食品化学课件第六章酶

1、第六章第六章 酶酶chapter 6 enzyme第一节第一节 引言引言一、酶对食品科学的重要性一、酶对食品科学的重要性米饭为啥越嚼越甜？米饭为啥越嚼越甜？当人的胆囊被切除后，为什么就要少吃肥肉？当人的胆囊被切除后，为什么就要少吃肥肉？消化不良的人为啥要多吃多酶片？消化不良的人为啥要多吃多酶片？二、酶的来源与分布二、酶的来源与分布酶是由生物细胞产生的，然后按照需要分布在细胞酶是由生物细胞产生的，然后按照需要分布在细胞内和细胞外。根据酶的活动部位，一般把酶分成：内和细胞外。根据酶的活动部位，一般把酶分成：r胞内酶胞内酶-由细胞产生并在细胞内部起作用的酶。由细胞产生并在细胞内部起作用的酶。 （如氧

2、化还原酶等）（如氧化还原酶等）r胞外酶胞外酶-由细胞产生后分泌到细胞外起作用的酶。由细胞产生后分泌到细胞外起作用的酶。 如水解酶类如水解酶类三、酶的本质三、酶的本质（一）酶的化学本质（一）酶的化学本质 绝大部分酶是由生物细胞产生的，绝大部分酶是由生物细胞产生的，具有催化活性和高度专一性的特殊蛋白具有催化活性和高度专一性的特殊蛋白质。因此，质。因此，酶的化学本质是蛋白质酶的化学本质是蛋白质。|具有催化功能的核酸是特例。具有催化功能的核酸是特例。 这种具有催化活性的这种具有催化活性的rnarna命名为核酶、核糖酶命名为核酶、核糖酶或酶性或酶性rnarna等等（二）酶的催化作用与活化能（二）酶的催化

3、作用与活化能加速反应的本质加速反应的本质-降低活化能降低活化能活化能活化能： 活泼态与常态之间的能量差，即使反应物由常态变成活泼态与常态之间的能量差，即使反应物由常态变成活化态所需要的能量。活化态所需要的能量。使反应达到其能阈的两个途径使反应达到其能阈的两个途径：为反应物分子提供所需的活化能（外加能量）为反应物分子提供所需的活化能（外加能量）降低反应的活化能，使本来不具活化水平的分子成降低反应的活化能，使本来不具活化水平的分子成为活化分子。为活化分子。酶促反应的活化能酶促反应的活化能（三）酶与底物形成中间络合物的方式（理论）（三）酶与底物形成中间络合物的方式（理论）(1) 锁钥假说锁钥假说(l

4、ock and key hypothesis)整个酶分子的天然构象是具有刚性整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定的结构的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如同形状。酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样。一把钥匙对一把锁一样。(2) 诱导契合假说诱导契合假说（inducedfit hypothesis): 酶表面并没有一种与底物互补的固酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状诱导才形成了互补形状. .1. 习惯命名法习惯命名法推荐名称推荐名称2. 系统命名法系统命名法系统名称系统名称四、酶的命名四、酶的命名（一）习惯

5、命名法（一）习惯命名法 1.1.根据被作用的根据被作用的底物底物命名；命名； 2.2.根据催化根据催化反应的性质反应的性质命名；命名； 3.3.将酶的将酶的作用底物作用底物和和催化反应的性质催化反应的性质结结合起来命名；合起来命名； 4.4.将将酶的来源酶的来源与与作用底物作用底物结合起来命名；结合起来命名；（二）系统命名法（二）系统命名法酶的系统命名由两部分组成酶的系统命名由两部分组成： 酶所作用的底物的名称酶所作用的底物的名称 酶所催化的反应的类型酶所催化的反应的类型例如：例如：l-乳酸：乳酸：nad+氧化还原酶氧化还原酶 乳酸乳酸 + nad+ 丙酮酸丙酮酸 + nadh + h+ 2.

6、系统编号系统编号-ec1111& ec-表示国际酶学委员会表示国际酶学委员会 第一个数字表示酶所属的大类（第一个数字表示酶所属的大类（1 16 6大类大类) ) 第二个数字表示酶在该大类中所属的亚类第二个数字表示酶在该大类中所属的亚类 第三个数字表示酶所属的次亚类第三个数字表示酶所属的次亚类 第四个数字表示酶在所属次亚类中的流水编号第四个数字表示酶在所属次亚类中的流水编号ec11127乳酸脱氢酶：乳酸脱氢酶： 表示该酶为氧化还原酶类，底物上发生氧化的供表示该酶为氧化还原酶类，底物上发生氧化的供体基团是醇基（亚类），氢的受体是体基团是醇基（亚类），氢的受体是nadnad（次亚类），（次亚

7、类），流水编号为流水编号为2727。五、酶的辅助因子五、酶的辅助因子& 全酶全酶 = 酶蛋白酶蛋白 + 辅助因子辅助因子 酶蛋白酶蛋白-不能单独表现催化活性的蛋白质部分不能单独表现催化活性的蛋白质部分。 辅助因子辅助因子-结合酶中的非蛋白质部分（包括辅酶、辅结合酶中的非蛋白质部分（包括辅酶、辅 基、金属离子）基、金属离子）。 酶蛋白酶蛋白-与底物结合，决定与底物结合，决定反应的专一性和高效率反应的专一性和高效率。 辅助因子辅助因子-直接对电子、原子或某些化学基团起传递直接对电子、原子或某些化学基团起传递 作用，作用，决定反应的类型决定反应的类型。 第二节第二节 影响活力的因素影响活力的

8、因素一、一、底物浓度底物浓度对反应速度的影响对反应速度的影响 反应级数反应级数1.当底物浓度较低时，当底物浓度较低时，v与与s 成正比，为成正比，为一级反应一级反应， 即即v = ks；2. 当底物浓度继续增加时，反应速度不再与底物浓度成正当底物浓度继续增加时，反应速度不再与底物浓度成正比而升高，为比而升高，为混合级反应混合级反应；3. 当底物浓度很高时，当底物浓度很高时，v逐渐趋近极限值逐渐趋近极限值vmax ，为，为零级反零级反应应底物浓度对酶促反应速度的影响是非线性的。底物浓度对酶促反应速度的影响是非线性的。中间产物学说解释中间产物学说解释v-s关系曲线：关系曲线： e + s es e

