食品酶學(xué)試題

1設(shè)計纖維素酶的篩選、分離和發(fā)酵方案。產(chǎn)纖維素酶細菌的采集選擇在纖維素含量較高的地方，如腐爛的木頭等先用含有纖維素的平板培養(yǎng)菌，等菌長出來后，把菌體刮離，然后加入剛果紅染色10-15分鐘，再用NaCl沖洗2-3次，產(chǎn)生透明圈的就是能水解纖維素的菌。復(fù)篩：初篩過程選出菌落，進一步比較其產(chǎn)酶能力的大小，測定還原糖濃度產(chǎn)量來量度纖維素酶的活性，每分鐘水解纖維素產(chǎn)生1g葡萄糖所需要的酶量定義為1個酶活力單位從而篩選出一株產(chǎn)酶能力最強的菌株。實驗室規(guī)模的纖維素酶發(fā)酵過程主要包括原料的預(yù)處理，接種發(fā)酵和產(chǎn)物的提取鑒定3個階段，根據(jù)參考文獻，選取合適的菌種，培養(yǎng)溫度、pH、水分、基質(zhì)、培養(yǎng)時間，并注意污染菌的控制。2酶制劑在農(nóng)藥殘留檢測中的應(yīng)用。酶抑制技術(shù)酶抑制法：有機磷與氨基甲酸酯農(nóng)藥共為神經(jīng)系統(tǒng)乙酰膽堿脂酶抑制物，因此可以利用農(nóng)藥靶標酶-乙酰膽堿酯酶受抑制的程度來檢測有機磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥。該方法目前已開發(fā)出了相應(yīng)的各種速測卡和速測儀。該方法檢測時，蔬菜中的水份、碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂等物質(zhì)不會對農(nóng)藥殘留物的檢測造成干擾，不必進行分離去雜，節(jié)省了大量預(yù)處理時間，從而能達到快速檢測的目的，因此該方法具有快速方便、前處理簡單、無需儀器或儀器相對簡單，適用于現(xiàn)場的定性和半定量測定，目前的農(nóng)藥殘留快速檢測就是用了該方法，已上升為農(nóng)業(yè)部行業(yè)標準。但該方法只能用于測定有機磷和氨基甲酸酯類殺蟲劑，其靈敏度和所使用的酶、顯色反應(yīng)時間和溫度密切相關(guān)，經(jīng)酶法檢測出陽性后，需用標準儀器檢驗方法進一步檢測，以鑒定殘留農(nóng)藥品種及準確殘留量。酶聯(lián)免疫吸附測定技術(shù)（ELISA）它主要是以抗原與抗體的特異性、可逆性結(jié)合反應(yīng)為基礎(chǔ)的農(nóng)藥殘留檢測方法。該法利用化學(xué)物質(zhì)在動物體內(nèi)能產(chǎn)生免疫抗體的原理，先將小分子農(nóng)藥化合物與大分子生物物質(zhì)結(jié)合成大分子，做成抗原，并使之在動物體內(nèi)產(chǎn)生抗體，對抗體篩選制成試劑盒，通過抗原與抗體之間發(fā)生的酶聯(lián)免疫反應(yīng)，依靠比色來確定農(nóng)藥殘留，它具有專一性強、靈敏度高、快速、操作簡單等優(yōu)點，試劑盒可廣泛用于現(xiàn)場樣品和大量樣品的快速檢測，可準確定性、定量。但由于受到農(nóng)藥種類多，抗體制備難度大、在不能肯定樣本中的農(nóng)藥殘留種類時檢測有一定的盲目性以及抗體依賴國外進口等影響，酶聯(lián)免疫法的應(yīng)用范圍受到較大的限制，目前，我國市場上酶聯(lián)免疫法成品試劑盒依賴從國外進口。簡化版1、酶聯(lián)免疫分析（ELISA），基于抗原和抗體的特異性識別和結(jié)合反應(yīng)，對于小分子量農(nóng)藥需要制備人工抗原，才能進行免疫分析。2、酶抑制法，是研究最成熟、應(yīng)用最廣泛的快速農(nóng)殘檢測技術(shù)，主要根據(jù)有機磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥對乙酰膽堿酶的特異性抑制反應(yīng)。3酶在食品保鮮方面有哪些應(yīng)用？生物酶食品保鮮技術(shù)的原理就是將某些生物酶制劑用于食品保鮮,可除去食品包裝中的氧,延緩氧化作用或是生物酶物質(zhì)本身具有良好的抑菌作用,或是使某些不良酶失去生物活性,從而達到防腐保鮮的效果。