第十二章 酶制劑

第十二章酶制劑第一節(jié)概述一、酶的定義:

酶是生物活細胞產生的一類具有催化功能的蛋白質。(1982年，在生物體內發(fā)現(xiàn)了一種具有催化功能的核酸分子即核酸酶RIBOENZYME）。第一節(jié)概述二、酶的分類：國際酶學委員會將酶按功能性質分為：氧化還原酶類、轉移酶類、水解酶類、裂合酶類、異構酶類和連接酶類等六大類，食品加工中比較重要的酶類是氧化還原酶類和水解酶類。（大類、亞類、亞亞類、編號）第一節(jié)概述三.酶的特性1.催化的高效性需要較低的反應活化能，是化學類10-107倍。如1g淀粉酶在65℃下，15min內可使2t淀粉轉化為糊精。2.反應專一性對反應物（底物）的反應選擇催化，副產品少，如蛋白的水解第一節(jié)概述3.條件溫和在常溫、常壓、低酸堿條件下完成，有利于減少能耗；簡化設備；改善勞動條件；降低生產成本4.具有蛋白質所有性質如兩性電解質；紫外、熱、重金屬、酸堿使其變性；遇蛋白酶失活5.純化困難第一節(jié)概述四.酶制劑

以具有生物催化能力的生物酶為主體的添加劑。酶制劑：是指由動物或植物的可食或非可食部分直接提取，或由傳統(tǒng)或通過基因修飾的微生物（包括但不限于細菌、放線菌、真菌菌種）發(fā)酵、提取制得，用于食品加工，具有特殊催化功能的生物制品。第一節(jié)概述五.酶的種類

1.按來源：①動物，凝乳酶；胃蛋白酶②植物，木瓜蛋白酶，菠蘿蛋白酶③微生物，淀粉，細菌蛋白酶，溶菌酶，果膠酶第一節(jié)概述2.按功能：①氧化還原oxidoreductases:AH2+B→A+BH2②轉移酶transferases:A-R+B→A+B-R③水解酶hydrolases:A-B+H2O→AOH+BH④裂解酶lyases:A-B→A+B⑤異構酶isomerases:A→B⑥合成酶synthetase:A+B+ATP→AB+ADP第一節(jié)概述六、酶活性：

酶催化一定反應的能力,也就是酶催化反應的速度?？赏ㄟ^測定單位時間內反應底物的減少量或產物生成量而得。一定數(shù)量的酶制劑催化特定反應的能力大小就表明其含酶量的多少，因此酶單位都是以酶的活力為根據(jù)而定義的。第一節(jié)概述國際生化委員會酶學委員會1964年規(guī)定：在特定條件下，在分鐘內1微摩爾的底物轉化為產物的酶量為1個酶活動單位，稱為酶的國際單位。特定條件是指：25度、最適條件下。第一節(jié)概述七.酶活力的影響因素

1.酶濃度2.底物濃度3.溫度控制第一節(jié)概述4.系統(tǒng)酸度

5.作用時間6.蛋白酶干擾7.激活劑與抑制劑激活劑抑制劑第二節(jié)酶制劑安全性酶制劑來源于生物，一般要比化學合成物質安全。但是酶制劑通常不是純凈的化學物質，常混有殘存的原材料、無機鹽、稀釋劑、防腐劑等物質。用微生物發(fā)酵的酶可能伴隨帶來某些生物毒素或殘留抗生素。因此，生產食品加工用的酶制劑，應注意原料和提取工藝的選擇，防止有害物質的污染。第二節(jié)酶制劑安全性聯(lián)合國糧食與農業(yè)組織和世界衛(wèi)生組織的食品添加劑專家聯(lián)合委員會在1977年第21屆大會上作出如下規(guī)定：凡從動植物可食部分的組織，或用食品加工傳統(tǒng)使用菌種生產的酶制劑，可作為食品對待，不需進行毒理試驗，只需建立有關酶化學和微生物學的說明。第二節(jié)酶制劑安全性凡由非致病性一般食品污染微生物生產的酶，需作短期毒性試驗。對于非常見微生物制取的酶，要作廣泛的毒性試驗。用于生產食品酶制劑的工業(yè)菌種，必須是非致病性的，不產生毒素、抗生素和激素等生理活性物質，并經(jīng)過各種安全性試驗，證明安全可靠后，才能批準使用。第二節(jié)酶制劑安全性我國規(guī)定酶制劑的衛(wèi)生要求：①酶制劑的菌種應嚴格鑒定，不能使用致病菌和可能產生毒素的菌種；②只能使用一定規(guī)格的食品工業(yè)專用酶制劑，不得任意使用普通工業(yè)用酶制劑；第二節(jié)酶制劑安全性③來自動植物非可食部分的酶制劑須經(jīng)毒理學鑒定；④由不熟悉的非致病性微生物指成酶制劑應進行嚴格的毒性鑒定；⑤食品工業(yè)中不能使用與治療用酶抗原近似的酶制劑第三節(jié)淀粉酶一、定義：凡催化淀粉水解的酶，稱為淀粉酶。淀粉酶是糖苷水解酶中最重要的一類酶。二、分類：按作用方式的不同，將淀粉酶分為四類：

