食品科学与工程专业酶学复习大纲 总结版.docx

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食品科学与工程专业酶学复习大纲总结版

2010年食品科学与工程专业

食品酶学复习大纲

1酶概念酶是活细胞产生的具有催化功能的蛋白质。

2酶活性中心概念指酶蛋白上与催化有关的一个特定区域，即酶分子上直接与底物结合并起催化作用的部位。

3酶的特点催化效率高、催化专一性（特异性）强、作用条件温和、催化活性受到调节和控制。

前两种为最基本的特点。

4食品酶的来源食品酶的来源：

植物、动物、微生物

5酶的分类掌握按催化反应类型的分类法：

氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、合成酶

6影响酶促反应的因素温度、pH、酶浓度、底物浓度、抑制剂、激活剂。

7内源酶对食品品质的影响食品质量因素包括颜色、质地、风味和营养等多方面，食物的生长和成熟过程都离不开酶的作用，食物的采收、保藏和加工条件都会显著影响食品变化的速率，从而影响食品的品质。

食物内源酶对食品质量（包括食品的感官指标、理化指标及卫生要求等）的影响是很大的，有可能产生好的效果，也有可能产生坏的作用。

如何在生产中利用酶的特性，以达到我们所期待的结果，具有重要的意义。

8糖酶的作用、常见种类；淀粉酶的作用及分类

作用

（1）水解：

大分子多糖——小分子寡糖或单糖；

（2）转糖苷作用：

催化糖单位结构上的重排——产生新糖类化合物

常见种类——淀粉酶、转化酶、乳糖酶、纤维素酶、果胶酶

淀粉酶的分类——-淀粉酶、-淀粉酶、脱支酶、异构酶、葡萄糖淀粉酶、环状糊精葡萄糖基转移酶

9淀粉酶的作用方式（特性）

-淀粉酶的水解特性

—淀粉酶的水解特性

葡萄糖淀粉酶水解特性

脱支酶水解特性

葡萄糖异构酶水解特性

环状糊精葡萄糖基转移酶

10淀粉酶的主要性质

α-淀粉酶（液化酶）

来源——植物、哺乳类动物、微生物；

分子量约5万；

金属酶，Ca2+，加入Ca2+、Na+、Mg2+、Ba+2、Cl-等离子有助于提高酶活力；

一般稳定PH5.5-8，最适PH5-6，PH4以下易失活，但不同来源不同特性；

一般最大活力温度40℃，50℃以上易失活，但不同来源不同最适温度；

水解速度随底物聚合度而异，相对分子质量越小或分支越多的底物越难水解。

β-淀粉酶：

来源——高等植物、微生物；

PH——植物稳定5-8、最适5-6，微生物稳定4-9、最适6-7；

最适温度40-60℃，不同来源耐热性不同，微生物来源的耐热性优于植物来源的；

钙离子降低稳定性作用（与α-淀粉酶作用相反）→

纯化α-淀粉酶——70℃、PH6-7、钙离子，β-淀粉酶失活；

支链淀粉最终产物β-限制糊精、50-60%转变为麦芽糖，支链淀粉70-90%转化为麦芽糖、麦芽三糖、葡萄糖。

葡萄糖淀粉酶：

来源——霉菌中曲霉、根霉；

最适PH4-5，稳定PH范围较宽但不同来源最适值不同；

最适温度50-60℃，70℃以上会引起严重失活，但不同来源、PH条件下耐热性不同；

底物越多，水解生成葡萄糖机会越多，先与底物分子生成络合结构而后发生水解催化作用。

脱支酶：

最适PH5-7.2，随来源不同而不同；

最适温度20-70℃，随来源不同而不同；

激活剂：

钙、镁离子，钙离子还能提高热稳定性和PH稳定性；

抑制剂：

Hg、Ag、Cu、Fe；

葡萄糖异构酶：

最适PH6.8-8；

最适温度65-80℃，甚至100℃；

激活剂：

二价金属离子如Mg+2、Co+2

11淀粉酶的应用：

淀粉糖生产：

产品种类：

按剂型分——结晶葡萄糖、液体葡萄糖