9、 + p；底物对酶促反应的饱和现象：底物对酶促反应的饱和现象：（二）米氏方程式：（二）米氏方程式： michaelis & menten 于于1913年推导出了上述年推导出了上述矩形双曲线的数学表达式，即著名的矩形双曲线的数学表达式，即著名的米氏方程米氏方程。 vmax s km s 二二. . 酶浓度酶浓度对反应速度的影响对反应速度的影响 根据中间产物学说，酶反应式为：根据中间产物学说，酶反应式为： e + s es p + e 酶反应速度用产物酶反应速度用产物p的生成速度表示，产物的生成速度表示，产物的生成与中间产物的生成与中间产物es的浓度成正比，当的浓度成正比，当底物底物量足够

10、量足够时，时，es的量就与酶的浓度成正比，因的量就与酶的浓度成正比，因此，酶促反应初速度与酶浓度的关系呈此，酶促反应初速度与酶浓度的关系呈正比关正比关系。系。三、三、温度温度对反应速度的影响对反应速度的影响 一般来说，酶促反应速度随温度的增高一般来说，酶促反应速度随温度的增高而加快。但当温度增加达到某一点后，而加快。但当温度增加达到某一点后，由于酶蛋白的热变性作用，反应速度迅由于酶蛋白的热变性作用，反应速度迅速下降，直到完全失活。速下降，直到完全失活。 酶促反应速度随温度升高而达到一最大酶促反应速度随温度升高而达到一最大值时的温度就称为值时的温度就称为酶的最适温度酶的最适温度(optimum

11、tempe-rature)。 （一）温度对酶反应影响的原因（一）温度对酶反应影响的原因1. 1. 温度加速酶反应温度加速酶反应影响中间产物的形成与分解影响中间产物的形成与分解 温度影响反应体系的能量水平、酶和底物分子的运动温度影响反应体系的能量水平、酶和底物分子的运动及其反应基团的解离状态，从而影响及其反应基团的解离状态，从而影响es的形成与的形成与分解，随温度升高，反应速度加快。分解，随温度升高，反应速度加快。2. 2. 温度降低反应温度降低反应影响酶的稳定性影响酶的稳定性 随温度升高，酶分子稳定性下降，酶蛋白变性，活性随温度升高，酶分子稳定性下降，酶蛋白变性，活性中心被破坏，酶失去活性，酶

12、促反应速度降低。中心被破坏，酶失去活性，酶促反应速度降低。四、四、ph对反应速度的影响对反应速度的影响 观察观察ph对酶促反应速度对酶促反应速度的影响，通常为一的影响，通常为一“钟形钟形”曲线，即曲线，即ph过高或过低过高或过低均可导致酶催化活性的下均可导致酶催化活性的下降。降。 酶催化活性最高时溶液的酶催化活性最高时溶液的p h 值 就 称 为 酶 的值 就 称 为 酶 的 最 适最 适ph(optimum ph)。人体内大多数酶的最适人体内大多数酶的最适ph在在6.58.0之之间间y ph值影响酶活性的值影响酶活性的机制机制1环境过酸、过碱能使酶变性失活环境过酸、过碱能使酶变性失活phph

13、值值影响酶的稳定性影响酶的稳定性2 2phph值影响值影响酶分子活性部位上有关基团的酶分子活性部位上有关基团的解离解离ph改变酶活性部位上有关基团的解离状态改变酶活性部位上有关基团的解离状态;ph值改变影响中间产物值改变影响中间产物es的形成或进一步分解；的形成或进一步分解；ph影响了维持酶分子空间结构的有关基团的解离影响了维持酶分子空间结构的有关基团的解离;3ph值能值能影响底物的解离影响底物的解离；五五. . 抑制剂抑制剂对反应速度的影响对反应速度的影响（一）抑制作用的概念（一）抑制作用的概念1.1.失活作用：失活作用： 由于由于酶蛋白变性酶蛋白变性而引起酶活力丧失的作用。而引起酶活力丧失

14、的作用。2.2.抑制作用：抑制作用： 使使酶活性部位酶活性部位的结构和性质改变，从而酶活力下降或的结构和性质改变，从而酶活力下降或丧失丧失, ,酶蛋白一般并酶蛋白一般并未变性未变性。抑制剂：能引起酶抑制作用的物质，用抑制剂：能引起酶抑制作用的物质，用i i表示；表示；抑制剂对酶有一定的选择性；抑制剂对酶有一定的选择性；3 3抑制剂的种类抑制剂的种类氰化物、重金属离子、一氧化碳、硫化氢、氰化物、重金属离子、一氧化碳、硫化氢、生物碱、砷化物、麻醉剂、表面活性剂及生物碱、砷化物、麻醉剂、表面活性剂及磺胺类药物磺胺类药物（二）抑制作用的机制（二）抑制作用的机制1. 与酶结合成稳定的络合物，减低或破坏酶

15、的活力。与酶结合成稳定的络合物，减低或破坏酶的活力。2.2.破坏酶或辅基活性基团或改变活性部位的构象；破坏酶或辅基活性基团或改变活性部位的构象；3.3.抑制剂与酶的激活剂结合；抑制剂与酶的激活剂结合；4.4.夺取酶与底物结合的机会，从而降低夺取酶与底物结合的机会，从而降低eses；|总的来说，抑制作用是破坏和改变酶总的来说，抑制作用是破坏和改变酶与底物的结合，阻碍了酶对底物的催与底物的结合，阻碍了酶对底物的催化化。 凡是能降低酶促反应速度，但不引起酶分凡是能降低酶促反应速度，但不引起酶分子变性失活的物质统称为子变性失活的物质统称为酶的抑制剂酶的抑制剂(inhibitor)。 按照按照抑制剂与酶