-淀粉酶、

-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和脫支酶。第三節(jié)淀粉酶（一）

-淀粉酶存在于動物、植物和微生物中。在發(fā)芽的種子、人的唾液、動物的胰臟內含量甚多?，F(xiàn)在工業(yè)上已經(jīng)能利用枯草桿菌、米曲霉、黑曲霉等微生物制備高純度的

-淀粉酶。第三節(jié)淀粉酶1.結構特點：天然的

-淀粉酶分子中都含有一個結合得很牢固的Ca2＋，Ca2＋起著維持酶蛋白最適宜構象的作用，從而使酶具有高的穩(wěn)定性和最大的活力。第三節(jié)淀粉酶2.作用特點：

-淀粉酶是一種內切酶，隨機水解

-1,4糖苷鍵，不能水解

-1,6糖苷鍵。水解直鏈淀粉時迅速使其降解成低聚糖，然后把低聚糖分解成終產物麥芽糖和葡萄糖。第三節(jié)淀粉酶水解支鏈淀粉時終產物是葡萄糖、麥芽糖和一系列含有

-1,6糖苷鍵的極限糊精或異麥芽糖。由于

-淀粉酶能快速地降低淀粉溶液的黏度，使其流動性加強，故又稱為液化酶。第三節(jié)淀粉酶3.適宜條件：不同來源的

-淀粉酶有不同的最適溫度和最適pH。最適溫度一般在55～70℃，但也有少數(shù)細菌

-淀粉酶最適溫度很高，達80℃以上。最適pH一般在4.5～7.0之間，細菌中

-淀粉酶的最適pH略低。第三節(jié)淀粉酶（二）

-淀粉酶存在于高等植物的種子中，大麥芽內尤為豐富。少數(shù)細菌和霉菌中也含有此種酶。

第三節(jié)淀粉酶1.作用特點：外切酶，只能水解

-1,4糖苷鍵。作用時從淀粉分子的非還原性末端開始，依次切下一個個麥芽糖單位，并將切下的

-麥芽糖轉變成

-麥芽糖。第三節(jié)淀粉酶

-淀粉酶在催化支鏈淀粉水解時，因為它不能斷裂

-1,6糖苷鍵，也不能繞過支點繼續(xù)作用于

-1,4糖苷鍵，因此，

-淀粉酶分解淀粉是不完全的。

-淀粉酶作用的終產物是

-麥芽糖和分解不完全的極限糊精。第三節(jié)淀粉酶2.適宜條件：

-淀粉酶的熱穩(wěn)定性普遍低于

-淀粉酶，但比較耐酸。第三節(jié)淀粉酶（三）葡萄糖淀粉酶（糖化酶）：來源：微生物的根霉、曲霉等產生。1.作用特點：

外切酶，水解的

-1，4糖苷鍵，

-1,6糖苷鍵和

-1,3糖苷鍵，但對后兩種鍵的水解速度較慢。作用時從非還原性末端開始逐次切下一個個葡萄糖單位，當作用于淀粉支點時，速度減慢，但可切割支點。第三節(jié)淀粉酶因此，葡萄糖淀粉酶作用于直鏈淀粉或支鏈淀粉時，終產物均是葡萄糖。工業(yè)上用葡萄糖淀粉酶來生產葡萄糖。所以也稱此酶為糖化酶。第三節(jié)淀粉酶（四）脫支酶

存在：許多動植物和微生物中都有分布1.作用特點：水解淀粉和糖原分子中

-1,6糖苷鍵的一類酶，有普魯蘭酶和異淀粉酶之分。第三節(jié)淀粉酶（五）淀粉酶在食品工業(yè)中的應用淀粉酶在食品工業(yè)上應用很廣泛。淀粉酶制劑是最早實現(xiàn)工業(yè)化生產和產量最大的酶制劑品種，約占整個酶制劑總產量的50%以上，被廣泛應用于食品、發(fā)酵及其他工業(yè)中。第三節(jié)淀粉酶淀粉酶用于釀酒、味精等發(fā)酵工業(yè)中水解淀粉；在面包制造中為酵母提供發(fā)酵糖，改進面包的質構；用于啤酒除去其中的淀粉渾濁；利用葡萄糖淀粉酶可直接將低黏度麥芽糊精轉化成葡萄糖，然后再用葡萄糖異構酶將其轉變成果糖，提高甜度等。第三節(jié)淀粉酶目前商品淀粉酶制劑最重要的應用是用淀粉制備麥芽糊精、淀粉糖漿和果葡糖漿等。1883年麥芽

