第二章酶與食品加工

食品化學(xué)遼寧水利職業(yè)學(xué)院生環(huán)系主講:張金海FoodChemistry第二章酶與食品加工1.理解酶的定義、作用特點(diǎn)及影響酶促反應(yīng)的因素；2.了解食品加工中內(nèi)源酶和外源酶的作用；3.理解不同淀粉酶的作用特點(diǎn)、產(chǎn)物特點(diǎn)及應(yīng)用；教學(xué)目的：4.撐握蛋白酶的分類、來源、在食品加工中的應(yīng)用；5.撐握果膠酶、多酚氧化酶及其它氧化還原酶類及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用。6.了解固定化酶的特點(diǎn)，制備方法及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)：淀粉酶、蛋白酶、α-淀粉酶和β-淀粉酶的作用特點(diǎn)；植物蛋白酶及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用。教學(xué)難點(diǎn)：酶的固定化。教學(xué)方法：注意知識(shí)應(yīng)用：發(fā)酵工業(yè)中液化酶、糖化酶的應(yīng)用，肉類的嫩化與啤酒澄清中酶的應(yīng)用。作業(yè)布置：教材P101習(xí)題（1-6）

(1982年，在生物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一種具有催化功能的核酸分子即核酸酶）。第一節(jié)概述一、酶及酶的特性1、酶的定義:酶是生物活細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有催化功能的蛋白質(zhì)。2、酶催化的特點(diǎn)：（1）催化效率高。（2）具有很高的專一性。（3）需比較溫和的條件（如溫度在25～50℃范圍內(nèi)，pH為中性左右）。因此，酶在食品科學(xué)中相當(dāng)重要，通過酶的作用能引起食品原料的品質(zhì)發(fā)生變化，也能在比較溫和的條件下加工和改良食品。二、酶催化作用的影響因素：溫度、pH、酶濃度、底物濃度；水分活度、一些離子，酶的抑制劑等因素對(duì)酶的催化活力也有很大的影響。（最適值）將酶按功能性質(zhì)分為氧化還原酶類、轉(zhuǎn)移酶類、水解酶類、裂合酶類、異構(gòu)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。與食品加工有關(guān)的酶，根據(jù)其來源可分為內(nèi)源酶和外源酶兩大類。三、酶的分類：國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)（ENZYMECOMMISSION）第二節(jié)酶的活力及其測(cè)定方法酶活力大小就是指在一定條件所催化的某一化學(xué)反應(yīng)速度的快慢，即酶催化的反應(yīng)速度越快，酶活力越高，反之則表示該酶活力低。一、酶的活力和活力單位酶活力是酶促反應(yīng)的能力。1、酶活力概念:但是，酶的定量并非對(duì)其蛋白質(zhì)進(jìn)行定量，而是對(duì)它的催化能力進(jìn)行定量。所以，酶的定量就是測(cè)定酶的活力，也即測(cè)定酶促反應(yīng)的速度。2.酶活力單位

酶活力大小即催化的某一化學(xué)反應(yīng)速率的能力，用酶活力單位（U）表示。單位數(shù)目越大，表示酶的活力越高，即酶制品中酶的含量高，這樣的酶量就可用U/mL或U/g。

酶活力單位的定義

在一定條件下，一定時(shí)間內(nèi)將一定量的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量定為一個(gè)單位（1U）

(1)習(xí)慣單位這種單位簡(jiǎn)單方便，省去了許多計(jì)算；但只能進(jìn)行酶活力的相對(duì)比較。酶習(xí)慣上或測(cè)定時(shí)使用的反應(yīng)速度的單位定義為酶的活力單位。有的甚至直接用測(cè)得的物理量，如單位時(shí)間內(nèi)消光值的變化(DA/t)表示酶活力單位。（自定義的活力單位）在酶制劑生產(chǎn)上根據(jù)不同的產(chǎn)品制定各自的酶活力單位，如：蛋白酶以1分鐘內(nèi)能水解酪蛋白產(chǎn)生1微克酪氨酸的酶量為1個(gè)蛋白酶單位；液化型淀粉酶以1小時(shí)內(nèi)能液化1克淀粉為1克液化型淀粉的酶量為1個(gè)酶單位。各種酶的活力單位是不同的，就是同一種酶也有不同的活力單位。在特定條件下，在1min分鐘內(nèi)將1微摩爾（μmol)的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的酶量為1個(gè)酶活力單位(IU)，稱為酶的國(guó)際單位。特定條件是指：

25度、最適條件下。（2）國(guó)際單位（IU）國(guó)際生化委員會(huì)酶學(xué)委員會(huì)1964年規(guī)定：

（3）Katal(Kat)單位是由國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)于1972年規(guī)定的一種新單位在最適條件下，酶每秒鐘(1S)內(nèi)可使1mol底物轉(zhuǎn)化的酶量定為1個(gè)Kat；同理,可使1μmol

底物轉(zhuǎn)化的酶量定為1個(gè)μKat單位,兩種國(guó)際單位的換算關(guān)系如下:

1Kat=60×106IU1IU=1/60μKat=16.67nKat

酶活力單位并不直接表示酶的絕對(duì)數(shù)量，它只不過是一種相對(duì)比較的依據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中，除了使用每克（或每毫升）酶制劑含有多少活力單位來表示酶活力的大小外，有時(shí)還以每毫克酶蛋白含有多少酶活力單位來表示活力大小，稱為比活力，有時(shí)也采用每（毫）升酶液或每克酶制劑的活力單位數(shù)表示酶的比活力。指每毫克酶蛋白所含的酶活力單位數(shù)比活力是酶制劑純度的常用指標(biāo)——比活力越大，表示酶越純3.酶的比活力