16、作用的方式分两类抑制剂与酶作用的方式分两类： 不可逆抑制作用不可逆抑制作用(irreversible inhibition) 可逆抑制作用可逆抑制作用(reversible inhibition) （三）抑制作用的类型（三）抑制作用的类型（三）抑制作用的类型（三）抑制作用的类型不可逆抑制作用：不可逆抑制作用： 指抑制剂与酶活性中心指抑制剂与酶活性中心必需基团以共价键必需基团以共价键结合，结合，引起酶活性丧失。不能用透析、超滤或凝胶过滤引起酶活性丧失。不能用透析、超滤或凝胶过滤等物理方法解除抑制。等物理方法解除抑制。可逆抑制作用：可逆抑制作用： 抑制剂与酶往往通过抑制剂与酶往往通过非共价键非共价

17、键结合，其结合是可结合，其结合是可逆的，可以用透析或超滤等物理方法解除抑制。逆的，可以用透析或超滤等物理方法解除抑制。酶的不可逆抑制作用酶的不可逆抑制作用有机磷化合物有机磷化合物胆碱酯酶胆碱酯酶失活的酶失活的酶酸酸&根据可逆根据可逆抑制剂、底物和酶三者抑制剂、底物和酶三者的关的关系，分为三种类型：系，分为三种类型： a. 竞争性抑制作用竞争性抑制作用 b. 非竞争性抑制作用非竞争性抑制作用 c. 反竞争性抑制作用反竞争性抑制作用2. 可逆抑制作用：可逆抑制作用：a. 竞争性抑制竞争性抑制（competitive inhibition)：抑制剂与底物抑制剂与底物竞争，与酶的同一活性中心竞

18、争，与酶的同一活性中心结合，从而干结合，从而干扰了酶与底物的结合，使酶的催化活性降低。扰了酶与底物的结合，使酶的催化活性降低。 2. 可逆抑制作用：可逆抑制作用： 竞争性抑制剂多是酶的竞争性抑制剂多是酶的底物类似物底物类似物或反应产物；或反应产物； 抑制剂与底物竞争与酶抑制剂与底物竞争与酶结合（结合部位相同），结合（结合部位相同），多与酶的活性中心同底物相结合的基团结合。多与酶的活性中心同底物相结合的基团结合。 底物浓度增加时底物浓度增加时, , 抑制作用减弱抑制作用减弱, , 取决于底物浓取决于底物浓度与抑制剂浓度的比例及其与酶的亲和力的大小度与抑制剂浓度的比例及其与酶的亲和力的大小, ,

19、可以通过加大底物浓度的方法消除抑制作用。可以通过加大底物浓度的方法消除抑制作用。 竞争性抑制的特点：竞争性抑制的特点：k-3k+3+k+2k+1k-1k-3k+3+k+1k-1反应模式反应模式b.非竞争性抑制非竞争性抑制（noncompetitive inhibition） 抑制剂既可以与游离酶结合，也可以与抑制剂既可以与游离酶结合，也可以与eses复合物结合，复合物结合，使酶的催化活性降低，称为非竞争性抑制。使酶的催化活性降低，称为非竞争性抑制。非竞争性抑制的作用模式图非竞争性抑制的作用模式图 非竞争性抑制剂的化学结构不一定与底物的分子结构类非竞争性抑制剂的化学结构不一定与底物的分子结构类似

20、；似； 底物和抑制剂分别底物和抑制剂分别独立独立地与酶的不同部位相结合；抑制地与酶的不同部位相结合；抑制剂是剂是与酶的活性中心以外的必需基团结合与酶的活性中心以外的必需基团结合而起作用的；而起作用的； 抑制剂对酶与底物的结合无影响，故抑制剂对酶与底物的结合无影响，故底物浓度的改变对底物浓度的改变对抑制程度无影响抑制程度无影响。非竞争性抑制的特点：非竞争性抑制的特点：k-3k+3+k+2k+1k-1反应模式反应模式c. 反竞争性抑制反竞争性抑制（uncompetitive inhibition) ) 抑制剂不能与游离酶结合，但可与抑制剂不能与游离酶结合，但可与eses复合物结合并阻复合物结合并阻

21、止产物生成，无活性的止产物生成，无活性的esi，使酶的催化活性降低。，使酶的催化活性降低。反竞争性抑制的作用模式图反竞争性抑制的作用模式图 反竞争性抑制剂的化学结构不一定与底物反竞争性抑制剂的化学结构不一定与底物的分子结构类似；的分子结构类似； 抑制剂与底物可抑制剂与底物可同时同时与酶的不同部位结合；与酶的不同部位结合； 必须有底物存在必须有底物存在，抑制剂才能对酶产生抑，抑制剂才能对酶产生抑制作用；抑制程度随底物浓度的增加而增加；制作用；抑制程度随底物浓度的增加而增加；反竞争性抑制的特点：反竞争性抑制的特点：七、七、激活剂激活剂对反应速度的影响对反应速度的影响 酶的激活剂或活化剂酶的激活剂或

22、活化剂： 凡能提高酶的活性，加速酶促反应进行的物质都称为凡能提高酶的活性，加速酶促反应进行的物质都称为激活剂或活化剂。激活剂或活化剂。（一）激活剂的种类（一）激活剂的种类&按分子大小可分三类按分子大小可分三类：1. 无机离子无机离子（1）无机阳离子）无机阳离子-金属离子（如金属离子（如na+、k+、mg2等）等）（2）无机阴离子）无机阴离子（如（如cl、br等）等）2.中等大小的有机分子中等大小的有机分子y 某些还原剂某些还原剂 如半胱氨酸、巯基乙醇、抗坏血酸如半胱氨酸、巯基乙醇、抗坏血酸 作用机制：作用机制：使酶中的二硫键还原成巯基，从而提高酶使酶中的二硫键还原成巯基，从而提高酶活性

