食品酶学复习1.docx

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食品酶学复习1

食品酶学复习资料

名词解释（18分）

酶活：

指酶催化一定化学反应的能力。

酶的比活力：

是指每毫克质量的蛋白质中所含的某种酶的催化活力，一般用IU/mg蛋白质来表示。

同工酶：

存在于同一种属生物或同一个体中，能催化同一种化学反应，但酶蛋白分子的结构及理化性质和生化特性存在明显差异的一组酶称为同工酶。

变构酶：

能对酶的活力进行变构调节的酶称为变构酶或别构酶。

胞内酶：

存在于土壤生物生活细胞和死亡细胞之中起催化作用的酶。

胞外酶：

游离于土壤生物生活细胞和死亡细胞之外的酶。

酶活性中心：

一个酶分子中只有少数氨基酸残基与酶的催化活性直接相关，这些特殊的氨基酸残基一般集中在酶空间结构中一个特定的部位，称为酶的活性中心。

具体地说，酶分子中直接与底物结合，并催化底物发生化学反应的部位。

称为酶的活性中心。

酶原：

有些酶在细胞内刚刚合成或分泌时，尚不具有催化活性，这些无活性的酶的前体称为酶原。

酯酶：

广义上指具有水解酯键能力的一类酶的总称。

通常所说的酯酶往往指羧酸酯酶。

在有水存在的条件下，该酶能催化酯键裂解，生成相应的酸和醇。

脂肪酶：

能催化天然底物油脂水解，生成脂肪酸、甘油和甘油单酯或二酯的酶。

超氧化物歧化酶：

含金属的氧化还原酶。

ELISA：

是免疫酶技术的一种，是将原抗体反应的特异性与酶反应的敏感性相结合而建立的一种新技术。

问答（50分）

1、酶的分离纯化步骤？

答：

①生物组织或细胞的机械破碎；②根据蛋白质的特性，选择不同的溶剂进行抽提；③粗提；④精制；⑤成品加工。

如何鉴定酶的纯度?

酶经分离、纯化后要确定该纯化步骤是否适宜，必须经过对有关参数的测定及计算才能确定。

酶的产量是以活力单位表示，因此在整个分离过程中每一步始终贯穿比活力和总活力的检测、比较。

酶活力（Enzymeactivity）：

酶活力是指酶催化反应的能力，它表示样品中酶的含量。

1961年国际酶学会规定，lmin催化lμg分子底物转化的酶量为该酶的一个活力单位（国际单位），温度为25℃，其它条件（pH、离子强度）采用最适条件。

酶的总活力为样品的全部酶活力。

总活力=酶活力×总体积（mL）

或=酶活力×总质量（g）

比活力（Specificactivity）：

比活力是指单位蛋白质（毫克蛋白质或毫克蛋白氮）所含有的酶活力（单位/毫克蛋白）。

比活力是酶纯度指标，比活力愈高表示酶愈纯，即表示单位蛋白质中酶催化反应的能力愈大。

但是，比活力仍然是个相对酶纯度指标。

要了解酶的实际纯度，尚需采用电泳等测定方法。

回收率（Yieldpercent）：

回收率是指提纯前与提纯后酶的总活力之比。

它表示提纯过程中酶的损失程度，回收率愈高，其损失愈少。

提纯倍数：

提纯倍数是指提纯前后两者比活力之比。

它表示提纯过程中酶纯度提高的程度，提纯倍数愈大，提纯效果愈佳。

2、何为固定化酶？

优缺点？

传统的固定化技术有哪些？

答：

固定化酶是指在一定的空间范围内起催化作用，并能反复和连续使用的酶。

优点：

①对热、酸碱和有机溶剂等的稳定性提高，对抑制剂的敏感性降低，有些甚至还新增了抗蛋白酶的特性；②酶活力损失较少，使用寿命延长，甚至可循环使用；③适于连续化、自动化生产，催化过程容易控制；④催化反应完成后，酶回收操作简单，产品中不会带进酶蛋白，改善了后处理过程，酶的利用效率提高，生产成本降低。