按用途分——发酵行业自用糖（抗生素、味精、氨基酸等原料用糖）、食品行业用糖（水解程度不同DE不同）

生产工艺：

酸解法、酸酶法、酶酸法、双酶法

其他食品工业生产：

制糖（葡萄糖、麦芽糖、低聚糖、果葡糖浆、饴糖）、味精、酒（啤酒、酒精、白酒、黄酒）、柠檬酸

12果胶酶的种类及各种果胶酶的作用。

A、催化果胶解聚的酶

a、水解酶

①聚甲基半乳糖醛酸酶（PMG）

水解果胶分子中1，4-糖苷键使果胶黏度下降；内切使果胶黏度下降明显，

外切则不明显。

②聚半乳糖醛酸酶（PG）

水解果胶酸和其他聚半乳糖醛酸分子中的糖苷键；内切随机水解内部糖苷键，生成分子量相对较小的寡聚半乳糖醛酸；外切从非还原性末端开始，逐个或逐2个水解1，4-糖苷键，生成D半乳糖醛酸或二聚半乳糖醛酸。

b、裂解酶

①聚甲基半乳糖醛酸裂解酶（PMGL）

切断果胶分子中1，4-糖苷键使果胶黏度下降；内切随机切断α-1，4糖苷键生成分子量较小的聚甲基半乳糖醛酸，黏度下降；外切从末端开始，逐个水解α-1，4糖苷键生成具不饱和键的甲基半乳糖醛酸，黏度下降不明显。

②聚半乳糖醛酸裂解酶（PGL）

切断果胶酸分子内部的1，4-糖苷键，生成具不饱和键的相对分子量较小的

聚半乳糖醛酸，黏度迅速下降；内切随机切断α-1，4糖苷键生成分子量较小的聚半乳糖醛酸，黏度迅速下降；外切切断还原性末端α-1，4糖苷键生成具不饱和键的半乳糖醛酸，黏度下降不明显。

B、催化果胶分子的酯水解的酶

果胶酯酶（PE）

促使果胶脱酯生成果胶酸；果胶酸在Ca2+等离子桥联作用下，细胞间黏合加

强形成凝胶→提高果实硬度、果粒坚固性。

13果胶酶的应用：

果汁和果酒澄清——利于果汁压榨、出汁率提高，且经酶处理的果汁较稳定，可防止浑浊；澄清以PG为主，提高出汁率以PGL为主（PG专一性对果胶的酯化度要求不如PGL）。

天然产物提取——提高产率和纯度；一般先钝化胞内酶系再有选择地进行酶处理（植物细胞自溶使分离产物发生结构改变甚至产生小分子副产物）。

低糖果冻生产——通过酶法处理，纯化PE，果胶甲酯化程度下降→形成低甲氧基果胶，还会有许多-COOH要求PE中不含PG、PGL、PGML，以防果胶分解不结冻。

带果肉食品生产——在PE作用下脱去甲氧基，在钙离子存在下形成凝胶→保持了果肉原有形状和硬度。

单细胞产品生产——设法使内源性果胶酯酶灭活，避免细胞软化；用外源果胶酶湿度降解胞外果胶及其他成分，避免胞内物质泄露，降低品质。

以果胶为底物生产低聚果胶——PG可水解细胞壁中果胶成分产生聚合度为10左右的寡聚半乳糖醛酸；某些中草药中药用成分也与果胶成分有关；果胶酶解产物还具有抑菌活性（显著抑制乳酸菌生长）和作为功能性食品配料。

14蛋白酶的分类

按来源分：

动物蛋白酶、植物蛋白酶、微生物蛋白酶

按PH分：

酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶

按作用方式分：

蛋白酶（内切）、肽酶（外切）

按活性中心分：

丝氨酸蛋白酶、巯基蛋白酶、羧基蛋白酶、金属蛋白酶

15蛋白酶的基本性质

#丝氨酸蛋白酶——丝氨酸残基中的羟基是酶活性中心中的必需基团，利用有机试剂二异丙基氟磷酸与其-OH基作用使酶活性不可逆抑制（-胰凝乳蛋白酶（chymosin）、胰蛋白酶（trypsin）、弹性蛋白酶（elastase）以及微生物蛋白酶枯草杆菌蛋白酶（subtilisin）、地衣型芽孢杆菌蛋白酶（alcalase））。

#巯基蛋白酶——其活性中心包含有半胱氨酸。

半胱氨酸残基中的巯基-SH是酶活性中心的必需基团，氧化剂或烷基化试剂或重金属离子可以与巯基作用，从而抑制酶的活性，一些还原剂如半胱氨酸、谷光甘肽等和金属螯合剂如EDTA等可以使其激活。