23、或与底物、酶或活性或与底物、酶或es复合复合四、水分活度对酶活力的影响四、水分活度对酶活力的影响 水分活度较低时，酶活水分活度较低时，酶活性被抑制。只有酶的水合作性被抑制。只有酶的水合作用达到一定程度时才显示出用达到一定程度时才显示出活性。例如活性。例如 -淀粉酶在淀粉酶在aw0.8(约约2%的含水量的含水量)以上以上才显示出水解淀粉的活力，才显示出水解淀粉的活力，当水活性当水活性aw为为0.95(约约12%的的含水量含水量)时，酶的活力提高时，酶的活力提高15倍倍(右图右图)。水分活度对酶活力的影响水分活度对酶活力的影响 磷酸酯酶催化卵磷脂水解磷酸酯酶催化卵磷脂水解 -淀粉酶催化淀粉水解淀粉

24、酶催化淀粉水解一、一、水解酶类水解酶类糖苷键水解酶糖苷键水解酶脂水解酶脂水解酶肽键水解酶肽键水解酶1 1、淀粉酶、淀粉酶 定义：定义：常指水解淀粉分子的常指水解淀粉分子的1，4-糖糖苷键和苷键和1，6-糖苷的酶糖苷的酶 应用：应用：主要用于淀粉的液化和糖化，发主要用于淀粉的液化和糖化，发酵制淀粉糖，也可改进面包质量。酵制淀粉糖，也可改进面包质量。（1 1） - -淀粉酶，液化酶淀粉酶，液化酶 广泛分布于动物（唾液、胰脏）、植物（麦芽广泛分布于动物（唾液、胰脏）、植物（麦芽、山萮菜）及微生物中。、山萮菜）及微生物中。 此酶以此酶以ca2+ca2+为必需因子并作为稳定因子和激活为必需因子并作为稳定

25、因子和激活因子，无差别地随机切断糖链内部的因子，无差别地随机切断糖链内部的 1 1，4- 4-链。因此，其特征是引起底物溶液粘度的急剧链。因此，其特征是引起底物溶液粘度的急剧下降和碘反应的消失，这种作用称为下降和碘反应的消失，这种作用称为“液化液化”。 最终产物在分解直链淀粉时以葡萄糖为主。最终产物在分解直链淀粉时以葡萄糖为主。-淀粉酶淀粉酶 与与- -淀粉酶的不同点在于从非还原性末端逐次以麦芽淀粉酶的不同点在于从非还原性末端逐次以麦芽糖为单位切断糖为单位切断 1 1，4- 4-葡聚糖链，切断至葡聚糖链，切断至 1 1，6- 6-键的键的前面反应就停止了，因此生成分子量比较大的极限糊前面反应就

26、停止了，因此生成分子量比较大的极限糊精。精。 主要见于高等植物中（大麦、小麦、甘薯）等。主要见于高等植物中（大麦、小麦、甘薯）等。- -淀粉酶淀粉酶葡萄糖淀粉酶，糖化酶，葡萄糖淀粉酶，糖化酶，从淀粉分子非还原端依次切割从淀粉分子非还原端依次切割 （1414）链糖苷键）链糖苷键和和 （1616）链糖苷键，逐个切下葡萄糖残基。）链糖苷键，逐个切下葡萄糖残基。异淀粉酶异淀粉酶 水解支链淀粉或糖原的水解支链淀粉或糖原的-1-1，6- 6-糖苷键，生成长糖苷键，生成长短不一的直链淀粉（糊精）。主要由微生物发短不一的直链淀粉（糊精）。主要由微生物发酵生产，菌种有酵母、细菌、放线菌。酵生产，菌种有酵母、细菌

27、、放线菌。 淀粉酶用于酿酒、味精等发酵工业中水解淀粉；淀粉酶用于酿酒、味精等发酵工业中水解淀粉；在面包制造中为酵母提供发酵糖，改进面包的质构；在面包制造中为酵母提供发酵糖，改进面包的质构；用于啤酒除去其中的淀粉浑浊；利用葡萄糖淀粉酶用于啤酒除去其中的淀粉浑浊；利用葡萄糖淀粉酶可直接将低黏度麦芽糊精转化成葡萄糖，然后再用可直接将低黏度麦芽糊精转化成葡萄糖，然后再用葡萄糖异构酶将其转变成果糖，提高甜度等。目前葡萄糖异构酶将其转变成果糖，提高甜度等。目前商品淀粉酶制剂最重要的应用是用淀粉制备麦芽糊商品淀粉酶制剂最重要的应用是用淀粉制备麦芽糊精、淀粉糖浆和果葡糖浆等。精、淀粉糖浆和果葡糖浆等。应用应用

28、2 2、纤维素酶、纤维素酶 由多种水解酶组成的一个复杂酶系，自由多种水解酶组成的一个复杂酶系，自然界中很多真菌都能分泌纤维素酶。然界中很多真菌都能分泌纤维素酶。 纤维素酶分成三类：纤维素酶分成三类：c1c1酶、酶、cxcx酶和酶和 葡糖葡糖苷酶。苷酶。c1c1酶是对纤维素最初起作用的酶酶是对纤维素最初起作用的酶，破坏纤维素链的结晶结构。，破坏纤维素链的结晶结构。cxcx酶是作酶是作用于经用于经c1c1酶活化的纤维素、分解酶活化的纤维素、分解-1-1，4- 4-糖苷键的纤维素酶。糖苷键的纤维素酶。 葡糖苷酶可以将纤葡糖苷酶可以将纤维二糖、纤维三糖及其他低分子纤维糊维二糖、纤维三糖及其他低分子纤维