純化倍數(shù)

=每次比活力/第一次比活力產(chǎn)率(回收率)=每次總活力/第一次總活力×100%4.酶的純度

二.酶活力的測(cè)定方法1、測(cè)定完成一定量反應(yīng)所需時(shí)間測(cè)定酶活力時(shí)，用時(shí)間作為指標(biāo)。酶活力的測(cè)定步驟①底物②反應(yīng)條件③反應(yīng)時(shí)間④底物或產(chǎn)物變化量選擇底物配制底物溶液確定酶促反應(yīng)條件：pH、溫度等準(zhǔn)確計(jì)時(shí)并終止反應(yīng)運(yùn)用各種檢測(cè)技術(shù)，快速、簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確的測(cè)定變化量用這種子方式測(cè)定活力的酶并不多淀粉酶活力的測(cè)定淀粉碘+藍(lán)淀粉酶小分子糊精藍(lán)色消失測(cè)定時(shí)間藍(lán)色消失例如，有1g淀粉酶制劑，溶解在1000mL水中，從中取出0.5mL，與20mL2%的淀粉溶液在30℃、PH6的條件下一起作用，10min后就與碘不起顏色反應(yīng)，該酶制劑的活力單位按每小時(shí)分解1g淀粉為1個(gè)單位（1U）該淀粉酶制劑活力為：4800(U)2、測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)所起的化學(xué)反應(yīng)量這是酶活力測(cè)定的主要方式以蛋白酶活力測(cè)定為例來說明：酶活力的測(cè)定步驟①底物②反應(yīng)條件③反應(yīng)時(shí)間產(chǎn)物酪氨酸酪蛋白溶液條件：pH=730℃準(zhǔn)確計(jì)時(shí)10min酪氨酸與福林試劑生成藍(lán)色物質(zhì)加入蛋白質(zhì)變性劑三氯醋酸從而計(jì)算出每克酶制劑在每分鐘內(nèi)可分解出多少微克的酪氨酸，即為含多少單位。測(cè)定底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的方法2.分光光度法3.熒光法酶活力的測(cè)定方法4.同位素測(cè)定法5.電化學(xué)方法6.其他方法1.滴定法第三節(jié)食品加工中酶的作用內(nèi)源酶是指作為食品加工原料的動(dòng)植物體內(nèi)所含有的各種酶類。內(nèi)源酶是使這些食品原料在屠宰或采收后成熟或變質(zhì)的重要原因，對(duì)食品的貯藏和加工都有著重要的影響。有些是有利的影響，可通過適當(dāng)?shù)臈l件來加強(qiáng)這些酶的作用；有些是不利的影響，需設(shè)法對(duì)酶的作用進(jìn)行抑制或消除。含義：特點(diǎn)：一、內(nèi)源酶的作用內(nèi)源酶類對(duì)食品的風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)、色澤等感觀質(zhì)量具有重要的影響，其作用有的是期望的，有的是不期望的。如動(dòng)物屠宰后，水解酶類的作用使肉嫩化，改善肉食原料的風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)；水果成熟時(shí)，內(nèi)源酶類綜合作用的結(jié)果會(huì)使各種水果具有各自獨(dú)特的色、香、味，但如果過度作用，水果會(huì)變得過熟和酥軟，甚至失去食用價(jià)值。

例如，新鮮的肌肉必須是紅色而不是紫色或褐色，肌肉的紅色是由于它含有氧合肌紅蛋白，當(dāng)它脫氧轉(zhuǎn)變成為肌紅蛋白時(shí)肌肉呈紫紅色；氧合肌紅蛋白或肌紅蛋中的Fe2+被氧化成時(shí)Fe3+

