食品工藝學復習題及解答 《食品酶學》總復習

PAGEPAGE4《食品酶學》總復習基本概念：①酶（enzyme）：酶是生物體產(chǎn)生的一類具有生物催化活性的生物大分子。②同工酶（isoenzyme）：是指在生物體內或組織中催化相同反應而具有不同分子形式的酶。③胞內酶（endoenzyme）：在細胞內起催化作用的酶，這些酶在細胞內常與顆粒體結合并有著一定的分布。④胞外酶（exoenzyme）：在細胞內合成而被分泌到細胞外發(fā)揮作用的酶。⑤酶活力單位（activeunit）：在特定條件下(溫度可采用25℃或其它選用的溫度，pH等條件均采用最適條件)，每1min催化1μmol的底物轉化為產(chǎn)物的酶量定義為1個活力單位，這個單位稱為酶的國際單位(IU)⑥比活力（specificactivity）：在特定條件下，每1mg酶蛋白所具有的酶活力單位數(shù)，是酶制劑純度的指標。⑦酶原(proenzyme)：酶是在活細胞中合成的，但不是所有新合成的酶都具有催化活力，這種新合成酶的前體(無催化活力)稱為酶原。⑧酶分子修飾（chemicalmodification）：通過各種方法使酶分子的結構發(fā)生某些變化,從而改變酶的某些特性和功能的技術過程。⑨固定化酶（immobilizedenzyme）：固定在載體上并在是指在一定的空間范圍內起催化作用，并能反復和連續(xù)使用的酶。酶的特性及其對食品科學的重要性。酶的特性：①酶的催化效率高②酶作用的專一性③大多數(shù)酶的化學本質是蛋白質。重要性：1)酶對食品加工和保藏的重要性2)酶對食品安全的重要性3)酶對食品營養(yǎng)的重要性4)酶對食品分析的重要性5)酶對食品生物技術的重要性酶的發(fā)酵生產(chǎn)對培養(yǎng)基的要求？培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分是微生物發(fā)酵產(chǎn)酶的原料，主要是碳源、氮源，其次是無機鹽、生長因子和產(chǎn)酶促進劑等。（每個要點1分）（1）碳源不同的細胞對各種碳源的利用差異很大，所以在配制培養(yǎng)基時應根據(jù)不同細胞的不同要求而選擇合適的碳源。另外，選擇碳源除考慮營養(yǎng)要求外，還要考慮酶生物合成的誘導作用和是否存在分解代謝物阻遏作用。應盡量選用具有誘導作用的碳源，盡量不用或少用有分解代謝物阻遏作用的碳源。（2）氮源不同的細胞對各種氮源的要求各不相同，應根據(jù)要求進行選擇和配制。一般來說，動物細胞要求有機氮，植物細胞主要要求無機氮。多數(shù)情況下將有機氮源和無機氮源配合使用才能取得較好的效果。（3）碳氮比在微生物酶生產(chǎn)培養(yǎng)基中碳源與氮源的比例是隨生產(chǎn)的酶類、生產(chǎn)菌株的性質和培養(yǎng)階段的不同而改變的。（4）無機鹽培養(yǎng)基中需要有磷酸鹽及硫、鉀、鈉、鈣、鎂等元素存在。在酶生產(chǎn)中常以磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀等磷酸鹽作為磷源，以硫酸鎂為硫源和鎂源。（5）生長因子微生物還需一些微量的像維生素一類的物質，才能正常生長發(fā)育，這類物質統(tǒng)稱生長因子(或生長素)。其中包括某些氨基酸、維生素、嘌呤或嘧啶等。（6）產(chǎn)酶促進劑產(chǎn)酶促進劑是指在培養(yǎng)基中添加某種少量物質，能顯著提高酶的產(chǎn)率的物質。大體上分為兩種：一是誘導物，二是表面活性劑。分離純化酶有哪些常用方法，根據(jù)什么？