缺点：

①固定化会造成酶部分失活，活力下降；②固定化酶一般只适用于水溶性的小分子底物，对大分子不适宜；③对胞内酶进行固定化时，必须经过酶的分离纯化操作；

传统的固定化技术有：

吸附法、包埋法、共价键结合法和交联法四类。

3、什么是淀粉酶？

它主要包括哪几类？

各自作用特点怎样？

答：

淀粉酶是指能水解淀粉、糖原和有关多糖中的O-葡萄糖键的酶；

淀粉酶主要包括α-淀粉酶，β-淀粉酶，葡萄糖淀粉酶，异淀粉酶或脱支酶。

各自作用的特点：

α-淀粉酶：

内切酶，它可以从分子内部多个位点同时作用于α-1,4-糖苷键而使底物水解。

但它不能水解支链淀粉酶的α-1,6-糖苷键，也不能水解靠近分支点α-1,6-糖苷键附近的几个α-1,4-糖苷键；

β-淀粉酶：

外切酶，他能从淀粉分子的非还原性末端开始，以双糖为单位作用于α-1,4-糖苷键，逐个切下麦芽糖单位，产生β-麦芽糖。

他不能水解α-1,6-糖苷键，也不能越过α-1,6-糖苷键水解其后面的α-1,4-糖苷键。

葡萄糖淀粉酶：

外切酶，它以淀粉分子的非还原性末端开始，以葡萄糖为单位逐个水解α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键，但水解α-1,6-糖苷键的速度较慢。

异淀粉酶或脱支酶：

只水解糖原或支链淀粉分枝点的α-1,6-糖苷键，切下整个侧链，把支链变成直链。

黑曲霉α-淀粉酶耐酸性强，其最适PH值约为4.0，谈谈此酶由于耐低PH值得性质而在食品或发酵工业中的应用优势。

用于改进淀粉质原料加工的前处理工艺:

淀粉深加工是农副产品升值的重要途径,其进行的基础是淀粉质原料的水解"在我国,传统的淀粉原料深加工工艺中,淀粉的处理一般需要a一淀粉酶与糖化酶连用,利用淀粉酶将原料先液化,再糖化"在两种酶的连接过程中,由于a一淀粉酶和糖化酶的最适pH不同（液化的pH一般在6.0,而糖化的pH则一般在4.0左右）,因此在工艺中需要进行pH调节"这不但要耗费大量的酸!

碱,而且最后还要对产品进行离子交换脱盐,从而使生产工艺复杂化,大大提高了生产成本"此外在淀粉糖工业中,利用酶法水解淀粉已成为普遍方法,随着耐高温a一淀粉酶的出现,高温液化己大大提高了生产率,然而液化后仍需降温及调节pH方可糖化"如果使用耐酸性a一淀粉酶,使其与糖化酶的作用pH相同,就可以使淀粉液化和糖化在同一条件下进行"避免了pH的调节,从而减少了大量试剂的消耗,简化了淀粉的加工过程,从而降低了生产成本"

用于酿造业生产:

在酿酒生产中:

据资料显示在传统的白酒酿造过程中,原料中65%的淀粉大约有120k不能被利用"这可能是由于随着发酵的进行,酸度不断增加导致pH下降,使酒曲酶活性降低,导致淀粉水解不彻底l川"在此情况下,耐酸性a一淀粉酶的应用则可以充分利用剩余淀粉,提高出酒率,降低成本"此外,在较低PH条件下液化淀粉,还可以减少副产物异麦芽糖的生成"在日本的烧酒生产中,原料的糖化和溶解以及发酵都是在强酸条件下进行的"烧酒发酵醒PH为3.2一4.3,在此环境中中性a一淀粉酶活性很低,而酸性a一淀粉酶的活性较高,稳定性好"Toshihikosuganuma等发现由米曲霉所产的酸性a一淀粉酶在PH为3.2一3.5的发酵醛中活性可保持在80%左右,用于原料的加工

以及发酵阶段原料的分解利用,可大大降低原料的浪费"Youssef等开发的一种由黑曲霉生产的耐酸性a一淀粉酶,其分解淀粉后的主要产物为麦芽糖,可使发酵度提高2%一5%,在啤酒生产中,该酶制剂可以在糖化锅中加入,也可在发酵罐中加入,以提高发酵过程中菌种对C源的利用率"在味精的生产中对淀粉水解糖液的质量要求是十分严格的"从糖化效果!