（1）葡萄糖氧化酶可以去除果汁、飲料、罐頭和果蔬干制品包裝中的氧氣,防止產(chǎn)品氧化變色,抑制微生物生長,延長食品貯藏期。（2）異淀粉酶能夠?qū)Ｒ恍苑纸獾矸垲愇镔|(zhì)中α-1,6-糖昔鍵。單獨采用異淀粉酶,可單獨采用異淀粉酶,可使支鏈淀粉變?yōu)橹辨湹矸?。直鏈淀粉具有凝結(jié)成塊,易形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的凝膠物性。因此,可以作為強韌的食品包裝薄膜。該薄膜對氧和油脂具有良好的隔絕性,又因涂布展開性好,故適合作為一些食品的保護層。（3）有些果蔬經(jīng)纖維素酶處理后,細胞壁會發(fā)生膨脹、軟化,可提高可消化性和改進口感。馬鈴薯、胡蘿卜等經(jīng)纖維素酶處理,干燥后再加水時具有復(fù)原性,便于果蔬貯存與運輸。（4）溶菌酶在食品保鮮中應(yīng)用是因為它能選擇性地使微生物細胞壁溶解,從而使其失去生物活性,達到延長食品保鮮期的目的,且對食品營養(yǎng)成分無破壞作用。因此,可作為天然防腐劑,有效地替代一些有害的化學(xué)防腐劑。（5）控制酶的基因表達進行果蔬保鮮4極端酶的研究進展。（張）：極端微生物由于長期生活在極端的環(huán)境條件下，為適應(yīng)環(huán)境，在其細胞內(nèi)形成了多種具有特殊功能的酶，即極端酶。極端酶能在各種極端環(huán)境中起生物催化作用，它是極端微生物在極其惡劣環(huán)境中生存和繁衍的基礎(chǔ)，根據(jù)極端酶所耐受的環(huán)境條件不同，可分為嗜熱酶、嗜冷酶、嗜鹽酶、嗜堿酶、嗜酸酶、嗜壓酶、耐有機溶劑酶、抗代謝物酶及耐重金屬酶等。大部分極端微生物通過16sRNA序列的比較都鑒定為古細菌，，也有部分極端微生物屬于最原始的細菌種類。目前人們已經(jīng)利用微生物酶生產(chǎn)的經(jīng)典路線來一些極端酶，這樣就可以住溫和的條件下利用普通微生物來生產(chǎn)極端酶，日前大多數(shù)極端酶是應(yīng)用大腸桿菌等宿主菌異源表達成功的。但是在表達具有生物活性的極端酶時。根據(jù)菌種、酶性質(zhì)等的差異，還存在一些技術(shù)難關(guān)。隨著分子微生物學(xué)的發(fā)展，8株古細菌和一些極端嗜熱菌的基因組序列已經(jīng)知道了。通過對這些基因組序列進行分析，以及和其他已知功能的生物蛋白質(zhì)的序列進行比較，人們已經(jīng)了解了它們基因組大約一半的開放閱讀框人們通過氨基酸序列分析，X射線晶體和同源性模擬分析揭示了一些酶的三維結(jié)構(gòu)，通過對比常溫生物和極端生物中同工酶的三維結(jié)構(gòu)，人們已經(jīng)初步闡明了一些極端酶的作用機制。嗜熱酶和超嗜熱酶相對來說是人們最了解其三維結(jié)構(gòu)的兩類酶，嗜堿菌和嗜酸菌是最早被發(fā)現(xiàn)的酶類，但至今還未見有關(guān)它們結(jié)構(gòu)的報道。所以，人們還不了解它們在極端pH值下穩(wěn)定的機理。嗜冷菌和嗜熱菌已應(yīng)用于洗滌劑、食品工業(yè)、環(huán)境保護等領(lǐng)域。目前，日本、美國、歐洲等國都啟動了極端微生物的研究計劃，主要工作包括：新物種的發(fā)現(xiàn)、新產(chǎn)物的研究與生產(chǎn)、極端酶的結(jié)構(gòu)與功能用其基因的克隆表達、適應(yīng)機理的分子基礎(chǔ)及遺傳原理、基因組分析（陳版見PS.）5酶制劑的發(fā)酵生產(chǎn)方法有哪些？各有何特點？解答一：酶制劑是指從生物中提取的具有酶特性的一類物質(zhì)，主要作用是催化食品加工過程中各種化學(xué)反應(yīng)，改進食品加工方法。經(jīng)過預(yù)先設(shè)計，通過人工操作控制，利用細胞（包括微生物細胞、動植物細胞）的生命活動，產(chǎn)生人們所需的酶的過程，成為酶的發(fā)酵生產(chǎn)。