(1)根據(jù)分子大小而設計的方法。如離心分離法、篩膜分離法、凝膠過濾法等。(2)根據(jù)溶解度大小分離的方法、如鹽析法、有機溶劑沉淀法、共沉淀法、選擇性沉淀法、等電點沉淀法等。(3)按分子所帶正負電荷多少分離的方法，如離子交換分離法、電泳分離法、聚焦層析法等。(4)按穩(wěn)定性差異建立的分離方法，如選擇性熱變性法、選擇性酸堿變性法、選擇性表面變性法等。(5)按親和作用的差異建立的分離方法，如親和層析法、親和電泳法等。酶的動力學研究包括哪些內容？以L-B圖式表示競爭性抑制、非競爭性抑制及反競爭性抑制的區(qū)別。研究內容：(1)底物濃度對酶催化反應速度的影響；(2)酶濃度對酶催化反應速度的影響；(3)酶抑制動力學；(4)pH對酶催化反應的影響；(5)溫度對酶催化反應的影響。（1）競爭性抑制：抑制劑I與底物S對E分子的競相結合而引起的抑制作用，形成EI，E，若提高〔S〕，則此競爭性抑制可解除。（2）非競爭性抑制劑：指E同時與S和I結合，形成ESI。（3）反競爭性抑制劑：I不能與游離E結合，只能和ES的絡合物結合，形成ESI。酶的不同類型可逆抑制作用的特點(4分)抑制類型與抑制劑結合的物質對Vmax對Km11作圖VS競爭性抑制E不變增加匯聚于縱軸上非競爭性抑制E和ES降低不變匯聚于橫軸上反競爭性抑制ES降低降低平行線簡述米氏常數(shù)的含義及應用價值，可逆抑制和不可逆抑制的區(qū)別？Km值就代表著反應速度達到最大反應速度一半時的底物濃度，單位是mol/L。米氏常數(shù)的應用價值：①Km是酶的一個特征性常數(shù)：也就是說Km的大小只與酶本身的性質有關，而與酶濃度無關。②Km值還可以用于判斷酶的專一性和天然底物，Km值最小的底物往往被稱為該酶的最適底物或天然底物。③Km可以作為酶和底物結合緊密程度的—個度量指標，用來表示酶與底物結合的親和力大小。④已知某個酶的Km值，就可以計算出在某一底物濃度條件下，其反應速度相當于Vmax的百分比。⑤Km值還可以幫助我們推斷具體條件下某一代謝反應的方向和途徑，只有Km值小的酶促反應才會在競爭中占優(yōu)勢。區(qū)別：可逆抑制：抑制劑與酶以非共價鍵的形式結合而引起酶活力降低或喪失，但是能用透析、超濾等物理方法除去抑制劑而使酶復活，抑制作用是可逆的。不可逆抑制劑：抑制劑與酶的必需基團以共價鍵的形式結合而引起酶活力降低或喪失，因此不能用透析、超濾等物理方法去除抑制劑而使酶復活，抑制作用是不可逆的，此時被抑制的酶分子受到不同程度的化學修飾。固定化酶的優(yōu)點及應用實例。優(yōu)點：（1）同一批固定化酶能在工藝流程中重復多次地使用；（2）固定化后，和反應物分開，有利于控制生產(chǎn)過程，同時也省去了熱處理使酶失活的步驟；（3）穩(wěn)定性顯著提高；（4）可長期使用，并可預測衰變的速度；（5）提供了研究酶動力學的良好模型。應用實例：糖工業(yè)上的固定化葡萄糖異構酶;乳制品上的固定化乳糖酶;啤酒生產(chǎn)上的固定化淀粉酶;速溶茶上的固定化單寧酶.酶被固定化后的理化性質的變化，對工業(yè)應用的利弊？理化性質的變化(3分)：(1)操作穩(wěn)定性增強，固定化酶在操作中可以長時間保留活力；(1分)(2)貯藏穩(wěn)定性增強，固定化可延長酶的貯藏有效期；(0.5分)(3)熱穩(wěn)定性有所提高；(0.5分)(4)對蛋白酶的穩(wěn)定性增強；(0.5分)(5)酸堿穩(wěn)定性增強。(0.5分)蛋白酶的分類？蛋白酶水解生產(chǎn)水解蛋白產(chǎn)生苦味的來源？