，生成高鐵肌紅蛋白肌肉呈褐色。1、色澤變化綠色是許多新鮮蔬菜和水果的質(zhì)量指標(biāo)，有些水果成熟時(shí)綠色減少，代之以紅色，橘色、黃色紫黑色等色澤，這種色澤變化與酶的作用有關(guān)。植物的后熟就是果實(shí)離開母株后進(jìn)行的成熟現(xiàn)象。果實(shí)的后熟作用是在各種酶的參與下進(jìn)行的極其復(fù)雜的生理生化過程。酶的活動(dòng)方向趨向于水解反應(yīng)，各種成分都在進(jìn)行著變化。如淀粉分解為糖，果實(shí)變甜；可溶性單寧凝固，果實(shí)澀味消失；原果膠水解為果膠，果實(shí)變軟；同時(shí)果實(shí)色澤加深，香味增加。在這個(gè)過程中，還由于果實(shí)呼吸作用產(chǎn)生了酒精、乙醛和乙烯等產(chǎn)物，促進(jìn)了后熟過程，這雖然影響了原料的貯存，但對(duì)加工來講還是很重要的。脂肪氧合酶、葉綠素酶和多酚氧化酶脂肪氧合酶催化胡蘿卜素降解而使面粉漂白，在蔬菜加工過程中則使胡蘿卜素破壞而損失維生素A源；在一些用發(fā)酵方法加工的魚制品中，由于魚和細(xì)菌中的硫胺素酶的作用，使這些制品缺乏維生素B1；果蔬中的Vc氧化酶及其它氧化酶類是直接或間接導(dǎo)致果蔬在加工和貯存過程中維生素C氧化損失的重要原因之一。（1）脂肪氧合酶P教材83（2）葉綠素酶在植物衰老和儲(chǔ)藏過程中，酶能引起葉綠素的分解破壞。這種酶促變化可分為直接作用和間接作用兩類。葉綠素酶能夠催化葉綠素水解為葉綠醇和葉綠酸在加工中由于組織內(nèi)多酚氧化酶的作用，會(huì)發(fā)生酶促褐變，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的外觀和品質(zhì)。所以，這類水果蔬菜在去皮切開后，必須盡快將其放入沸水或蒸汽中進(jìn)行短時(shí)間的加熱處理，以破壞酶的活力?；?qū)⑵浣胂∷嶂校缘蚿H抑制多酚氧化酶活力，也可以將其浸入亞硫酸鹽溶液中抑制多酚氧化酶活力。（3）多酚氧化酶多酚氧化酶又稱為酪氨酸酶、多酚酶、酚酶、兒茶酚氧化酶、甲酚酶和兒茶酚酶。多酚氧化酶存在于植物、動(dòng)物和微生物中。2、質(zhì)構(gòu)變化質(zhì)構(gòu)是決定食品品質(zhì)的重要指標(biāo)。水果和蔬菜等的質(zhì)構(gòu)主要取決于所含的碳水化合物，如纖維素、果膠物質(zhì)、半纖維素、淀粉和非碳水化合物木質(zhì)素等。果膠酶、纖維素酶、淀粉酶、蛋白酶3、風(fēng)味變化在食品保藏期間，酶的作用會(huì)導(dǎo)致不良風(fēng)味的形成。見教材P854、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的變化見教材P85酶對(duì)食品感觀功能的影響內(nèi)源酶類對(duì)食品的風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)、色澤等感觀質(zhì)量具有重要的影響，其作用有的是期望的，有的是不期望的。如動(dòng)物屠宰后，水解酶類的作用使肉嫩化，改善肉食原料的風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)；水果成熟時(shí)，內(nèi)源酶類綜合作用的結(jié)果會(huì)使各種水果具有各自獨(dú)特的色、香、味，但如果過度作用，水果會(huì)變得過熟和酥軟，甚至失去食用價(jià)值。ATP酶又稱為三磷酸腺苷酶，是一類能將三磷酸腺苷（ATP）催化水解為二磷酸腺苷（ADP）和磷酸根離子的酶，這是一個(gè)釋放能量的反應(yīng)。在大多數(shù)情況下，能量可以通過傳遞而被用于驅(qū)動(dòng)另一個(gè)需要能量的化學(xué)反應(yīng)。這一過程被所有已知的生命形式廣泛利用。二、外源酶的作用外源酶有兩個(gè)來源：一是來源于食品中存在的微生物；二是來源于人為添加的酶制劑。有些微生物分泌的各種酶可將食品中蛋白質(zhì)水解成多肽和氨基酸，并能進(jìn)一步將氨基酸分解生成氨、酮酸、胺、吲哚和硫化氫等物質(zhì)，而引起食品的腐敗變質(zhì)。但是也有些微生物在食品或食品原料中生長(zhǎng)繁殖，通過它們分泌的各種酶的作用以及代謝產(chǎn)物可以改善原有的營(yíng)養(yǎng)成分、風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)。如發(fā)酵食品中所用的微生物。（一）微生物產(chǎn)生的外源酶與未發(fā)酵食品相比，發(fā)酵食品可提高食品原有的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。有控制地進(jìn)行的發(fā)酵，仍能保持大部分的能量，以供人體需要。在發(fā)酵中，微生物將復(fù)雜的物質(zhì)分解為簡(jiǎn)單成分，把封閉在不易消化的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和細(xì)胞內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)素釋放出來，從而增加了食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。同時(shí)還合成了不少人體必需的維生素。發(fā)酵食品還能將人體不能消化的纖維素、半纖維素和類似聚合物在微生物分泌的酶作用下，分解形成簡(jiǎn)單的糖類和糖的衍生物供人體利用。（二）酶制劑含義：采用適當(dāng)?shù)睦砘椒▽⒚笍纳锝M織或細(xì)胞以及微生物發(fā)酵物中提取出來，加工成為具有一定純度及活力標(biāo)準(zhǔn)的生化制劑，稱為酶制劑。早期從動(dòng)物臟器和高等植物種子、果實(shí)中提取。隨著酶制劑應(yīng)用范圍的日益擴(kuò)大，逐步轉(zhuǎn)向以微生物開辟酶制劑的來源。微生物種類繁多，酶的品種齊全?，F(xiàn)已知一切動(dòng)植物細(xì)胞中存在的酶幾乎都能夠從微生物細(xì)胞中找到。微生物具有生長(zhǎng)繁殖快，生活周期短，產(chǎn)量高，不受季節(jié)、地區(qū)的限制；微生物培養(yǎng)簡(jiǎn)單易行、生產(chǎn)規(guī)模可大可?。晃⑸锶菀鬃儺?，可采取遺傳工程、細(xì)胞工程、基因工程等技術(shù)進(jìn)行菌種選育和代謝控制，來提高產(chǎn)酶量、培育新酶種等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為酶制劑的主要來源。來源：1．酶制劑應(yīng)用于食品加工的特點(diǎn)酶的催化效率高，很少量的酶制劑就可以完成其他方法很難實(shí)現(xiàn)的加工要求。酶促反應(yīng)有專一性，很少有副反應(yīng)，不會(huì)引起食品成分發(fā)生不需要的變化。酶促反應(yīng)可以在常溫常壓和接近中性的pH條件下完成，因而加工設(shè)備簡(jiǎn)單，節(jié)省能源而又有利于保存食品的營(yíng)養(yǎng)成分和色香味。酶促反應(yīng)的速度可以很容易地通過調(diào)節(jié)pH、溫度和酶制劑加入量等條件加以調(diào)節(jié)。酶本質(zhì)上是天然產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，作為食品加工材料，理論上是安全的。在酶制劑反應(yīng)后，可以通過酶變性的簡(jiǎn)單處理方法使其失去活力而消除其影響。由于以上這些優(yōu)越性，使酶制劑在食品加工中的應(yīng)用越來越廣，并逐步取代了一些原有的加工方法。如葡萄糖生產(chǎn)，過去一直沿用酸水解淀粉的方法。自從酶法制葡萄糖研究獲得成功，投入工業(yè)生產(chǎn)后，使設(shè)備投資大大降低，工序簡(jiǎn)化，產(chǎn)品雜質(zhì)含量低，得糖率接近100%，并可以直接利用噴霧干燥法來制葡萄糖粉。2．酶制劑的安全和衛(wèi)生酶制劑來源于生物，一般要比化學(xué)合成物質(zhì)安全。但是酶制劑通常不是純凈的化學(xué)物質(zhì)，?；煊袣埓娴脑牧稀o機(jī)鹽、稀釋劑、防腐劑等物質(zhì)。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(chǎn)食品加工用的酶制劑，應(yīng)注意原料和提取工藝的選擇，防止有害物質(zhì)的污染。