29、糊精分解为葡萄糖。精分解为葡萄糖。 3 3、脂肪水解酶、脂肪水解酶 存在于动物胰腺、牛羊的可食前胃组织、高等存在于动物胰腺、牛羊的可食前胃组织、高等植物的种子以及米曲霉、黑曲霉中。植物的种子以及米曲霉、黑曲霉中。 脂酶主要用于催化油脂的水解和改善油脂的性脂酶主要用于催化油脂的水解和改善油脂的性质。在奶酪、奶油加工中，改善产品风味，但质。在奶酪、奶油加工中，改善产品风味，但也可以产生不良风味。也可以产生不良风味。 脂肪酶只作用于油脂肪酶只作用于油水界面的脂肪分子，增加水界面的脂肪分子，增加油水界面能提高脂肪酶的活力，所以，在脂肪油水界面能提高脂肪酶的活力，所以，在脂肪中加入乳化剂能大大提高脂肪酶

30、的催化能力。中加入乳化剂能大大提高脂肪酶的催化能力。4 4、果胶酶、果胶酶果胶酶是能水解果胶类物质的一类酶的总称。它存在果胶酶是能水解果胶类物质的一类酶的总称。它存在于高等植物和微生物中于高等植物和微生物中 。（一）果胶酶的分类及作用（一）果胶酶的分类及作用以作用底物的不同分：果胶酯酶、聚半乳糖醛酸酶和以作用底物的不同分：果胶酯酶、聚半乳糖醛酸酶和果胶裂解酶果胶裂解酶3 3种类型。种类型。（1 1）、果胶酯酶）、果胶酯酶 存在：存在：植物及部分微生物种类里。植物及部分微生物种类里。作用：作用：催化果胶脱去甲酯基生成聚半乳糖醛酸链和甲催化果胶脱去甲酯基生成聚半乳糖醛酸链和甲醇的反应。醇的反应。适

31、宜条件：适宜条件：不同来源最适不同来源最适ph不同，霉菌来源的果胶酯酶的最适不同，霉菌来源的果胶酯酶的最适ph在酸性在酸性范围，细菌来源的果胶酯酶在偏碱性范围，植物来源的果胶酯酶在中性附近。范围，细菌来源的果胶酯酶在偏碱性范围，植物来源的果胶酯酶在中性附近。对食品加工的影响：对食品加工的影响： 在一些果蔬的加工中，若果胶酯酶在环境因素下被在一些果蔬的加工中，若果胶酯酶在环境因素下被激活，将导致大量的果胶脱去甲酯基，从而影响果激活，将导致大量的果胶脱去甲酯基，从而影响果蔬的质构。生成的甲醇也是一种对人体有毒害作用蔬的质构。生成的甲醇也是一种对人体有毒害作用的物质，尤其对视神经特别敏感。在葡萄酒、

32、苹果的物质，尤其对视神经特别敏感。在葡萄酒、苹果酒等果酒的酿造中，由于果胶酯酶的作用，可能会酒等果酒的酿造中，由于果胶酯酶的作用，可能会引起酒中甲醇的含量超标，因此，果酒的酿造，应引起酒中甲醇的含量超标，因此，果酒的酿造，应先对水果进行先对水果进行预热处理预热处理，使果胶酯酶失活以控制酒，使果胶酯酶失活以控制酒中甲醇的含量。中甲醇的含量。作用：作用：降解果胶的降解果胶的1414糖苷键，使得果胶的粘度下降、糖苷键，使得果胶的粘度下降、相对分子质量减少，还原性基团增加，水解产物为单相对分子质量减少，还原性基团增加，水解产物为单体的半乳糖醛酸，该产物不再有凝胶作用。体的半乳糖醛酸，该产物不再有凝胶作

33、用。（2 2）、聚半乳糖醛酸酶）、聚半乳糖醛酸酶 （3 3）、果胶裂解酶）、果胶裂解酶 分布：分布：以霉菌为主，在植物中尚无发现。以霉菌为主，在植物中尚无发现。作用：作用：果胶裂解酶是催化果胶或果胶酸的半乳糖醛果胶裂解酶是催化果胶或果胶酸的半乳糖醛酸残基的酸残基的c c4 4c c5 5位上的氢进行反式消去作用，使位上的氢进行反式消去作用，使糖苷键断裂，生成含不饱和键的半乳糖醛酸。糖苷键断裂，生成含不饱和键的半乳糖醛酸。5 5、蛋白酶、蛋白酶来源：来源：动物、植物和微生物中都可以提取动物、植物和微生物中都可以提取，也是食品工业中重要的一类酶。，也是食品工业中重要的一类酶。（一）动物蛋白酶（一）

34、动物蛋白酶存在：存在：人和哺乳动物的消化道。如人和哺乳动物的消化道。如: :胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶和羧肽酶乳蛋白酶、弹性蛋白酶和羧肽酶 胃黏膜细胞分泌的胃蛋白酶，可水解各种由芳香族氨基酸胃黏膜细胞分泌的胃蛋白酶，可水解各种由芳香族氨基酸形成的肽键形成的肽键 胰腺分泌的胰蛋白酶，只能水解赖氨酸和精氨酸的羧基参与胰腺分泌的胰蛋白酶，只能水解赖氨酸和精氨酸的羧基参与生成的肽键，生物界中有一些天然的胰蛋白酶抑制剂。生成的肽键，生物界中有一些天然的胰蛋白酶抑制剂。人体摄取的蛋白质就是在消化道中这些酶的综合作用人体摄取的蛋白质就是在消化道中这些酶的综合作用下被

35、消化吸收的。胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳下被消化吸收的。胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶等先都分别以无活性前体的酶原形式存在蛋白酶等先都分别以无活性前体的酶原形式存在，在消化道需经激活后才具有活性。，在消化道需经激活后才具有活性。 在动物组织细胞的溶酶体中有组织蛋白酶，最适在动物组织细胞的溶酶体中有组织蛋白酶，最适phph为为5.55.5左右。当动物死亡之后，随组织的破坏和左右。当动物死亡之后，随组织的破坏和phph的降低，组织蛋白酶被激活，可将肌肉蛋白质的降低，组织蛋白酶被激活，可将肌肉蛋白质水解成游离氨基酸，使肌肉产生优良的肉香风味水解成游离氨基酸，使肌肉产生优良的肉香风味。但从活细胞中提取