经济性及满足谷氨酸发酵中酸值要求高等方面考虑,一般需要选用淀粉含量高且发酵产酸较少的淀粉原料"加工工艺的PH一般在4.6一4.8之间,如果能够添加耐酸性a一淀粉酶则可使原料液化完全,有利于提高产品的产量和质量"在酒精工业中,淀粉是酵母发酵的主要的碳源和能源"然而淀粉也必须经过液化!

糖化为低分子的糖类物质才能被酵母细胞所利用"使用耐酸性a一淀粉酶,不但可以实现淀粉液化和糖化工序的一体化,中温蒸煮较高温蒸煮用气量减少30%左右,糖化酶用量减少20一30u/g.发酵质量在酒度,酸度,挥发酸,还原糖,总糖含量等方面均有所提高,且甲醇含量低!

原料出酒率,淀粉出酒率等均显著提高,酒精生产成本可降低58.2元/吨

4、为什么β-葡萄糖糖苷酶可作为风味酶？

β-葡萄糖苷酶或β-D-葡萄糖苷一葡萄糖水解（EC3.2.1.21），又称纤维二糖酶（cellobiase，CB）它主要裂解纤维二糖和从小的纤维素糊精的非还原末端水解葡萄糖残基，生成葡萄糖产物。

它的水解速率随底物大小的降低而增加，以底物为纤维二糖时水解速率最快。

果蔬汁在加工过程中，鲜味物质损失，但风味前体物质仍然存在。

研究表明，单萜类化合物是嗅觉最为敏感的芳香物质。

果蔬中大多数单萜物质均以吡喃、呋喃糖以键合态形式存在，并且在果蔬成熟后仍有大量这种键合态的萜类未被水解。

通过添加β-葡萄糖苷酶可释放果蔬汁中的萜烯醇，增加香气。

有实验证明，α-L-呋喃阿拉伯糖苷酶可释放水果中的沉香醇和香叶醇，使果汁增香。

酶制剂在柑桔果汁中可除去由柚皮苷和柠檬苦素类似物而引起的苦味。

如添加柚皮苷酶可使柚皮苷水解成野黑樱素和鼠李糖，加入柠檬苷素脱氢酶可把柠檬苦素氧化成柠檬苦素环内酯，从而达到脱苦降苦的目的。

酸性蛋白酶的应用有哪些？

酸性蛋白酶是指蛋白酶具有较低的最适pH，而不是指酸性基团存在于酶的活性部位。

酶的活性部位含有一个或更多的羧基。

有胃蛋白酶、凝乳酶

凝乳酶是存在于哺乳期小牛第四胃中的蛋白酶，以无活性的酶原形式被分泌出来。

随着小牛的长大，由摄取母乳改变成青草和谷物时，凝乳酶的数量下降，而胃蛋白酶的数量增加。

凝乳酶从无活性酶原转变成活性酶时经受了部分水解，分子量从36000下降到31000，pH5时酶原主要通过自身催化作用激活，而在pH2时，激活过程进行得非常快。

凝乳酶在pH5.3~6.3最稳定，在pH3.5~4.5由于自我消化而失活。

在中性和碱性范围，无凝乳活力。

凝乳酶催化酪蛋白沉淀是干酪制造中非常重要的一步。

原料乳杀菌——添加发酵剂、凝乳酶、色素——凝块形成——排除乳清——切块、搅拌、加热（CaCL20.01%）——成型压榨——腌渍——发酵成熟——上色挂蜡——成品

5、目前用于生产果胶酶的微生物主要有哪些？

果胶酶在食品工业上都有哪些用途？

作用机制是什么？

答：

主要微生物有霉菌、酵母菌、细菌。

果胶酶广泛存在于植物果实和微生物中，但动物细胞通常不能合成这类酶。

目前果胶酶的生产的微生物主要有霉菌，例如黑曲霉，根霉菌等。

酵母菌，如脆壁克鲁维酵母。

细菌，如，多酶梭状芽孢杆菌，假单胞菌等。

在食品工业上的用途：

①果汁提取和澄清：

在酶的作用下，浑浊果汁中的不溶性果胶渐渐凝聚成絮状物析出，最终获得上层清澈的琥珀色果汁；

②果酒澄清、过滤：

果胶能导致果酒透光率差、浑浊和出现沉淀。

果酒经果胶酶澄清处理，能除去果胶，从而保持其稳定性；

③果实脱皮：