蛋白質酶的分類:1)按最適PH值分類：中性蛋白酶、堿性蛋白酶、酸性蛋白酶2)按對底物作用方式分類：內肽酶、外肽酶3)根據(jù)酶活性部位分類：絲氨酸蛋白酶、絲氨酸蛋白酶、金屬蛋白酶、酸性蛋白酶蛋白酶水解生產(chǎn)水解蛋白產(chǎn)生苦味的來源:水解蛋白酶的苦味和蛋白質原有的氨基酸組成有關。特別是蛋白質中的疏水性氨基酸是導致蛋白質經(jīng)水解后產(chǎn)生苦肽的重要原因。當?shù)鞍踪|處于天然狀態(tài)時，這些氨基酸埋藏在蛋白質結構的內部，因而對蛋白質的味道不會產(chǎn)生明顯的影響。在酶水解過程中，小肽的數(shù)量將增加，從而暴露了這些疏水性氨基酸，當它們同味蕾相作用時就產(chǎn)生了苦味。(5分)如果采取有控制的酶水解，使蛋白質的水解反應停止在某一個階段，使肽鍵具有足夠的長度將疏水性氨基酸埋藏在它的結構內部，就能減少水解蛋白質的苦味。(1分)溶菌酶的殺菌機理？1）細菌的細胞壁由胞壁質組成，胞壁質是由N-乙酰氨基葡萄糖及N-乙酰胞壁酸交替組成的多聚物，胞壁酸殘基上可以連接多肽，稱為肽聚糖。（2分）2）溶菌酶能有效地水解細菌細胞壁的肽聚糖，其水解位點是N-乙酰胞壁酸(NAM)的l位碳原子和N-乙酰葡萄糖胺(NAG)的4位碳原子間的β-l，4糖苷鍵，結果使細菌細胞壁變得松弛，失去對細胞的保護作用，最后細胞溶解死亡。(3分)3）對于G+細菌與G-細菌，其細胞壁中肽聚糖含量不同，G+細菌細胞壁幾乎全部由肽聚糖組成，而G-細菌只有內壁層為肽聚糖，因此，溶菌酶只能破壞G+細菌的細胞壁，而對G-細菌作用不大。(1分)比較α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、β-淀粉酶、異淀粉酶的作用位點（即水解鍵）及其產(chǎn)物；以支鏈淀粉為原料，制造果葡糖漿，需要哪些酶參加催化反應？名稱作用位點產(chǎn)物α－淀粉酶不規(guī)則的分解淀粉、糖原類α-1.4鍵葡萄糖、麥芽糖α－限制糊精葡萄糖淀粉酶從非還原性未端以葡萄糖為單位順次分解淀粉,糖原類的α-1.4鍵對α-1.3、α-1.6也有效葡萄糖β－淀粉酶從非還原性未端以麥芽糖為單位,分解淀粉糖原類的α-1.4鍵麥芽糖、β－限制糊精異淀粉酶只有異淀粉酶對α-1.6鍵分解速度快,分解支鏈淀粉、糖原中α-1.6鍵麥芽糖參與催化的酶有：α-淀粉酶、異淀粉酶、糖化酶（葡萄糖淀粉酶）、葡萄糖異構酶工藝流程：淀粉漿→糊化→α-淀粉酶→異淀粉酶→糖化酶（葡萄糖淀粉酶）→葡萄糖→精制為40~45%葡萄糖液→調pH6.5~7.0→加入0.01mol/L的硫酸鎂→60~70度恒溫下由葡萄糖異構酶催化生成果葡糖漿→脫色、精制、濃縮。(5分)由于果糖具有抑制葡萄糖異構酶活力（產(chǎn)物抑制），為獲得高果糖漿，工業(yè)上采用固定化葡萄糖異構酶。(2分)果膠酶屬于哪類酶？其作用位點及其產(chǎn)物，在食品工業(yè)中如何合理和有效使用果膠酶？果膠酶屬水解酶和裂解酶類；(2分)(1)聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase,PG）(2分)此類能水解半乳糖醛酸中α-1，4鍵（優(yōu)先對甲酯含量低的水溶性果膠酸作用），分兩類：1）內切PG（endo-PG）：從分子內部無規(guī)則的切斷α-1，4鍵，可使果膠或果膠酸的粘度迅速下降，這類酶在果汁澄清中起主要作用。2）外切（exo-PG）：從分子末端逐個切斷α-1，4鍵，生成半乳糖醛酸，粘度下降不明顯。(2)聚甲基半乳糖醛酸裂解酶（PMGL）(2分)即果膠裂解酶。以隨機方式解聚高度酯化的果膠，使溶液的粘度快速下降，果膠裂解酶只能裂解貼近甲酯基的糖苷鍵，果膠裂解酶同底物的親和力隨底物的酯化程度提高而增加。