36、和分离组织蛋白酶很困难，。但从活细胞中提取和分离组织蛋白酶很困难，限制了它的应用。限制了它的应用。 （二）植物蛋白酶（二）植物蛋白酶主要类别：主要类别：木瓜蛋白酶、无花果蛋白酶和菠萝蛋木瓜蛋白酶、无花果蛋白酶和菠萝蛋白酶（均已被大量应用于食品工业）。白酶（均已被大量应用于食品工业）。 特点：内肽酶，对底物的特异性都较宽。特点：内肽酶，对底物的特异性都较宽。 木瓜蛋白酶（番木瓜胶乳中），在木瓜蛋白酶（番木瓜胶乳中），在ph 5ph 5时稳定性最好，时稳定性最好，ph 3ph 11ph 11时，酶会很快失活。该酶的最适时，酶会很快失活。该酶的最适phph虽因底物不同虽因底物不同而有不同，但一般在而

37、有不同，但一般在5 58 8之间。与其他蛋白酶相比，其热稳之间。与其他蛋白酶相比，其热稳定性较高。定性较高。 无花果蛋白酶存在于无花果胶乳中，新鲜的无花果中含量可高无花果蛋白酶存在于无花果胶乳中，新鲜的无花果中含量可高达达1%1%左右。最适左右。最适phph则为则为7.57.5。 菠萝汁中含有很强的菠萝蛋白酶，从果汁或粉碎的茎中都可提菠萝汁中含有很强的菠萝蛋白酶，从果汁或粉碎的茎中都可提取得到，其最适取得到，其最适phph值范围在值范围在6 68 8。应用：应用： 常用于肉的嫩化和啤酒的澄清。特别是木瓜蛋白常用于肉的嫩化和啤酒的澄清。特别是木瓜蛋白酶的应用，很久以前民间就有用木瓜叶包肉，酶的应

38、用，很久以前民间就有用木瓜叶包肉，使肉更鲜嫩、更香的经验。现在这些植物蛋白使肉更鲜嫩、更香的经验。现在这些植物蛋白酶除用于食品工业外，还用于医药上作助消化酶除用于食品工业外，还用于医药上作助消化剂剂。（三）微生物蛋白酶（三）微生物蛋白酶 产酶微生物：产酶微生物：细菌、酵母菌、霉菌等微生物中都含细菌、酵母菌、霉菌等微生物中都含有多种蛋白酶，是生产蛋白酶制剂的重要来源。生产有多种蛋白酶，是生产蛋白酶制剂的重要来源。生产用于食品和药物的微生物蛋白酶的菌种主要是枯草杆用于食品和药物的微生物蛋白酶的菌种主要是枯草杆菌、黑曲霉、米曲霉三种。菌、黑曲霉、米曲霉三种。应用：应用：1）牛肉的嫩化牛肉的嫩化上应用

39、微生物蛋白酶代替价格较贵的木瓜蛋白上应用微生物蛋白酶代替价格较贵的木瓜蛋白2）啤酒制造啤酒制造以节约麦芽用量。但啤酒的澄清仍以木瓜蛋白酶较好，因为它有很以节约麦芽用量。但啤酒的澄清仍以木瓜蛋白酶较好，因为它有很高的耐热性，经巴氏杀菌后，酶活力仍还存在，可以继续作用于杀菌后形成的沉高的耐热性，经巴氏杀菌后，酶活力仍还存在，可以继续作用于杀菌后形成的沉淀物，以保证啤酒的澄清。淀物，以保证啤酒的澄清。3）酱油的酿制酱油的酿制中添加微生物蛋白酶，既能提高产量，又可改善质量。中添加微生物蛋白酶，既能提高产量，又可改善质量。二、氧化还原酶类二、氧化还原酶类1 1、多酚氧化酶、多酚氧化酶作用特点：作用特点：

40、多酚氧化酶是一种含铜的酶，主要在有氧的情况下催化多酚氧化酶是一种含铜的酶，主要在有氧的情况下催化酚类底物反应形成黑色素类物质。在果蔬加工中常常因此而酚类底物反应形成黑色素类物质。在果蔬加工中常常因此而产生不受欢迎的褐色或黑色，严重影响果蔬的感官质量。产生不受欢迎的褐色或黑色，严重影响果蔬的感官质量。 例如香蕉、苹果、梨、茄子、马铃薯等。当这些果蔬的组织碰例如香蕉、苹果、梨、茄子、马铃薯等。当这些果蔬的组织碰伤、新切开时，很容易发生褐变。这是因为当它们的组织暴伤、新切开时，很容易发生褐变。这是因为当它们的组织暴露在空气中时，在酶的催化下多酚氧化为醌，再进一步氧化露在空气中时，在酶的催化下多酚氧化

41、为醌，再进一步氧化聚合而形成褐色素或称类黑素。聚合而形成褐色素或称类黑素。2 2、葡萄糖氧化酶、葡萄糖氧化酶来源：来源：葡萄糖氧化酶最初从黑曲霉和灰绿曲霉中发葡萄糖氧化酶最初从黑曲霉和灰绿曲霉中发现，米曲霉、青霉等多种霉菌都能产生葡萄糖现，米曲霉、青霉等多种霉菌都能产生葡萄糖氧化酶。氧化酶。作用特点：作用特点：葡萄糖氧化酶是一种需氧脱氢酶，在有葡萄糖氧化酶是一种需氧脱氢酶，在有氧条件下催化葡萄糖的氧化。反应如下：氧条件下催化葡萄糖的氧化。反应如下： 葡萄糖葡萄糖 葡萄糖酸葡萄糖酸。葡萄糖氧化酶葡萄糖氧化酶应用应用 葡萄糖氧化酶可用在蛋品生产中以除去葡萄糖而防止引葡萄糖氧化酶可用在蛋品生产中以除