聯(lián)合國(guó)糧食與農(nóng)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(huì)在1977年第21屆大會(huì)上作出如下規(guī)定：凡從動(dòng)植物可食部分的組織，或用食品加工傳統(tǒng)使用菌種生產(chǎn)的酶制劑，可作為食品對(duì)待，不需進(jìn)行毒理試驗(yàn)，只需建立有關(guān)酶化學(xué)和微生物學(xué)的說明。凡由非致病性一般食品污染微生物生產(chǎn)的酶，需作短期毒性試驗(yàn)。

對(duì)于非常見微生物制取的酶，要作廣泛的毒性試驗(yàn)。用于生產(chǎn)食品酶制劑的工業(yè)菌種，必須是非致病性的，不產(chǎn)生毒素、抗生素和激素等生理活性物質(zhì)，并經(jīng)過各種安全性試驗(yàn)，證明安全可靠后，才能批準(zhǔn)使用。發(fā)酵時(shí)利用的微生物為有益微生物。它們可以來自于大自然（自然發(fā)酵），也可以來自于人工培養(yǎng)的純菌種（接種發(fā)酵）。發(fā)酵不僅為人類提供品種繁多的食品，還提高了食品的耐藏性。不少食品的最終發(fā)酵產(chǎn)物，特別是酸和酒精，有利于阻止腐敗變質(zhì)菌的生長(zhǎng)，同時(shí)還能抑制混雜在食品中的一些病原菌的生長(zhǎng)活動(dòng)。

第四節(jié)食品加工中重要的酶食品酶在食品生產(chǎn)過程中的主要作用是增進(jìn)與改善食品原料的結(jié)構(gòu)，提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；還可以澄清飲料、除去雜質(zhì)、防止褐變、提高食品感官質(zhì)量及分解食品原料中的某些異味物質(zhì)，改善食品的風(fēng)味等。食品工業(yè)中應(yīng)用的酶稱做食品酶。食品酶的概念食品酶的作用（一）淀粉酶分類：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。一、水解酶類定義：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。1、

-淀粉酶存在：動(dòng)物、植物和微生物中。在發(fā)芽的種子、人的唾液、動(dòng)物的胰臟內(nèi)含量甚多。現(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。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：天然的

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

-淀粉酶是一種內(nèi)切酶，隨機(jī)水解

-1,4糖苷鍵，不能水解

-1,6糖苷鍵。水解直鏈淀粉時(shí)迅速使其降解成低聚糖，然后把低聚糖分解成最終產(chǎn)物麥芽糖和葡萄糖。水解支鏈淀粉時(shí)最終產(chǎn)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(dòng)性加強(qiáng)，故又稱為液化酶。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(xì)菌

-淀粉酶最適溫度很高，達(dá)80℃以上。最適pH一般在4.5～7.0之間，細(xì)菌中

-淀粉酶的最適pH略低。

-淀粉酶的用途廣泛.例子妯,在制造啤酒時(shí),除去灑中由于殘存淀粉所引起的霧狀渾濁;把較低糖度的淀粉轉(zhuǎn)變成高度可發(fā)酵的糖漿.

-淀粉酶還影響糧食的食用質(zhì)量,陳米煮的飯不如新米好吃,其主要原因之一是因?yàn)殛惷字械?/p>

-淀粉酶喪失了活性.2、

-淀粉酶存在：高等植物的種子中，大麥芽?jī)?nèi)尤為豐富。少數(shù)細(xì)菌和霉菌中也含有此種酶。

作用特點(diǎn)：外切酶，只能水解

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

-麥芽糖轉(zhuǎn)變成

-麥芽糖。

-淀粉酶在催化支鏈淀粉水解時(shí)，因?yàn)樗荒軘嗔?/p>

-1,6糖苷鍵，也不能繞過支點(diǎn)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。

-淀粉酶作用的最終產(chǎn)物是

-麥芽糖和分解不完全的極限糊精。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。

-淀粉酶主要用于面包、啤酒等工業(yè)，也常用于制造麥芽糖等。作用特點(diǎn)：外切酶，水解的

-1，4糖苷鍵，

-1,6糖苷鍵和

-1,3糖苷鍵，但對(duì)后兩種鍵的水解速度較慢。作用時(shí)從非還原性末端開始逐次切下一個(gè)個(gè)葡萄糖單位，當(dāng)作用于淀粉支點(diǎn)時(shí)，速度減慢，但可切割支點(diǎn)。因此，葡萄糖淀粉酶作用于直鏈淀粉或支鏈淀粉時(shí)，終產(chǎn)物均是葡萄糖。工業(yè)上用葡萄糖淀粉酶來生產(chǎn)葡萄糖。所以也稱此酶為糖化酶。3、葡萄糖淀粉酶來源：微生物的根霉、曲霉等產(chǎn)生。適宜條件：最適pH為4～5，最適溫度在50～60℃范圍。葡萄糖淀粉酶廣泛用于各酒、葡萄糖以及果葡糖漿的制造，可增加出酒率、節(jié)約糧食和降低成本。4、脫支酶存在：許多動(dòng)植物和微生物中都有分布。作用特點(diǎn)：水解淀粉和糖原分子中