解答二：酶發(fā)酵生產(chǎn)方式根據(jù)細胞培養(yǎng)方式不同，可分為三種，即：固體培養(yǎng)發(fā)酵、液體發(fā)酵、固定化細胞或固定化原生質(zhì)體發(fā)酵。1．固體培養(yǎng)發(fā)酵2．液體深層發(fā)酵3．固定化細胞或固定化原生質(zhì)體發(fā)酵1.固體培養(yǎng)發(fā)酵：以麩皮、米糠等為培養(yǎng)基的主要原料，加入其它必需的營養(yǎng)成份而制成的固體或半固體的麥曲，經(jīng)滅菌、冷卻后，接入產(chǎn)酶菌株，在一定條件下，發(fā)酵產(chǎn)酶。我國傳統(tǒng)的酒曲、醬油曲都是采用這種方式進行發(fā)酵產(chǎn)酶，其主要獲得的酶是淀粉酶和蛋白酶。固體培養(yǎng)發(fā)酵產(chǎn)酶的優(yōu)點是：設(shè)備簡單、操作方便、麥曲中酶濃度較高，特別適用于各種霉菌的培養(yǎng)和發(fā)酵產(chǎn)酶。固體培養(yǎng)發(fā)酵產(chǎn)酶的缺點是：勞動強度大、原料利用率低，培養(yǎng)基養(yǎng)料利用不完全，生產(chǎn)周期長。2.液體深層發(fā)酵：采用液體培養(yǎng)基，置于發(fā)酵容器中，經(jīng)滅菌，冷卻后，接入產(chǎn)酶細胞，在一定條件下發(fā)酵產(chǎn)酶。液體深層發(fā)酵是目前酶發(fā)酵生產(chǎn)的主要方式。既可用于微生物細胞，也適用于各種動、植物細胞的懸浮培養(yǎng)和發(fā)酵。液體深層發(fā)酵的優(yōu)點：機械化程度高，酶產(chǎn)率高，質(zhì)量好，產(chǎn)品回收率高。液體深層發(fā)酵的缺點：設(shè)備和技術(shù)條件要求高，動力消耗也較大。3.（1）固定化細胞發(fā)酵：將活細胞固定于水不溶性載體上，利用細胞的生命活動，進行發(fā)酵產(chǎn)酶。固定化細胞發(fā)酵的優(yōu)點：固定化細胞密度較高，反應(yīng)器水平的生產(chǎn)強度大，可提高生產(chǎn)能力；發(fā)酵穩(wěn)定性強，可反復(fù)使用，易于連續(xù)化、自動化生產(chǎn)；細胞固定于載體上，流失少，可在高稀釋率時，連續(xù)發(fā)酵，提高設(shè)備利用率；發(fā)酵液中含菌體較少，利于產(chǎn)品分離純化，提高產(chǎn)品質(zhì)量。固定化細胞發(fā)酵的缺點：設(shè)備及技術(shù)條件要求高；只適用于胞外酶的生產(chǎn)。（2）固定化原生質(zhì)體發(fā)酵：將除去了細胞膜的微生物細胞或植物細胞固定化，以發(fā)酵產(chǎn)酶，除去了細胞膜的微生物及植物細胞即為原生質(zhì)體。固定化原生質(zhì)體發(fā)酵的優(yōu)點：可以得到胞內(nèi)酶，是胞內(nèi)酶生產(chǎn)工藝和技術(shù)的創(chuàng)新；有較好的穩(wěn)定性，可反復(fù)連續(xù)使用較長時間。固定化原生質(zhì)體發(fā)酵的缺點：設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)要求高。6什么是誘導(dǎo)酶？從分子水平上解釋酶的誘導(dǎo)機制。誘導(dǎo)酶是在環(huán)境中有誘導(dǎo)物(一般是反應(yīng)的底物)存在時，微生物會因誘導(dǎo)物存在而產(chǎn)生的酶就是誘導(dǎo)酶，誘導(dǎo)酶的合成除取決于環(huán)境中誘導(dǎo)物外，還受基因控制即受內(nèi)因和外因共同控制。機制：與誘導(dǎo)酶生成的操作子（包括啟動子、操縱基因、結(jié)構(gòu)基因）有關(guān)。以大腸桿菌半乳糖苷酶為例：無乳糖時，調(diào)節(jié)基因編碼阻遏蛋白，與操縱基因結(jié)合后抑制結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄而不產(chǎn)生代謝乳糖的酶；當(dāng)乳糖存在時，乳糖可與阻遏蛋白結(jié)合，而使阻遏蛋白不與操縱基因結(jié)合，誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)基因轉(zhuǎn)錄，繼而翻譯乳糖酶生成。