主要有木瓜蛋白酶（papain）、无花果蛋白酶（ficin）和菠萝蛋白酶（bromelain），以及微生物蛋白酶链球菌蛋白酶等。

#金属蛋白酶——其活性部分依赖与某些金属离子。

对于氨肽酶A，酶的活性中心含有必需的Zn2+。

金属离子被螯合剂螯合以后，抑制了它的活性。

通过透析除去金属离子也可以失活。

#天冬氨酸蛋白酶（酸性蛋白酶）——活性中心中含有两个天冬氨酸残基的羧基作为必需的催化基团。

这类蛋白酶也被称为羧基蛋白酶（carboxylprotease）最适pH范围是2~4，因此通常又被称为酸性蛋白酶，包括胃蛋白酶（pepsin）、凝乳蛋白酶（chymosin）等。

16蛋白酶的应用

蛋白质水解物生产、氨基酸生产、明胶生产、干酪生产、肉的嫩化、啤酒中的应用、茶饮料中应用、酶法生产脱腥速溶豆乳、动物血液蛋白质加工

17酯酶的作用及分类

作用：

催化酯类中酯键裂解的酶类，反应可逆。

分类：

18脂酶的作用及其与酯酶的区别

19酯酶的应用

催化合成芳香酯、单甘酯、糖酯、磷脂，三酰甘油改性，提取维生素E中应用，食用油脂精炼中应用，功能性油脂分离和纯化中应用，面制品中应用

20溶菌酶的作用及特点

溶菌酶：

是一种专门作用于微生物细胞壁的水解酶。

作用机制：

分解细菌细胞壁中肽聚糖的特殊作用；

酶的活性中心是天门冬氨酸和谷氨酸,溶菌酶通过其肽键中第35位的谷氨酸和第52位的天门冬氨酸构成的活性部位水解破坏组成微生物细胞壁肽聚糖分子的-乙酰胞壁酸与-乙酰葡萄糖氨之间的B-1,4糖苷键,使细胞因渗透压不平衡引起破裂,从而导致菌体细胞壁溶解而起到杀死细菌（尤其是球菌）的目的；

溶菌酶作用点：

21溶菌酶的应用

22多酚氧化酶的作用、影响酶活性的因素。

多酚氧化酶（PPO）：

是一类催化酚类化合物氧化从而产生褐色产物的酶

作用：

以铜离子为辅基，它催化两类完全不同的反应，都需要有分子氧参加；

或相互作用生成高分子量聚合物，或与氨基酸或蛋白质反应形成高分子络合物；

均导致褐色素生成，色素分子量越大颜色越暗——间接酶促褐变。

一元酚羟基化，生成相应的邻-二羟基化合物

邻-二酚氧化，生成邻-醌

影响因素：

底物——酚酶对邻羟基型结构的作用快于一元酚，对位二酚也可被利用，但间位二酚则不能作为底物；

PH——随来源、底物而异，多为4-7；

温度——随来源而异，25-37℃，高温可部分或全部不可逆失活，低温可可逆失活；

激活剂——阴离子洗涤剂（十二烷基磺酸钠、SDS）、酸或尿素短时间处理可可逆激活；

抑制剂——金属螯合剂（氰化物、一氧化碳、铜锌灵、2-巯基苯并噻唑、二巯基丙醇或叠氮化合物）、竞争性抑制剂（羧酸）、与氧化产物醌作用的还原剂（抗坏血酸、二氧化硫，亚硫酸盐、2–巯基苯并噻唑、巯基乙酸盐）、醌偶合剂（半胱氨酸）、与酚类底物作用的化合物。