含有纤维素酶和半纤维素酶的粗果胶酶制剂能够作用于果实皮层，使细胞分离，结构破坏而脱落；

④其他物质的提取：

由于含有纤维素酶和半纤维素酶的粗果胶酶制剂对植物材料有很好的浸解作用，因此，可以利用粗果胶酶从植物材料中提取有用物质。

6、多酚氧化酶和酶促褐变有什么关系？

如何防止这类酶促褐变的发生？

脂肪氧合酶在面包中应用的目的是什么？

阐述其作用机制。

答：

在多酚氧化酶催化的氧化反应中，会有黑色素的生产，随着集合度由低到高，聚合物的颜色有红转褐，直至成为褐黑色。

因此，酶促褐变实际上是多酚氧化酶作用的间接结果；果蔬食品在加工及贮藏过程中存在褐变反应，而褐变的原因有非酶性的和酶性的，多酚氧化酶是引起食品酶促褐变的主要酶类。

催化反应：

两类反应都需要有分子氧参加。

①一元酚羟基化：

蘑菇中单酚。

②邻－二酚氧化，生成邻－醌。

多酚氧化酶催化的氧化反应的最初产物邻－醌将继续变化，相互作用生成高分子量聚合物或者与氨基酸或蛋白质作用生成高分子络合物导致褐色素的生成。

防止措施：

①隔绝空气；②控制温度；③控制pH值；④加入抑制剂；⑤其他防止酶促褐变的方法比如避免酶和天然存在的底物接近等；

加入面包的目的：

脂肪氧合酶加入到面包中，可以增加面包体积，并改善面团质构。

脂肪氧合酶还能增加面团抵抗过度混合的能力。

机制：

①在面筋蛋白质中形成二硫键，从而改变面团流变性；②通过面筋蛋白质的氧化，增加面团中游离脂肪的数量。

7、根据葡萄糖氧化酶的作用机制，说说其在食品工业中的应用。

葡萄糖氧化酶（GlucoseOxidase，简称GOD，β-D-葡萄糖：

氧化氧化还原酶；EC1.1.3.4）是一种需氧脱氢酶，能专一地氧化β-D-葡萄糖成为葡萄糖酸和过氧化氢。

葡萄糖氧化酶的作用归纳起来不外乎四个方面：

一是去葡萄糖，二是脱氧，三是杀菌，四是测定葡萄糖含量。

例如①蛋类食品的脱糖保鲜

②防止食品氧化

③杀菌

由于葡萄糖氧化酶能去除氧，所以能防止好气菌的生长繁殖；同时由于产生过氧化氢，也可起到杀菌的作用。

因此葡萄糖氧化酶可用于在特殊情况下防止微生物的繁殖。

④葡萄糖氧化酶在食品分析中的作用

因葡萄糖氧化酶能专一氧化葡萄糖，故可用于定量测定各种食品中的葡萄糖含量。

目前利用固定化技术制成的葡萄糖氧化酶分析仪器已广泛应用于发酵行业发酵液中残糖（主要是葡萄糖）的测定，方法简单、快速、准确。

用葡萄糖氧化酶测定葡萄糖浓度的方法很多，如量压法、氧电极测定法、比色法、荧光光度法、电化学指示剂反应测定葡萄糖氧化酶反应过程的过氧化物法等。

答：

葡萄糖氧化酶的应用：

①蛋类食品的脱糖保鲜；②防止食品氧化；③抑制微生物的繁殖；④改变面团的流变性；⑤测定葡萄糖含量。

乳糖酶在食品工业中有哪些应用？

乳糖酶的应用：

1、在乳品工业中的应用：

①缓解乳糖不耐症；②用于乳清的精深加工；③用于半乳郭璞糖浆的生产；④用于低糖奶粉的生产。

2、在焙烤工业中，乳糖酶可以改善面包的感官质量。

8、举例说明几种酶去除毒素因子的反应

答：

1、⑴植酸降解；⑵食品中氯丙醇的消除；⑶葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏引起的蚕豆病及其酶法消除；⑷黄曲霉毒素的去毒；⑸水解牛乳中的乳糖；⑹降低淀粉类食品高温下加工中产生的丙烯酰胺含量；⑺农药残留的酶法去除；⑻β-内酰胺酶分解抗生素；⑼菜子中硫苷的去除；⑽亚麻子的酶法脱毒；⑾单细胞蛋白中核酸的消除。

