(chǎn)高果糖漿食糖是日常生

54、活必需品，也是食品、醫(yī)藥等工業(yè)原料。食糖是日常生活必需品，也是食品、醫(yī)藥等工業(yè)原料。世界食糖的需求每年以世界食糖的需求每年以4 4的速率增加，而產(chǎn)量每年只的速率增加，而產(chǎn)量每年只增加增加2 2-3-3，供不應(yīng)求。，供不應(yīng)求。目前各國(guó)都競(jìng)相生產(chǎn)高果糖漿目前各國(guó)都競(jìng)相生產(chǎn)高果糖漿( (甜度為蔗糖的甜度為蔗糖的173.5173.5) )。在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家2/32/3的食糖已為高果糖漿代替。的食糖已為高果糖漿代替。高果糖漿采用固定化葡萄糖異構(gòu)酶和固定化含酶菌體高果糖漿采用固定化葡萄糖異構(gòu)酶和固定化含酶菌體進(jìn)行生產(chǎn)。進(jìn)行生產(chǎn)。 五、酶法生產(chǎn)新型低聚糖五、酶法生產(chǎn)新型低聚糖 低

55、聚糖：指低聚糖：指2-102-10個(gè)單糖分子通過(guò)糖苷鍵連結(jié)起來(lái)，個(gè)單糖分子通過(guò)糖苷鍵連結(jié)起來(lái)，形成直鏈或分支鏈的一類寡糖的總稱。形成直鏈或分支鏈的一類寡糖的總稱。過(guò)量攝取蔗糖會(huì)引起肥胖、糖尿病、心血管疾病等過(guò)量攝取蔗糖會(huì)引起肥胖、糖尿病、心血管疾病等 國(guó)際市場(chǎng)低聚糖年總產(chǎn)量達(dá)國(guó)際市場(chǎng)低聚糖年總產(chǎn)量達(dá)6 6萬(wàn)萬(wàn)t t，已廣泛應(yīng)用于飲，已廣泛應(yīng)用于飲料、糖果、糕點(diǎn)、乳制品、冷飲、調(diào)味料，療效食品料、糖果、糕點(diǎn)、乳制品、冷飲、調(diào)味料，療效食品等產(chǎn)品中等產(chǎn)品中主要有：主要有：異麥芽寡糖、蔗果寡糖、半乳糖基寡糖、異麥芽寡糖、蔗果寡糖、半乳糖基寡糖、半乳糖基轉(zhuǎn)移寡糖、帕拉金糖、偶合糖、大豆低聚糖、半乳糖基

56、轉(zhuǎn)移寡糖、帕拉金糖、偶合糖、大豆低聚糖、異構(gòu)乳糖異構(gòu)乳糖等。等。低聚糖的主要生理功能：促進(jìn)雙歧桿菌增殖；抑制低聚糖的主要生理功能：促進(jìn)雙歧桿菌增殖；抑制腐敗菌的生長(zhǎng)繁殖；低熱能，防止肥胖和糖尿病、抗腐敗菌的生長(zhǎng)繁殖；低熱能，防止肥胖和糖尿病、抗齲齒、抗腫瘤等。齲齒、抗腫瘤等。低聚糖的生產(chǎn)過(guò)程一般包括：低聚糖的生產(chǎn)過(guò)程一般包括：酶的發(fā)酵生產(chǎn)酶的發(fā)酵生產(chǎn)低聚糖的酶法合成低聚糖的酶法合成分離精制分離精制l酶的發(fā)酵生產(chǎn)，可對(duì)菌種進(jìn)行基因工程改造，以提高酶的發(fā)酵生產(chǎn)，可對(duì)菌種進(jìn)行基因工程改造，以提高酶的活力和產(chǎn)量，運(yùn)用現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)和新型生物反應(yīng)器，酶的活力和產(chǎn)量，運(yùn)用現(xiàn)代發(fā)酵技術(shù)和新型生物反應(yīng)器，達(dá)到最