7如何通過發(fā)酵生產(chǎn)提高酶的活力？答：1通過控制PH來提高酶活力。培養(yǎng)基的PH與細胞的生長繁殖以及發(fā)酵產(chǎn)酶都有密切關(guān)系，細胞發(fā)酵產(chǎn)酶最適PH通常接近于該酶反應(yīng)的最適PH，但有些菌在該酶反應(yīng)最適PH條件下會受到影響，故有些細胞產(chǎn)酶最適PH與酶作用最適PH又有差別。2.通過溫度來控制酶活力。產(chǎn)酶最適溫度往往低于生長最適溫度，這是由于在較低的溫度下，可以延長產(chǎn)酶時間，提高酶的穩(wěn)定性。3.通過采用中間補料來提高酶產(chǎn)量。培養(yǎng)前期是微生物菌體增殖時期，一般不含或很少含有發(fā)酵產(chǎn)物，大部分發(fā)酵產(chǎn)物在發(fā)酵中后期產(chǎn)生，所以可以延長發(fā)酵中期時間。中間補料可以促使微生物在培養(yǎng)中期的代謝活動受到控制，延長發(fā)酵產(chǎn)物的分泌期，推遲菌種的自溶期，維持較高的發(fā)酵產(chǎn)物增長幅度。4.調(diào)節(jié)溶解氧來提高酶活力。由于細胞的呼吸強度和細胞濃度各不相同，耗氧速率有很大差別。因而根據(jù)需要量供給適量的溶氧。8如何從分子水平對酶進行改造？分子水平上可從以下幾個方面對酶進行改造：采用蛋白質(zhì)工程技術(shù)修飾酶，就是通過對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能間規(guī)律的了解，按照人們預(yù)定的模式人為的改變蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而創(chuàng)造出有特異性質(zhì)的蛋白質(zhì)。酶法有限水解，即用適當(dāng)?shù)姆椒▽⒚傅鞍椎碾逆溸M行有限水解，既可保持酶活力，又可降低其抗原性。氨基酸置換修飾：氨基酸置換可能引起酶蛋白空間結(jié)構(gòu)的某些改變，這種修飾方法稱為氨基酸置換修飾。親和標記修飾，這是一種特殊的化學(xué)修飾方法。大分子結(jié)合修飾，即利用水溶性大分子與酶結(jié)合，使酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生某些細微的改變，從而改變酶的特性和功能的方法。酶分子定向進化，是在人為控制下使酶分子朝人們期望的特定目標進化。定向進化是通過在試管中模擬自然界中發(fā)生的進化來實現(xiàn)對生物大分子的人工進化。9如何通過酶法生產(chǎn)功能性低聚糖？功能性低聚糖通常包括低聚異麥芽糖，低聚果糖，低聚半乳糖，低聚乳果糖，偶合糖，低聚木糖，低聚殼聚糖，低聚龍膽糖，棉子糖，水蘇糖等，由于人體腸胃道內(nèi)沒有水解這些低聚糖的酶系統(tǒng)，因此它們不被消化吸收而直接進入大腸內(nèi)，優(yōu)先被雙歧桿菌所利用，是雙歧桿菌（人體腸道典型的有益細菌）的有效增殖因子。酶法生產(chǎn)低聚果糖的反應(yīng)分兩步進行，第一步是蔗糖在β-果糖轉(zhuǎn)移酶的作用下分解為果糖基和葡萄糖；第二步是部分果糖基與水合成果糖，另一部分與受體蔗糖反應(yīng)合成蔗果三糖，蔗果三糖作為果糖基受體則合成蔗果四糖，蔗果四糖作為受體則合成蔗果五糖，這樣就合成了低聚果糖。在β-半乳糖苷酶催化的低聚半乳糖合成反應(yīng)中，乳糖作為糖苷配基的供體，先在β-半乳糖苷酶作用下斷開糖苷鍵，與酶形成半乳糖基-酶復(fù)合物.半乳糖基-酶復(fù)合物能與不同的親核試劑發(fā)生反應(yīng)，在稀水溶液中，半乳糖基-酶復(fù)合物與水發(fā)生水解反應(yīng)，生成半乳糖.但在酶的轉(zhuǎn)移活力作用下，半乳糖，二糖或三糖都會和半乳糖基-酶復(fù)合物發(fā)生反應(yīng),生成低聚半乳糖.10固定化酶的性質(zhì)有哪些？1．大多數(shù)固定化酶活性下降。2．大多數(shù)酶在固定化后都不