-1,6糖苷鍵的一類酶。淀粉酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用淀粉酶在食品工業(yè)上應(yīng)用很廣泛。淀粉酶制劑是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)和產(chǎn)量最大的酶制劑品種，約占整個(gè)酶制劑總產(chǎn)量的50%以上，被廣泛應(yīng)用于食品、發(fā)酵及其他工業(yè)中。如：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(jìn)面包的質(zhì)構(gòu)；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(zhuǎn)化成葡萄糖，然后再用葡萄糖異構(gòu)酶將其轉(zhuǎn)變成果糖，提高甜度等。目前商品淀粉酶制劑最重要的應(yīng)用是用淀粉制備麥芽糊精、淀粉糖漿和果葡糖漿等。（二）蛋白酶來源：動(dòng)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。（1）以來源分類：動(dòng)物蛋白酶、植物蛋白酶和微生物蛋白酶三大類。（2）以作用方式分：內(nèi)肽酶和外肽酶兩大類。（3）以最適pH的不同分：酸性蛋白酶、堿性蛋白酶和中性蛋白酶。蛋白酶分類：（4）*以其活性中心的化學(xué)性質(zhì)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）和酸性蛋白酶（酶活性中心含羧基）。(了解）1、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(yīng)用于食品工業(yè)）。特點(diǎn)：都屬巰基蛋白酶、內(nèi)肽酶，對(duì)底物的特異性都較寬。木瓜蛋白酶（番木瓜膠乳中），在pH5時(shí)穩(wěn)定性最好，pH<3、pH>11時(shí)，酶會(huì)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。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(dá)1%左右。在pH6～8時(shí)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(shí)，最適pH為5.5；而對(duì)于明膠，最適pH則為7.5。菠蘿汁中含有很強(qiáng)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。應(yīng)用：常用于肉的嫩化和啤酒的澄清。特別是木瓜蛋白酶的應(yīng)用，很久以前民間就有用木瓜葉包肉，使肉更鮮嫩、更香的經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)在這些植物蛋白酶除用于食品工業(yè)外，還用于醫(yī)藥上作助消化劑。2、動(dòng)物蛋白酶存在：人和哺乳動(dòng)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(xì)胞分泌的胃蛋白酶，可將各種水溶性蛋白質(zhì)分解成多肽；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(nèi)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。人體攝取的蛋白質(zhì)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。在動(dòng)物組織細(xì)胞的溶酶體中有組織蛋白酶，最適pH為5.5左右。當(dāng)動(dòng)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(zhì)水解成游離氨基酸，使肌肉產(chǎn)生優(yōu)良的肉香風(fēng)味。但從活細(xì)胞中提取和分離組織蛋白酶很困難，限制了它的應(yīng)用。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(shí)可由已有活性的凝乳酶催化而激活，在pH2時(shí)主要由H＋（胃酸）激活。隨小牛長(zhǎng)大，由攝取母乳改變成青草和谷物時(shí)，凝乳酶逐漸減少，而胃蛋白酶增加。凝乳酶也是內(nèi)肽酶，能使牛奶中的酪蛋白凝聚，形成凝乳，用來制作奶酪等。