57、優(yōu)化控制以提高發(fā)酵酶的產(chǎn)量；達(dá)到最優(yōu)化控制以提高發(fā)酵酶的產(chǎn)量；l在酶法合成過(guò)程中，大多采用固定化酶或固定化菌體在酶法合成過(guò)程中，大多采用固定化酶或固定化菌體來(lái)連續(xù)合成低聚糖；來(lái)連續(xù)合成低聚糖；l分離精制過(guò)程一般包括過(guò)濾、脫色、脫鹽、分離、純分離精制過(guò)程一般包括過(guò)濾、脫色、脫鹽、分離、純化、濃縮等操作過(guò)程?；饪s等操作過(guò)程。 (一一)低聚果糖的生產(chǎn)低聚果糖的生產(chǎn) 又稱為蔗果寡糖，其分子結(jié)構(gòu)是在蔗糖又稱為蔗果寡糖，其分子結(jié)構(gòu)是在蔗糖(GF)(GF)分子上結(jié)分子上結(jié)合合l l3 3個(gè)果糖分子的寡糖的總稱個(gè)果糖分子的寡糖的總稱主要有：蔗果三糖主要有：蔗果三糖(GF2)(GF2)、蔗果四糖、蔗果四糖(

58、GF3) (GF3) 、蔗果五、蔗果五糖糖(GF4)(GF4)，蔗糖與果糖分子以，蔗糖與果糖分子以-l-l，2 2糖苷鍵連接糖苷鍵連接普遍存在于高等植物中，尤其以洋蔥、牛蒡、蘆筍、普遍存在于高等植物中，尤其以洋蔥、牛蒡、蘆筍、香蕉等植物中含量較高。香蕉等植物中含量較高。目前工業(yè)上用目前工業(yè)上用-果糖轉(zhuǎn)移酶（為胞內(nèi)酶，來(lái)自于黑果糖轉(zhuǎn)移酶（為胞內(nèi)酶，來(lái)自于黑曲霉）作用于蔗糖，進(jìn)行分子間果糖轉(zhuǎn)移反應(yīng)生產(chǎn)低聚曲霉）作用于蔗糖，進(jìn)行分子間果糖轉(zhuǎn)移反應(yīng)生產(chǎn)低聚糖。糖。(二二)異麥芽寡糖異麥芽寡糖 直鏈麥芽糖分子中具有分支狀鍵合的寡糖，因直鏈麥芽糖分子中具有分支狀鍵合的寡糖，因此又稱為分支低聚糖。此又稱為分

59、支低聚糖。分子中除了分子中除了-1-1，4 4糖苷鍵以外，尚含有糖苷鍵以外，尚含有-1-1，6 6糖苷鍵及糖苷鍵及-1-1，3 3糖苷鍵等分枝狀結(jié)合方式糖苷鍵等分枝狀結(jié)合方式主要成分為：異麥芽糖、潘糖和異麥芽三糖，主要成分為：異麥芽糖、潘糖和異麥芽三糖，其次還含有異麥芽四糖、具有其次還含有異麥芽四糖、具有-1-1，3 3糖苷鍵的糖苷鍵的黑曲糖及具有黑曲糖及具有-1-1，2 2糖苷鍵的曲二糖等糖苷鍵的曲二糖等 。異麥芽糖生產(chǎn)中最關(guān)鍵的酶：異麥芽糖生產(chǎn)中最關(guān)鍵的酶：-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶如黑曲霉、米曲霉生產(chǎn)的如黑曲霉、米曲霉生產(chǎn)的-葡萄糖苷酶可進(jìn)行葡萄糖苷酶可進(jìn)行-1 1，6 6糖苷鍵葡萄糖苷轉(zhuǎn)移

60、反應(yīng)糖苷鍵葡萄糖苷轉(zhuǎn)移反應(yīng) 異麥芽糖漿異麥芽糖漿粉狀異麥芽糖粉狀異麥芽糖異麥芽寡糖的特點(diǎn)異麥芽寡糖的特點(diǎn): :l具有適口的甜味，甜度約為蔗糖的具有適口的甜味，甜度約為蔗糖的5050，粘度，粘度和蔗糖相近和蔗糖相近l具有良好的保濕性和抗結(jié)晶性具有良好的保濕性和抗結(jié)晶性l可防止淀粉老化可防止淀粉老化l具有一定的雙歧桿菌增殖效果和抗齲齒能力具有一定的雙歧桿菌增殖效果和抗齲齒能力l耐熱、耐酸性強(qiáng)耐熱、耐酸性強(qiáng)因此，異麥芽寡糖可替代部分蔗糖應(yīng)用于飲料、因此，異麥芽寡糖可替代部分蔗糖應(yīng)用于飲料、冷飲、糖果、乳制品、糕點(diǎn)、焙烤等食品中，是冷飲、糖果、乳制品、糕點(diǎn)、焙烤等食品中，是目前世界上生產(chǎn)量最大目前世界