42、去葡萄糖而防止引起产品变色的美拉德反应，又可用它减少土豆片中的起产品变色的美拉德反应，又可用它减少土豆片中的葡萄糖，从而使油炸土豆片产生金黄色而不是棕色。葡萄糖，从而使油炸土豆片产生金黄色而不是棕色。 葡萄糖氧化酶还常用于除去封闭包装系统中的氧气以抑葡萄糖氧化酶还常用于除去封闭包装系统中的氧气以抑制脂肪的氧化和天然色素的降解。例如，螃蟹肉和虾制脂肪的氧化和天然色素的降解。例如，螃蟹肉和虾肉浸渍在葡萄糖氧化酶和过氧化物酶的混合溶液中可肉浸渍在葡萄糖氧化酶和过氧化物酶的混合溶液中可抑制其颜色从粉红色变成黄色。抑制其颜色从粉红色变成黄色。3 3、过氧化氢酶、过氧化氢酶食品中过氧化氢的产生及危害：食品

43、中过氧化氢的产生及危害：食品中葡萄糖食品中葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化时生成过氧化氢，氧化酶催化葡萄糖氧化时生成过氧化氢，消毒残留。由于这种成分的强氧化性，它消毒残留。由于这种成分的强氧化性，它会导致食品的品质不稳定，而且会降低食会导致食品的品质不稳定，而且会降低食品的食用安全性。品的食用安全性。应用：应用：利用过氧化氢酶于食品的意义就在于降利用过氧化氢酶于食品的意义就在于降低它的含量。低它的含量。4 4、脂氧合酶、脂氧合酶存在：存在：植物中。各种植物的种子，特别是豆科植物植物中。各种植物的种子，特别是豆科植物的种子含量丰富，尤其以大豆中含量最高。的种子含量丰富，尤其以大豆中含量最高。脂氧合酶对

44、食品质量的影响：脂氧合酶对食品质量的影响：它在一些条件下可它在一些条件下可提高某些食品的质量，例如在面粉中加入含提高某些食品的质量，例如在面粉中加入含有活性的脂氧合酶的大豆粉，由于脂氧合酶有活性的脂氧合酶的大豆粉，由于脂氧合酶的作用，使得面筋网络更好地形成，从而较的作用，使得面筋网络更好地形成，从而较好地改善了面包的质量；做成面条，可使产好地改善了面包的质量；做成面条，可使产品漂白。品漂白。5 5、过氧化物酶、过氧化物酶存在：存在：所有高等植物中，也存在牛奶中。所有高等植物中，也存在牛奶中。由于过氧化物酶具有很高的耐热性，可以作为考查热烫处理由于过氧化物酶具有很高的耐热性，可以作为考查热烫处理

45、是否充分的指示酶。是否充分的指示酶。从营养和风味方面来看，过氧化物酶也是很重要的，如过氧从营养和风味方面来看，过氧化物酶也是很重要的，如过氧化物酶能催化维生素化物酶能催化维生素c c氧化而破坏其生理功能；能催化不氧化而破坏其生理功能；能催化不饱和脂肪酸的过氧化物裂解，产生不良气味的羰基化合饱和脂肪酸的过氧化物裂解，产生不良气味的羰基化合物，同时破坏食品中的许多其他成分；还能催化类胡萝物，同时破坏食品中的许多其他成分；还能催化类胡萝卜素漂白和花青色脱色。卜素漂白和花青色脱色。第四节第四节 酶与食品质量的关酶与食品质量的关 系系一、酶与色泽一、酶与色泽1、脂肪氧合酶与色泽、脂肪氧合酶与色泽2、叶绿

46、素酶与色泽、叶绿素酶与色泽 脂肪氧合酶对不饱和脂肪酸，产生自由基和氢过氧化物，从而脂肪氧合酶对不饱和脂肪酸，产生自由基和氢过氧化物，从而引起叶绿素和胡萝卜素等色素的损失、多酚类氧化物的氧化聚合产引起叶绿素和胡萝卜素等色素的损失、多酚类氧化物的氧化聚合产生色素沉淀生色素沉淀 。 该酶水解产物脱植基叶绿素和脱镁脱植基叶绿素因不含植醇该酶水解产物脱植基叶绿素和脱镁脱植基叶绿素因不含植醇侧链，易溶于水，不溶于脂，在含水食品中，使其产生色泽变化。侧链，易溶于水，不溶于脂，在含水食品中，使其产生色泽变化。3、多酚氧化酶与色泽、多酚氧化酶与色泽ohchobhohohchbh o2233+2oo222+2h

47、oohooh对对-甲酚甲酚4-4-甲基儿茶酚甲基儿茶酚儿茶酚儿茶酚邻邻- -苯醌苯醌一类是羟基化一类是羟基化一类是氧化反应一类是氧化反应 第六章 酶72r1=r2=h，茶黄茶黄素素r1=h，r2=没食子没食子酰基，酰基，茶黄素单茶黄素单没食子酸酯没食子酸酯r1=r2=没食子酰没食子酰基，基，茶黄素双没茶黄素双没食子酸酯食子酸酯r1=hl-ecgr1=ohl-egcgr1=h，r2=hl-ecr1=oh， r2=hl-egcppo茶红素茶红素茶褐素茶褐素二、酶与质地二、酶与质地1、果胶酶、果胶酶果胶酶有果胶酶有3种类型种类型 果胶甲酯酶水解示意图果胶甲酯酶水解示意图 聚半乳糖醛酸酶水解示意图聚半