特點(diǎn)：動(dòng)物蛋白酶由于來源少，價(jià)格昂貴，所以在食品工業(yè)中的應(yīng)用不甚廣泛。胰蛋白酶主要應(yīng)用于醫(yī)藥上。3、微生物蛋白酶產(chǎn)酶微生物：細(xì)菌、酵母菌、霉菌等微生物中都含有多種蛋白酶，是生產(chǎn)蛋白酶制劑的重要來源。生產(chǎn)用于食品和藥物的微生物蛋白酶的菌種主要是枯草桿菌、黑曲霉、米曲霉三種。應(yīng)用：隨著酶科學(xué)和食品科學(xué)研究的深入發(fā)展，微生物蛋白酶在食品工業(yè)中的用途將越來越廣泛。在肉類的嫩化，尤其是牛肉的嫩化上應(yīng)用微生物蛋白酶代替價(jià)格較貴的木瓜蛋白酶，可達(dá)到更好的效果。微生物蛋白酶還被運(yùn)用于啤酒制造以節(jié)約麥芽用量。但啤酒的澄清仍以木瓜蛋白酶較好，因?yàn)樗泻芨叩哪蜔嵝裕?jīng)巴氏殺菌后，酶活力仍還存在，可以繼續(xù)作用于殺菌后形成的沉淀物，以保證啤酒的澄清。在醬油的釀制中添加微生物蛋白酶，既能提高產(chǎn)量，又可改善質(zhì)量。除此之外，還常用微生物蛋白酶制造水解蛋白胨用于醫(yī)藥，以及制造蛋白胨、酵母浸膏、牛肉膏等。細(xì)菌性蛋白酶還常用于日化工業(yè)，添加到洗滌劑中，以增強(qiáng)去污效果，這種加酶洗滌劑對(duì)去除衣物上的奶斑、血斑等蛋白質(zhì)類污跡的效果很好。（三）果膠酶果膠酶是能水解果膠類物質(zhì)的一類酶的總稱。它存在于高等植物和微生物中。果膠酶的分類及作用以作用底物的不同分：果膠酯酶、聚半乳糖醛酸酶和果膠裂解酶3種類型。1．果膠酯酶存在：存在于微生物（霉菌、細(xì)菌）和植物中。作用：催化果膠脫去甲酯基生成聚半乳糖醛酸鏈和甲醇的反應(yīng)。適宜條件：不同來源最適pH不同，霉菌來源的果膠酯酶的最適pH在酸性范圍；細(xì)菌來源的果膠酯酶在偏堿性范圍；植物來源的果膠酯酶在中性附近。不同來源的果膠酯酶對(duì)熱的穩(wěn)定性也有差異，例如霉菌果膠酯酶在pH3.5時(shí)，50℃加熱0.5h，酶活力無損失，當(dāng)溫度提高到62℃時(shí)，酶基本上全部失活。而蕃茄和柑橘果膠酯酶在pH6.1時(shí)，70℃加熱1h，酶活力也只有50%的損失。對(duì)食品加工的影響：在一些果蔬的加工中，若果膠酯酶在環(huán)境因素下被激活，將導(dǎo)致大量的果膠脫去甲酯基，從而影響果蔬的質(zhì)構(gòu)。生成的甲醇也是一種對(duì)人體有毒害作用的物質(zhì)，尤其對(duì)視神經(jīng)特別敏感。在葡萄酒、蘋果酒等果酒的釀造中，由于果膠酯酶的作用，可能會(huì)引起酒中甲醇的含量超標(biāo)，因此，果酒的釀造，應(yīng)先對(duì)水果進(jìn)行預(yù)熱處理，使果膠酯酶失活以控制酒中甲醇的含量。2．聚半乳糖醛酸酶作用：降解果膠酸的酶，分類：根據(jù)對(duì)底物作用方式不同可分兩類：一類是隨機(jī)地水解果膠酸（聚半乳糖醛酸）的苷鍵，這是聚半乳糖醛酸內(nèi)切酶（多存在于高等植物、霉菌、細(xì)菌和一些酵母中）；另一類是從果膠酸鏈的末端開始逐個(gè)切斷苷鍵，這是聚半乳糖醛酸外切酶（多存在于高等植物和霉菌中，在某些細(xì)菌和昆蟲中也有發(fā)現(xiàn)）。條件：聚半乳糖醛酸酶來源不同，它們的最適pH也稍有不同，大多數(shù)內(nèi)切酶的最適pH在4.0～5.0范圍以內(nèi)，大多數(shù)外切酶最適pH在5.0左右。特點(diǎn)：聚半乳糖醛酸酶的外切酶與內(nèi)切酶，由于作用方式不同，所以它們作用時(shí)對(duì)果蔬質(zhì)構(gòu)影響或果汁處理效果也有差別。例如同一濃度果膠液，內(nèi)切酶作用時(shí)，只要3%～5%的果膠酸苷鍵斷裂，黏度就下降；而外切酶作用時(shí)，則要10%～15%的苷鍵斷裂才使黏度下降50%。內(nèi)切聚半乳糖醛酸裂解酶、外切聚半乳糖醛酸裂解酶和內(nèi)切聚甲基半乳糖醛酸裂解酶的總稱。存在：以霉菌為主，在植物中尚無發(fā)現(xiàn)。作用：果膠裂解酶是催化果膠或果膠酸的半乳糖醛酸殘基的C4～C5位上的氫進(jìn)行反式消去作用，使糖苷鍵斷裂，生成含不飽和鍵的半乳糖醛酸。（果膠轉(zhuǎn)消化酶）3．果膠裂解酶果膠酶在食品工業(yè)上的應(yīng)用在果汁的提取和澄清中應(yīng)用：如在蘋果汁的提取中，應(yīng)用果膠酶處理方法生產(chǎn)的汁液具有澄清和淡棕色外觀，如果用直接壓榨法生產(chǎn)的蘋果汁不經(jīng)果膠酶處理，則表現(xiàn)為渾濁，感官性狀差，商品價(jià)值受到較大影響；經(jīng)果膠酶處理生產(chǎn)葡萄汁，不但感官質(zhì)量好，而且能大大提高葡萄的出汁率；