-淀粉酶第一個被清楚認識。第四節(jié)蛋白酶來源：動物、植物和微生物中都可以提取，也是食品工業(yè)中重要的一類酶。第四節(jié)蛋白酶以來源分類：動物蛋白酶、植物蛋白酶和微生物蛋白酶三大類。以作用方式分：內肽酶和外肽酶兩大類。以最適pH的不同分：酸性蛋白酶、堿性蛋白酶和中性蛋白酶。第四節(jié)蛋白酶以其活性中心的化學性質不同分：絲氨酸蛋白酶（酶活性中心含有絲氨酸殘基）巰基蛋白酶（酶活性中心含有巰基）金屬蛋白酶（酶活性中心含金屬離子）酸性蛋白酶（酶活性中心含羧基）。第四節(jié)蛋白酶（一）動物蛋白酶存在：人和哺乳動物的消化道。如:胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、彈性蛋白酶和羧肽酶。胃黏膜細胞分泌的胃蛋白酶，可將各種水溶性蛋白質分解成多肽；第四節(jié)蛋白酶胰腺分泌的胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、彈性蛋白酶和羧肽酶等內肽酶和外肽酶，可將多肽鏈水解成寡肽和氨基酸；小腸黏膜能分泌氨肽酶、羧肽酶和二肽酶等，將小分子肽分解成氨基酸。第四節(jié)蛋白酶人體攝取的蛋白質就是在消化道中這些酶的綜合作用下被消化吸收的。胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等先都分別以無活性前體的酶原形式存在，在消化道需經(jīng)激活后才具有活性。

第四節(jié)蛋白酶在動物組織細胞的溶酶體中有組織蛋白酶，最適pH為5.5左右。當動物死亡之后，隨組織的破壞和pH的降低，組織蛋白酶被激活，可將肌肉蛋白質水解成游離氨基酸，使肌肉產生優(yōu)良的肉香風味。但從活細胞中提取和分離組織蛋白酶很困難，限制了它的應用。第四節(jié)蛋白酶在哺乳期小牛的第四胃中還存在一種凝乳酶，是由凝乳酶原激活而成，pH5時可由已有活性的凝乳酶催化而激活，在pH2時主要由H＋（胃酸）激活。隨小牛長大，由攝取母乳改變成青草和谷物時，凝乳酶逐漸減少，而胃蛋白酶增加。凝乳酶也是內肽酶，能使牛奶中的酪蛋白凝聚，形成凝乳，用來制作奶酪等。第四節(jié)蛋白酶動物蛋白酶特點：

動物蛋白酶由于來源少，價格昂貴，所以在食品工業(yè)中的應用不甚廣泛。胰蛋白酶主要應用于醫(yī)藥上。第四節(jié)蛋白酶（二）植物蛋白酶主要類別：木瓜蛋白酶、無花果蛋白酶和菠蘿蛋白酶（均已被大量應用于食品工業(yè)）。第四節(jié)蛋白酶特點：都屬巰基蛋白酶、內肽酶，對底物的特異性都較寬。木瓜蛋白酶（番木瓜膠乳中），在pH5時穩(wěn)定性最好，pH<3、pH>11時，酶會很快失活。該酶的最適pH雖因底物不同而有不同，但一般在5～7之間。與其他蛋白酶相比，其熱穩(wěn)定性較高。第四節(jié)蛋白酶無花果蛋白酶：存在于無花果膠乳中，新鮮的無花果中含量可高達1%左右。在pH6～8時最穩(wěn)定，但最適pH在很大程度上取決于底物。若以酪蛋白為底物，活力曲線在pH6.7和9.5兩處有峰值；以彈性蛋白為底物時，最適pH為5.5；而對于明膠，最適pH則為7.5。第四節(jié)蛋白酶菠蘿汁中含有很強的菠蘿蛋白酶，從果汁或粉碎的莖中都可提取得到，其最適pH值范圍在6～8。第四節(jié)蛋白酶應用：常用于肉的嫩化和啤酒的澄清。特別是木瓜蛋白酶的應用，很久以前民間就有用木瓜葉包肉