23根据多酚氧化酶的作用特点，如何有效控制果蔬酶促褐变。

（褐变机理）

酶促褐变色素的形成：

酶促褐变的防止：

隔绝氧气、控制温度、控制PH、加入抑制剂（抗坏血酸、SO2或亚硫酸盐、其他）

24过氧化物酶的作用及在食品工业中的应用。

作用：

在有供氢体参与下，催化过氧化氢分解的酶；当以过氧化氢为供氢体时则称为过氧化氢酶。

应用：

作为热处理是否充分的指标（确定水果和蔬菜最佳热处理条件）；

延长生鲜牛乳保质期；

对面粉中色素进行漂白；

肉品新鲜度检测。

25脂肪氧合酶的作用及对食品质量的影响。

作用：

催化顺-1,4–戊二烯的不饱和脂肪酸及酯的氢过氧化作用。

（有此类结构的底物如：

亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸）

影响：

改进面粉颜色和焙考质量

——对面粉中的胡萝卜素进行漂白；氧化面筋蛋白质，形成二硫键，强化面筋蛋白质的三维网状结构；防止面团中脂肪的结合，保证了外加起酥脂肪能有效地改进面包的体积和软度。

对食品颜色、风味和营养的影响

——破坏胡萝卜素、叶绿素、叶黄素等色素；作用产物对维生素A及维生素C的破坏；减少了食品中必需不饱和脂肪酸的含量；酶作用的产物同蛋白质的必需氨基酸作用，从而降低了蛋白质的营养价值及功能特性；与风味前体发生反应构成风味成分

26酶分析的概念及分类、酶法分析的优点及局限性

概念：

通过对酶反应的测定来达到化学分析和临床检定的目的的一类分析方法。

分类（两类）：

酶活力测定——以酶为分析对象的分析；

酶法分析——以酶为分析工具的分析。

1．酶法分析的优点及局限性

优点：

被测样品无需预先提取分离——专一性；

不破坏被测物质——常温、高效、温和；

可测定化学分析无法分析的内容——酶的广泛分布、种类多。

局限性：

需适宜的、高纯度的、高比活力的工具酶——代价较高；

工具酶在酶法分析中只起一种温和而专一的预处理作用，最终测定仍需采用化学方法或物理化学方法。

27酶法分析原理应用实例：

利用农药对乙酰胆碱酯酶的抑制作用的原理检测农药。

A、作为酶的底物

终点测定法（应用最广泛）

原理——在以待测物质为底物的酶反应中，如果使底物能够接近完全地转化为产物，而且底物或产物又具有某种特征性质，通过直接测定转化前后底物的减少量、产物的增加量或辅酶的变化等就可以定量待测物。

条件——不必控制影响酶反应初速度的pH和温度等许多参数，而只需要保证酶反应进行完全（优点）；

在某些情况下，酶催化反应不能进行完全就已达到平衡，此时可以通过提高反应物浓度或去除反应的某一产物，从而打破平衡，使其向有利于产物的方向进行。

动力学测定法（可测定的参数有吸光度、荧光度、PH等）

原理——根据测量转化速率，以得到底物浓度。

条件——测定速度快，试剂用量少、成本低，对浊度和色素的干扰不敏感，不需要考虑反应是否进行完全，有利于自动分析，对裂解酶和异构酶特别适宜（优点）；

反应条件（如酶浓度、PH、温度）要求严格，待测物的测定和标准曲线制作的条件要求完全相同；

要求分析使用的酶具有高Km，以便测定较高底物浓度；

准确度相对较差。

B、作为酶的抑制剂（可用于嘌呤、核苷酸、维生素、辅酶、农药、杀虫剂以及由活性金属离子决定的酶的相应无机金属离子测定）

原理——有机磷及氨基甲酸酯类农药对乙酰胆碱酯酶的特异性抑制作用；

乙酰胆碱酯酶可以催化乙酰胆碱，且同时它也可以催化水解其他一些羧酸酯，产生色差反应。

当农药抑制了胆碱酯酶，则反应不能进行。

①以碘代硫化乙酰胆碱作为底物——通过比较特定的酶催化显色反应动力学曲线，直接显示有机磷和氨基甲酸酯类农药对乙酰胆碱的抑制率，并以其来反映样品受农药污染的程度。

②氯化乙酰胆碱

③植物酯酶水解2,6－二氯乙酰锭酚——植物酯酶促使底物2,6－二氯乙酰锭酚分解，根据反应溶液水解前后颜色的变化，通过辨别农药对酶抑制程度，间接观察农残情况；

此法操作简单，测定快速，很适合于水中和市售新鲜蔬菜进行农残快速检测；

检测限在0.029mg/L～10mg/L。

④乙酸萘酯作为底物——在680nm波长处测定吸光度；

检出限在mg/kg级别；

不可检出氨基甲酸酯类农药。

2．28酶法分析技术的种类及原理：

酶联免疫吸附检测法

多酶偶联测定法——当被分析的底物或反应产物没有易于检测的常规手段时，可采用两种或两种以上的酶进行连续式或平行式的偶联反应，使底物通过两步或多步反应，转化为易于检测的产物，从而测定待测物质的含量。