柑橘汁的色澤和風(fēng)味依賴于果汁中的混濁成分，混濁是由果膠、蛋白質(zhì)構(gòu)成的膠態(tài)不沉降的微小粒子的作用，若橘汁中果膠酶不失活，其作用結(jié)果會(huì)導(dǎo)致柑橘汁中的果膠分解，橘汁沉淀、分層、從而成為不受歡迎的飲料，因此，柑橘汁加工時(shí)必須先經(jīng)熱處理，使果膠酶失活。在蕃茄的生產(chǎn)中，用熱打漿法可以很快破壞果膠酶的活性，有利于保持產(chǎn)品質(zhì)地均勻。在水果罐頭加工中，切開的果塊先經(jīng)熱燙是一種鈍酶措施，其中包括鈍化果膠酶以防止果肉在罐藏中過度軟化。在提取植物蛋白時(shí)，常使用果膠酶處理原料，以提高蛋白質(zhì)的得率?？傊?，果膠酶在食品貯藏加工中的應(yīng)用是越來越廣。（一）多酚氧化酶存在：各種植物和微生物中。如馬鈴薯塊莖，幾乎所有的細(xì)胞結(jié)構(gòu)中都有分布。二、氧化還原酶類

1、適宜條件：多酚氧化酶的最適pH常隨酶的來源不同或底物之不同而有差別，但一般在pH4～7范圍之內(nèi)。不同來源的多酚氧化酶的最適溫度也有不同，一般多在20～35℃之間。在大多數(shù)情況下從細(xì)胞中提取的多酚氧化酶在70～90℃下熱處理短時(shí)就可發(fā)生不可逆變性。低溫也影響多酚氧化酶活性。較低溫度可使酶失活，但這種酶的失活是可逆的。

2、作用特點(diǎn)：多酚氧化酶是一種含銅的酶，主要在有氧的情況下催化酚類底物反應(yīng)形成黑色素類物質(zhì)。在果蔬加工中常常因此而產(chǎn)生不受歡迎的褐色或黑色，嚴(yán)重影響果蔬的感官質(zhì)量。（1）酶促褐變的概念較淺色的水果、蔬菜在受到機(jī)械性損傷（削皮、切片、壓傷、蟲咬、磨漿、搗碎）及處于異常環(huán)境變化（受凍、受熱等），在酶促（催化）下氧化而呈褐色，稱為酶促褐變。（2）酶促反應(yīng)條件酚類物質(zhì)、酶、氧氣（3）酶促反應(yīng)機(jī)理

植物中的酚類物質(zhì)在酚酶或過氧化物酶的催化下氧化成醌，醌再進(jìn)行非酶促反應(yīng)生成褐色的色素。實(shí)例：土豆的褐變多酚氧化酶催化的褐變反應(yīng)多數(shù)發(fā)生在新鮮的水果和蔬菜中，例如香蕉、蘋果、梨、茄子、馬鈴薯等。當(dāng)這些果蔬的組織碰傷、切開、遭受病害或處在不正常的環(huán)境中時(shí)，很容易發(fā)生褐變。這是因?yàn)楫?dāng)它們的組織暴露在空氣中時(shí)，在酶的催化下多酚氧化為鄰醌，再進(jìn)一步氧化聚合而形成褐色素或稱類黑素。（二）葡萄糖氧化酶來源：葡萄糖氧化酶最初從黑曲霉和灰綠曲霉中發(fā)現(xiàn)，米曲霉、青霉等多種霉菌都能產(chǎn)生葡萄糖氧化酶。但在高等動(dòng)物和植物中，目前還沒發(fā)現(xiàn)。作用特點(diǎn)：葡萄糖氧化酶是一種需氧脫氫酶，在有氧條件下催化葡萄糖的氧化。例如：葡萄糖氧化酶可用在食品生產(chǎn)中以除去葡萄糖而防止引起產(chǎn)品變色的美拉德反應(yīng)，又可用它減少土豆片中的葡萄糖，從而使油炸土豆片產(chǎn)生金黃色而不是棕色。葡萄糖氧化酶還常用于除去封閉包裝系統(tǒng)中的氧氣以抑制脂肪的氧化和天然色素的降解。例如，螃蟹肉和蝦肉浸漬在葡萄糖氧化酶和過氧化物酶的混合溶液中可抑制其顏色從粉紅色變成黃色。商品葡萄糖氧化酶試劑中常含有過氧化氫酶，在商品試劑的葡萄糖氧化酶

過氧化氫酶體系中，葡萄糖氧化酶能吸收氧而形成葡萄糖酸和過氧化氫，而過氧化氫酶能催化過氧化氫分解成水和氧。

（三）過氧化氫酶來源：從微生物中提取，能分解過氧化氫。食品中過氧化氫的產(chǎn)生及危害：食品中葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化時(shí)生成過氧化氫，也是食品中少數(shù)幾種氧化反應(yīng)的產(chǎn)物，還是一些食品中采用的冷殺菌試劑，所以是一種可能存在于食品中的成分。由于這種成分的強(qiáng)氧化性，它會(huì)導(dǎo)致食品的品質(zhì)不穩(wěn)定，而且會(huì)降低食品的食用安全性。所以，它在食品中的含量應(yīng)當(dāng)越低越好。應(yīng)用：利用過氧化氫酶于食品的意義就在于降低它的含量。例如用過氧化氫可對(duì)牛乳進(jìn)行巴氏消毒，經(jīng)過處理的牛乳就比較穩(wěn)定，而且對(duì)某些易受熱破壞的干酪的制作過程也是合適的，其中過剩的過氧化氫可用過氧化氫酶消除。巴氏消毒法是法國(guó)人巴斯德（pastuer）于1865年發(fā)明，經(jīng)后人改進(jìn)，用于徹底殺滅啤酒、酒、牛奶、血清蛋白等液體中病原體的方法，也是現(xiàn)世界通用的一種牛奶消毒法。巴氏消毒最先用于牛奶的殺菌，其目的是殺死牛奶中可能存在的所有有害微生物（包括一切致病菌）。在巴氏消毒法發(fā)明前，歐洲因喝生牛奶或吃