(3)聚半乳糖醛酸裂解酶（PGL）(2分)也稱果膠酸裂解酶。解聚低甲氧基果膠或果膠酸，產(chǎn)物為半乳糖醛酸二聚體，只能裂解貼近游離羧基的糖苷鍵。(4)果膠酯酶（PE）(2分)果膠酯酶在降解果膠的同時會伴隨著甲醇（CH3OH)的釋出，這在制葡萄酒中應注意采用熱處理。要生產(chǎn)澄清型果汁，首先要知道果汁中果膠的含量及其性質，確定該果膠是低度或者高度酯化的果膠，以選擇合適的酶作用達到澄清效果，宜使用霉菌產(chǎn)生的果膠酶。例如高度酯化的果膠它易于被果膠裂解酶澄清，而單獨使用內切-聚半乳糖醛酸酶幾乎沒有效果。(5分)食品工業(yè)中的應用：⑴存在于水果或蔬菜中的果膠酶能降解果膠物質，因此在加工需要果膠的食品時應采用高溫的方法使果膠失活。⑵果膠酶常用于果汁的萃取和澄清，根據(jù)需要以及果膠性質采取不同的果膠酶對果膠進行降解，達到澄清的目的。簡述酶法低乳糖牛乳的生產(chǎn)工藝？答：鮮奶→檢驗牛乳中乳糖含量→85℃保持15秒→冷卻（3—6℃）→加乳糖酶→攪拌保持一定時間→取樣、檢驗水解后牛乳中乳糖含量→均質→高溫殺菌→冷卻（3—6℃）→罐裝、封口→過氧化物酶作用機理及其在食品工業(yè)中的應用？經(jīng)熱燙的罐裝或冷凍蔬菜在保藏期間產(chǎn)生不良風味的原因？過氧化物酶作用機理：H2O2+AH22H2O+A食品工業(yè)中的應用：①過氧化物酶是果蔬成熟和衰老的指標：如蘋果氣調貯藏中，過氧化物酶出現(xiàn)兩個峰值，一個在呼吸轉折(成熟)，一個在衰老開始。(2分)②過氧化物酶的活力與果蔬產(chǎn)品，特別是非酸性蔬菜，在保藏期間形成的不良風味有關。(2分)③過氧化物酶屬于最耐熱的酶類，在果蔬加工中被用作熱處理是否充分的指標。(2分)原因：①果蔬熱燙后，POD有多少殘余活力或再生活力被允許留在被保藏的產(chǎn)品中，殘余酶活力，在冰凍保藏后，質量比酶完全失活時要高。(2分)②在熱失活中，過氧化物酶分子聚集成寡聚體，分子量增加一倍，這個過程包括酶分子展開和展開的酶分子進一步堆積，血紅素基暴露，增加了血紅素蛋白非酶催化脂肪氧化的能力，導致保藏期間不良風味的產(chǎn)生。(4分)多酚氧化酶作用的底物有哪些？如何利用和控制酶促褐變？作用底物：①兒茶素、②3,4－二羥基肉桂酸酯、③3,4－二羥基苯丙氨酸、④酪氨酸酶促褐變三因素：酶，底物，O2。（1）對酶的抑制：PPO是以銅為輔基，可用金屬螯合物抗壞血酸、檸檬酸、EDTA來抑制酶的活性；（2）對酶的反應產(chǎn)物或底物的抑制：①同鄰-二酚氧化產(chǎn)物醌作用的還原劑，如抗壞血酸、SO2、偏重亞硫酸鹽；醌偶合劑：與醌作用，生成穩(wěn)定的無色化合物，如半胱氨酸，谷胱甘肽；與酚類底物作用的化合：PUP(氯乙烯吡咯烷酮)與酚強烈締合，消去底物；綜合使用：如SO2+有機酸（3）熱燙；（4）降低pH；（5）驅除或隔絕氧氣：將果蔬浸沒在清水、糖水或鹽水中；浸涂抗壞血酸液；用真空滲入法把糖水或鹽水深入組織內部，驅出空氣。脂肪氧合酶作用條件及對食品質量的影響。作用條件：⑴作用的底物具有特異性的要求，含有順，順—1,4—戊二烯的直鏈脂肪酸、脂肪酸酯和醇都有可能作為脂肪氧合酶的底物。最普通的底物是必需脂肪酸：亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸⑵脂肪氧合酶的最適PH一般在7.0～8.0對食品質量的影響：⑴對焙烤食品質量的影響：添加適量的脂肪酸氧合酶及大豆粉可使面粉中存在的少量不飽和脂肪酸氧化分解，生成具有芳香風味的羰基化合物，從而能改進面粉的顏色和焙烤質量（漂白面粉、強化面筋蛋白、改進面包的體積和軟度）。