2、酶法分析的基本原理：

⑴终点测定：

使酶催化反应尽可能进行彻底，然后测定底物消失或产物生成的总变化；⑵动力学分析：

在反应体系中精确地加入一定数量的酶，然后测定未知底物变化的速度。

⑶固定时间分析：

在一定的时间间隔内测定产物的数量；

3、应用：

⑴酶法分析在药物残留检测方面有重要的应用；⑵利用酶联免疫分析法检测生物毒素；⑶利用酶联免疫分析法检测微生物；⑷酶联免疫分析法在其他食品安全检测方面也有应用。

简述酶联免疫检测方法的基本原理和应用

酶联免疫测定（Enzymeimmunoassay，ELISA）是继放射免疫测定技术之后发展起来的一项新的免疫学技术，它将酶促反应的高效率和免疫反应的高度专一性有机地结合起来，可对生物体内各种微量有机物的含量进行测定。

ELISA的基础是抗原或抗体的固相化及抗原或抗体的酶标记。

根据酶反应底物显色的深浅进行定性或定量分析。

由于酶的催化效率很高，间接地放大了免疫反应的结果，使测定具有极高的灵敏度。

在应用中一般采用商品化的试剂盒进行测定，其特点是将抗原或抗体制成固相制剂，在与标本中抗体或抗原反应后，只需经过固相的洗涤，就可以达到抗原抗体复合物与其他物质的分离，简化了操作步骤。

抗体抗原反应所特有的专一性和敏感性，使得食品在未经分离提取的情况下，即可进行定性定量分析，而一般的化学分析都必须经过分离提取等复杂过程。

近年来，ELISA因其操作程序的规范化、简单化和检测的高灵敏性，在农药残留、兽药残留、重要有机物污染、生物毒素、食品添加剂和人畜共患疾病病原体的快速检测和分析等食品安全性检测领域正逐步推广应用。

例如食品中的有害细菌数量达到一定数目，食用后会引起各种疾病。

为了有效地控制其传播，就必须有快速和可靠的检测方法。

目前有许多种方法，其中通过制备单克隆抗体分析食品中细菌的酶联免疫测定技术研究最多，检测结果准确可靠。

例如对沙门氏菌最低检测量可达500CFU/g，仅需22h，比常规方法缩短了3～4d，与金黄色葡萄球菌、大肠杆菌无交叉反应。

此外以ELISA技术为基础的全自动沙门氏菌检测系统，实现了整个过程的自动化，全程耗时仅为45min。

又如ELISA在肉类食品品质检测中的应用主要包括加热终温判定分析和掺入异种肉的检测两个方面。

肠道疾病的爆发和动物性食品有很大关系，而肉食品加热煮制不当是引起该疾病爆发的一个主要原因。

在加热过程中一些成分的含量会降低，而一些产物的浓度会提高。

当用蛋白质做指示剂时，可制备抗体，这种抗体对单一蛋白质的天然状态或变性状态均具有专一性，这样它就可以指示蛋白质在加热过程中变化。

因而ELISA可作为商业上快速判定分析肉品终温的一种方法。

再如利用ELISA技术测定动物性食品中有害残留成分只是近几年的事。

随着研究的深入，由原样品的复杂处理和抽提发展为只需要高度纯化过程，加速了其在实际检测中的应用。

特别是对猪肉、禽肉和水产品中重要禁用兽药的检测。

如瘦肉精（盐酸克伦特罗）酶联免疫检测法，基于抗原抗体反应进行竞争性抑制测定，不仅可作为一个定性筛选过程，也可以进一步进行定量测定。

检测灵敏度可达到0.5×10-9，完全达到我国农业部目前的1×10-9监督检测标准。

ELISA法作为盐酸克伦特罗残留量的筛选方法具有操作简便、准确快速的特点，适用于大量样品的测定，并可能成为国家标准检测方法。