微生物乳制品而染結(jié)核病的人不計(jì)其數(shù)。由于當(dāng)時(shí)還未發(fā)明抗菌素，因此，因結(jié)核病而死的人也是不計(jì)其數(shù)，但自從巴氏消毒法廣泛應(yīng)用以后，因喝牛奶而染此病的人已很少見。但現(xiàn)在世界上也有一些地方的人喜歡喝生牛奶，比如我國(guó)的內(nèi)蒙。據(jù)科學(xué)家調(diào)查，在內(nèi)蒙牧民肺結(jié)核病人中，有10.6%的患者有喝生牛奶的習(xí)慣。目前國(guó)際上通用的巴氏消毒法主要有兩種：一種是將牛奶加熱到62-65℃，保持30分鐘。這種方法目前在廣東較少使用。采用這一方法，可殺死牛奶中各種生長(zhǎng)型致病菌，滅菌效率可達(dá)97.3%-99.9%，經(jīng)消毒后殘留的只是部分嗜熱菌及耐熱性菌以及芽孢等，但這些細(xì)菌占多數(shù)的是乳酸菌，乳酸菌不但對(duì)人無害反而有益健康。第二種方法將牛奶加熱到75-90℃，保溫15-16秒，其殺菌時(shí)間更短，工作效率更高。但殺菌的基本原則是，能將病原菌殺死即可，溫度太高反而會(huì)有較多的營(yíng)養(yǎng)損失。巴氏消毒的方法的溫度為63-85℃（四）過氧化物酶存在：所有高等植物中，也存在牛奶中。特點(diǎn)：過氧化物酶通常含有一個(gè)血紅素作為輔基，催化以下反應(yīng)：

ROOH＋AH2H2O＋ROH＋A當(dāng)ROOH被還原時(shí)，AH2即被氧化。AH2可以是抗壞血酸鹽、酚、胺類或其他還原性強(qiáng)的有機(jī)物。這些還原劑被氧化后大多能產(chǎn)生顏色，因此可以用比色法來測(cè)定過氧化物酶的活性。由于過氧化物酶具有很高的耐熱性，可以作為考查熱燙處理是否充分的指示酶。從營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味方面來看，過氧化物酶也是很重要的，如過氧化物酶能催化維生素C氧化而破壞其生理功能；能催化不飽和脂肪酸的過氧化物裂解，產(chǎn)生不良?xì)馕兜聂驶衔?，同時(shí)破壞食品中的許多其他成分；還能催化類胡蘿卜素漂白和花青素脫色。三、異構(gòu)酶異構(gòu)酶亦稱異構(gòu)化酶,是催化生成異構(gòu)體反應(yīng)的酶之總稱。是酶分類上的主要類別之一。葡萄糖異構(gòu)酶能在適當(dāng)條件下,催化葡萄糖生成果糖.工業(yè)上可用葡萄糖異構(gòu)酶生產(chǎn)高果糖玉米糖漿.以淀粉為原料在工業(yè)上酶法生產(chǎn)葡萄糖的工藝流程圖P96頁(yè)第五節(jié)酶的固定化（1）酶的穩(wěn)定性較差

（2）酶的一次性使用

（3）產(chǎn)物的分離純化較困難酶催化的缺陷１、定義：將酶用物理或化學(xué)的方法固定在不溶于水的載體上，形成一種可以重復(fù)使用的酶，叫固定化酶。２、特點(diǎn)：固定化酶既保持了酶的催化特性，又克服了游離酶的不穩(wěn)定性，具有可反復(fù)或連續(xù)使用、易與反應(yīng)產(chǎn)物分離等顯著優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、輕工、食品等行業(yè)。固定化酶是通過吸附、截流、交聯(lián)、吸附與交聯(lián)和包埋等物理或化學(xué)的方法把酶連接到某種載體上，做成仍具有酶催化活性的水不溶性酶。一、固定化酶的概念113——酶的固定化方法很多，但對(duì)任何酶都適用的方法是沒有的。二、固定化酶的制備方法１、固定化酶的制備方法有包埋法、吸附法、共價(jià)偶聯(lián)法，以及交聯(lián)法等（1）包埋法：將酶或含酶菌體包埋在多孔載體中，使酶固定化。有凝膠包埋法和微膠囊包埋法。

凝膠包埋法是將酶和含酶菌體包埋在各種凝膠內(nèi)部的微孔中，制成一定形狀的固定化酶的方法。最常用的凝膠有瓊脂、瓊脂糖、海藻酸鈣、聚丙烯酰胺等。微膠囊包埋法是將酶包埋在高分子半透膜中，制成微膠囊固定化酶的方法。常用的半透膜有尼龍膜、醋酸纖維膜等。(2)吸附法：利用各種固體吸附劑將酶或含酶菌體吸附在其表面而使酶固定化。常用的吸附劑有活性炭、氧化鋁、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃、硅膠等。特點(diǎn)：吸附法制備固定化酶，操作簡(jiǎn)便、條件溫和，不會(huì)引起酶的變性失活，載體價(jià)廉易得，而且可反復(fù)使用。但由于是靠物理吸附作用，結(jié)合力較弱，酶與載體結(jié)合不太牢固而易脫落。(3)共價(jià)連接法：利用酶活性中心外的非必需基團(tuán)與固相載體上的基團(tuán)共價(jià)結(jié)合而制成固定化酶，也叫共價(jià)結(jié)合法。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是酶與載體牢固，制得的固定化酶穩(wěn)定性好。缺點(diǎn)是制備過程中反應(yīng)條件較為強(qiáng)烈，難以控制，易使酶變性失活。共價(jià)連聯(lián)法常用的載體有纖維素、葡聚糖、瓊脂糖、甲殼素等。(4)交聯(lián)法：交聯(lián)法是采用雙功能試劑使酶分子之間或酶分子與固相載體之間發(fā)生交聯(lián)作用而制成固定化酶的方法。常用的雙功能試劑有：戊二醛、己二胺、順丁烯二酸酐、雙偶氮苯等。其中應(yīng)用最廣泛的是戊二醛。特點(diǎn)：用交聯(lián)法制備的固定化酶結(jié)合牢固，可長(zhǎng)時(shí)使用。但由于交聯(lián)反