48、乳糖醛酸酶水解示意图 果胶酸裂解酶示意图果胶酸裂解酶示意图 2、纤维素酶和戊聚糖酶、纤维素酶和戊聚糖酶3、淀粉酶、淀粉酶 葡糖淀粉酶葡糖淀粉酶-淀粉酶淀粉酶-淀粉酶淀粉酶 -淀粉酶从淀粉的非还原末端水解淀粉酶从淀粉的非还原末端水解-1,4糖苷键，生成糖苷键，生成-麦芽糖。因为麦芽糖。因为-淀粉酶是外切酶，只有淀粉中的许多糖苷淀粉酶是外切酶，只有淀粉中的许多糖苷键被水解，才能观察到粘度降低。键被水解，才能观察到粘度降低。 葡糖淀粉酶又名葡糖糖化酶，是从淀粉的非还原末葡糖淀粉酶又名葡糖糖化酶，是从淀粉的非还原末端水解端水解-1,4键生成葡萄糖，其中对支链淀粉中的键生成葡萄糖，其中对支链淀粉中的-1

49、,6键键的水解速率比水解直链淀粉的的水解速率比水解直链淀粉的-1,4键慢键慢30倍倍 -淀粉酶存在于所有的生物体中，能水解淀粉淀粉酶存在于所有的生物体中，能水解淀粉(直链淀粉和支链淀直链淀粉和支链淀粉粉)、糖原和环状糊精分子内的、糖原和环状糊精分子内的-1,4-糖苷键，水解物中异头碳的糖苷键，水解物中异头碳的-构型保持不变。由于水解是在分子的内部进行，因此构型保持不变。由于水解是在分子的内部进行，因此-淀粉酶对食淀粉酶对食品的主要影响是降低粘度，同时也影响其稳定性。品的主要影响是降低粘度，同时也影响其稳定性。764、蛋白酶、蛋白酶 该酶在食品加工中发挥关重要作用。例如利用凝该酶在食品加工中发挥

50、关重要作用。例如利用凝乳酶形成酪蛋白凝胶制造干酪。在焙烤食品加工中，将乳酶形成酪蛋白凝胶制造干酪。在焙烤食品加工中，将蛋白酶作用于小麦面团的谷蛋白，不仅可以提高混合特蛋白酶作用于小麦面团的谷蛋白，不仅可以提高混合特性和需要的能量，而且还能改善面包的质量。蛋白酶另性和需要的能量，而且还能改善面包的质量。蛋白酶另外一个显著的作用是在肉类和鱼类加工中分解结缔组织外一个显著的作用是在肉类和鱼类加工中分解结缔组织中的胶原蛋白、水解胶原、促进嫩化。中的胶原蛋白、水解胶原、促进嫩化。 利用蛋白酶可制备出多种不同功能的活性。利用蛋白酶可制备出多种不同功能的活性。 谷氨酰胺转胺酶在食品工业中的应用主要在以下方面

51、：谷氨酰胺转胺酶在食品工业中的应用主要在以下方面： （1）、）、 改善蛋白质凝胶的特性。改善蛋白质凝胶的特性。 （2）、提高蛋白质的乳化稳定性）、提高蛋白质的乳化稳定性 （3）、提高蛋白质的热稳定性）、提高蛋白质的热稳定性 （4）、提高蛋白质的营养价值）、提高蛋白质的营养价值 三、酶与风味三、酶与风味 影响食品中风味和异味的成分最多，酶对食品风味和异味成分的影响食品中风味和异味的成分最多，酶对食品风味和异味成分的形成途径也是相当复杂。食品在加工和贮藏过程中可以利用某些酶改形成途径也是相当复杂。食品在加工和贮藏过程中可以利用某些酶改变食品的风味，如风味酶已广泛应用于改善改善食品的风味，将奶油变食

52、品的风味，如风味酶已广泛应用于改善改善食品的风味，将奶油风味酶作用于含乳脂的巧克力、冰淇淋、人造奶油等食品，可增强这风味酶作用于含乳脂的巧克力、冰淇淋、人造奶油等食品，可增强这些食品的奶油风味。些食品的奶油风味。 脂肪酶在乳制品的增香过程中发挥着重要作用，在加工时添加适脂肪酶在乳制品的增香过程中发挥着重要作用，在加工时添加适量脂肪酶可增强干酪和黄油的香味，将增香黄油用于奶糖、糕点等可量脂肪酶可增强干酪和黄油的香味，将增香黄油用于奶糖、糕点等可节约用量。选择性地使用较高活力的蛋白酶和肽酶，再与合适的脂肪节约用量。选择性地使用较高活力的蛋白酶和肽酶，再与合适的脂肪酶结合起来可以使干酪的风味强度比一

53、般成熟的干酪的风味要至少提酶结合起来可以使干酪的风味强度比一般成熟的干酪的风味要至少提高高10倍。芝麻、花生焙烤后有很强的香气。其主要成分为吡嗪化合物、倍。芝麻、花生焙烤后有很强的香气。其主要成分为吡嗪化合物、n一甲基吡咯、含硫化合物。加入脂氧化酶后，有效的增加了香味。一甲基吡咯、含硫化合物。加入脂氧化酶后，有效的增加了香味。脂肪酶能够催化分解甘油脂肪酶能够催化分解甘油 ，生成甘油和脂肪酸。因牛、羊、猪、禽肉，生成甘油和脂肪酸。因牛、羊、猪、禽肉不同种动物中脂肪酸组成不同，所以肉的风味不同。不同种动物中脂肪酸组成不同，所以肉的风味不同。79 葡萄糖苷酶处理前后的桃及红葡萄汁中主要风味成分的比较葡萄糖苷酶处理前后的桃及红葡萄汁中主要风味成分的比较 经经 葡萄糖苷酶处理过的样品，除具有样品本身固有的特征葡萄糖苷酶处理过的样品，除具有样品本身固有的特征香气外，在香气组成上，更显饱满、柔和、圆润，增强了感官效应。香气外，在香气组成上，更显饱满、柔和、圆润，增强了感官效应。 葡萄糖苷酶分别处理橙汁和山楂，用葡萄糖苷酶分别处理橙汁和山楂，用gcms进行了香气成分进行了香气成分的分析，结果表明，的分析，结果表明， 葡萄糖苷酶可以酶解糖苷键，释放键合态葡萄糖苷酶可以酶解糖苷键，释放键合态的芳香物质，起到自然增香的作用。的芳香物质，起到自