⑵對于食品顏色、風味和營養(yǎng)的影響：在一些水果和蔬菜中，揮發(fā)性化合物構成了人們期望的風味成分，然而在冷凍蔬菜和肉類酸敗及高蛋白質食品以及谷類保藏過程中，它們卻產(chǎn)生了不良的風味；它作用的產(chǎn)物對維生素A及維生素A原的破壞，減少了食品中必需不飽和脂肪酸的含量，酶作用的產(chǎn)物同蛋白質的必需氨基酸作用，降低了蛋白質的營養(yǎng)價值及功能性質。葡萄糖氧化酶對底物氧化形式在食品加工中應用？1)蛋類食品的脫糖保鮮;2)防止食品氧化;(干鮮食品、酒類、飲料、蝦肉食品的脫氧保鮮及穩(wěn)定食品乳狀液的質量和防止馬口鐵罐壁氧化腐蝕)3)在特殊情況下防止微生物的繁殖;4)可用于定量測定各種食品中的葡萄糖含量;其他作用:(改變轉化糖中葡萄糖和果糖的比例;降低玉米糖漿中葡萄糖的含量;加入到面粉中起催熟作用;加入到牛乳中起凝結作用;穩(wěn)定柑桔飲料及濃縮汁的質量;保護肉制品及干酪的顏色等)超氧化物岐化酶（SOD）的特性及作用原理。特性：⑴超氧化物酶是一種金屬蛋白，它對熱表現(xiàn)出異常的穩(wěn)定性⑵SOD能清楚超氧陰離子，所以SOD具有抗輻射作用⑶超氧化劑歧化酶是專一消除氧自由基的消除劑，SOD能清除O2。，延緩由于自由基侵害而出現(xiàn)的衰老現(xiàn)象。作用機理：超氧化物歧化酶的作用機制：催化超氧陰離子的歧化反應。O2ˉ+O2ˉ+2HO2+H2O2 舉例說明酶在淀粉類食品生產(chǎn)中的應用1)酶在制糖工業(yè)中的應用：葡萄糖的生產(chǎn)絕大多數(shù)是采用α-淀粉酶將淀粉液化成糊精，再利用糖化酶生成葡萄糖.(果葡糖漿是用葡萄糖異構酶催化葡萄糖異構化生成果糖，而得到含有葡萄糖和果糖的混合糖漿。以玉米淀粉為原料，在糊化時加入耐熱α-淀粉酶，采用脫支反應等手段改變淀粉原有的分子結構并重結晶，可以提高產(chǎn)品中抗性淀粉的含量。)2)酶在焙烤食品中的應用：(淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖氧化酶、木聚糖酶、脂酶等)使用可以增大面包體積，改善面表皮色澤，改良面粉質量，延緩陳變，提高柔軟度，延長保存期限。3)酶在面條加工中的應用：(氧化酶、脂肪酶、木聚糖酶、諾帕酶、面用改良劑。)作為面用改良劑的酶制劑以轉谷氨酰胺酶為主要成分，能改善面類的口感。4)酶在啤酒生產(chǎn)中的運用;蛋白酶可降解啤酒的蛋白質成分,防止啤酒冷渾濁,延長啤酒儲藏期。舉例說明酶在果蔬類食品生產(chǎn)中的應用1)提取果蔬汁：纖維素酶可以使果蔬中大分子纖維素降解成分子量較小的纖維二糖和葡萄糖分子，破壞植物細胞壁，使細胞內容物充分釋放，提高出汁率，并提高可溶性固形物含量。2)酶在果蔬加工上的新用途：增香、除異味；提取果膠；真空或加壓滲酶法處理完整果蔬；去除酚類化物；提取蔬菜汁。(例如：加入檸檬甘素脫氫酶可把檸檬苦素氧化成檸檬苦素環(huán)內酯，從而達到脫苦降苦的目的。)3)酶在葡萄釀酒中的運用;添加一定量果膠酶可以有效地分解果肉組織中的果膠物質，使果膠粘度降低，容易榨汁、過濾，從而提高出汁率和出酒率.4)控制酶的基因表達進行果蔬保鮮：利用反義RNA技術抑制ACC合成酶活力即可延緩果蔬成熟和軟化。舉例說明酶在食品分析中的應用。1、去除樣品中的雜質，如測定果糖、多糖等。2、催化待測物形成新的產(chǎn)物，而這中產(chǎn)物更容易被定量分析，如淀粉測定。3、測定食品中酶的活性作為食品的指標。4、利用酶催