*偶联的酶主要有脱氢酶和氧化酶。

其中应用最广泛的是以ＮＡＤ（辅酶Ⅰ）或ＮＡＤＰ（辅酶Ⅱ）为辅酶的脱氢酶类。

通过酶反应循环系统的高灵敏度测定法——待测底物Ａ的量极微无法直接测定时，可将两式偶联，构成一个酶反应循环系统，将Ａ的产物Ｃ再变成Ａ，经多次循环，产物Ｄ的量将随反应时间不断积累而增多；

选择适当的反应条件，一定时间后使循环反应停止，Ｄ的生成量将与被测物质Ａ的最初浓度成比例；

对于不能直接测量的微量物质Ａ，经过循环反应后，通过测量Ｄ就能定量微量的Ａ。

放射性同位素测定法——经酶解后产生放射性的产物，随时间所生成的放射性产物含量与酶的浓度成正比。

*适用于极微量分析或因新发现的酶还未找到适当的分析法时的测定；

用于测定的放射性同位素一般有

。

酶标免役检测法——抗体与相应的抗原具有选择和结合的双重功能，通过测定复合物中酶的含量可得出待测抗原的含量。

*可用于食品的污染检测中，尤其适用于毒素的快速检测

酶联免役吸附检测法（ELISA）——固相载体上酶标抗原或抗体被结合量（免疫复合物）即与标本中待检抗体或抗原的量成一定比例。

*广泛应用在快速检测上

*特点：

可定量、反应灵敏准确、标记物稳定、适用范围宽、检测速度快、费用低

*有直接法（颜色深浅与样本中抗原量正比）和间接法（颜色深浅与样本中抗体量正比）

29酶与食品卫生的一般关系

食品酶一般是安全的

①由作为食品的动、植物组织和植物的可食部分得来的酶本身即是食品（如来自小牛、羊的凝乳酶，来自麦芽的淀粉酶）应该是安全的；

②由正常食品生产使用的或作为传统食品成分的微生物获取的酶，如来自酵母属、乳酸杆菌属、乳酸链球菌属、黑曲霉属及枯草杆菌属的酶，一般是安全的；

③且在食品中含有的外加酶制剂的量是很低的。

30食品酶制剂的安全性隐忧

酶制剂通常不是纯净的化学物质，常混有残存的原材料、无机盐等物质；

作为微生物来源的食品酶制剂，通常还含有微生物的代谢产物，以及添加的保存剂和稳定剂，还有菌种可能产生的毒素。

酶的过敏性反应——“外源蛋白”对健康有一定危害；

菠萝蛋白酶引起的一系列过敏反应（腹痛、恶心、呕吐、荨麻疹、头痛、头晕、呼吸困难及休克）。

经酶催化降解后变成有害物质——原料破碎时，酶和底物相互作用有可能发生酶促反应生成有害物质；

木薯在内源糖苷酶作用下生成氢氰酸、菜籽中原甲状腺肿素在芥苷酶作用下水解。

有些酶引起食品营养损失——脂肪氧合酶在一些蔬菜加工中参与胡萝卜素的破坏过程；

硫胺素作用使维生素B损失；

由于酶或非酶因素使维生素C被氧化。

31食品工业新的酶源

甲壳素脱乙酰酶；

壳聚糖酶；

抗菌酶类（几丁质内切酶、乳过氧化物酶）；

分解黄曲霉毒素的酶类（辣根过氧化物酶、黄曲霉毒素脱毒酶）；

菊糖酶；

生产海藻糖的酶类（海藻糖合成酶、海藻糖磷酸化酶、葡萄糖基转移酶和淀粉酶、麦芽寡糖基海藻糖合成酶及麦芽寡糖基海藻糖水解酶）；

单宁酶；

抗氧化酶类（超氧化物歧化酶、谷胱苷肽硫转移酶及谷胱苷肽过氧化物酶）；

生产低聚糖的酶类（生产低聚果糖的酶类、生产帕拉金糖的酶类、生产异麦芽糖的酶类、生产低聚半乳糖的酶类）；

使食品分子间形成交联的酶类（转谷氨酰胺酶、过氧化物酶及漆酶、酚氧化酶）；

胆固醇氧化酶；

木聚糖酶；

极端酶。

32酶在食品中的应用领域不断扩展

调味剂生产、营养强化剂生产、香味剂的生产、乳化剂的生产

33课程实验内容