《啤酒生化基础》课件

啤酒生化基础李崎江南大学生物工程学院1精选ppt啤酒生化基础的主要内容糖类蛋白质酶2精选ppt啤酒生化基础的意义啤酒的生产包括(制麦)、糖化、发酵及包装前三个阶段发生的变化，就是一些大分子物质发生的化学及生化反应学习和了解生化基础，是理解和控制整个酿造过程的基本要求只有掌握了基础的生化内容，才能很好地监控啤酒生产3精选ppt一、糖类糖类是自然界中存在最广的一大类有机化合物，广泛存在于动、植物体内，在谷类作物籽粒中糖类以淀粉、半纤维素和纤维素等形式存在糖类是酵母菌和其他微生物生长发育所必需的营养物质和能源淀粉是发酵酿造工业的重要原料，与啤酒生产有着极其密切的关系。4精选ppt糖类的分子结构最初认为在糖类的分子中，除碳元素以外，氢元素与氧元素的比例和水一样，为2:1，看成是由碳和水形成的各种化合物，称为碳水化合物，用通用式Cm(H2O)n来表示葡萄糖的分子式为C6H12O6，可写成C6(H2O)6；蔗糖为C12H22O11，可写成C12(H2O)11例外：鼠李糖C6H12O5(化学结构和糖相似，但组成不能用通式表示)

；甲醛CH2O、乳酸C3H6O3、乙酸C2H4O2等(性质与碳水化合物不同，但氢氧之比都是2:1)，碳水化合物这个名词已失去了原来的意义。5精选ppt糖的分类根据糖类的结构和性质，可分三类单糖低聚糖多糖6精选ppt①单糖单糖为多羟基醛或酮，属于多羟基醛的称醛糖，属于多羟基酮的称酮糖单糖不能水解成更简单的糖，是结晶形固体，能溶于水，具有甜味自然界中存在最多、最普遍的单糖为己糖和戊糖重要的己糖有葡萄糖、果糖等，重要的戊糖有核糖，它是人生命活动中不可缺少的物质7精选ppt②低聚糖低聚糖水解时可生成两个或两个以上的单糖分子有双糖、三糖、四糖等，为结晶固体，可溶于水，具有甜味双糖由两个单糖分子失水而形成，重要的有蔗糖、麦芽糖三糖由三个单糖分子脱去两分子水缩合而成，如棉子糖8精选ppt③多糖多糖是由大量单糖分子失水缩合而成的、结构复杂的高分子化合物，水解后能得到几百、几千甚至几万个单糖分子重要的多糖有淀粉、纤维素等一般是无定形的固体，不溶于水，至多只能形成胶体溶液，没有甜味。9精选ppt(一)单糖按照醛糖或酮糖分子中所含碳原子的数目，单糖可分为丙糖、丁糖、戊糖和己糖丙糖、丁糖在自然界中存在很少，都是合成化合物啤酒酿造用原料大麦、大米、玉米中所含的几种主要多糖都是己糖缩合而成。在了解啤酒生产的过程、糖化理论和发酵机理时，己糖具有重要意义己糖分子式为C6H12O6，在谷物原料中游离存在的己糖有葡萄糖和果糖，大量以结合态存在10精选ppt1.葡萄糖是生物体中最重要的单糖。在许多双糖、三糖、多糖及糖苷中葡萄糖都以苷基形式存在11精选ppt(1)葡萄糖的开链式结构及旋光异构葡萄糖的分子式为C6H12O6，分子中含有5个羟基，1个醛基，为多羟基醛，属己醛糖自然界中存在的是右旋D型糖人工合成的是左旋L型糖12精选ppt每个旋光异构体，都具有一定的分子构型所谓构型，就是指不对称碳原子上的各原子或原子团在空间的排列方式。一般以甘油醛作标准，甘油醛是丙醛糖，分子中含有1个不对称碳原子，有两种旋光异构体∶D-(+)-甘油醛L-(-)-甘油醛CHOCH2OHHOHOHCH2OHHCHO13精选ppt上式中D和L即表示甘油醛的两种构型括号内的符号(+)，(-)表示糖的旋光方向，(+)称右旋，(-)称左旋为使其他单糖系统化，特选定甘油醛构型作为标准凡单糖分子与D-甘油醛相似排列，即靠近伯醇基(-CH2OH)的不对称碳原子上的羟基(-OH)在右边的均属于D型糖；凡同一碳原子上的羟基(-OH)在左边的则属于L型糖(+)、(-)表示以旋光仪中测出的旋光方向。D,L表示构型的类型，两者没有一定的联系14精选ppt(2)比旋光度各种单糖都含有不对称碳原子，都有旋光性质，能使偏振光平面向左或向右旋转。检查偏光的仪器称旋光仪。普通光线中含有各种波长射线，可在不同平面上振动。图①代表一束光线朝我们直射过来，包含在各个平面(如A、B、等)上振动的射线。棱镜有特殊性质，只有和其轴平行振动的射线才能通过。通过棱镜的光叫偏振光。图②表示凡在虚线平面上振动的射线都不能通过。图中③表示通过棱镜的光线。偏光仅含有在某一平行平面上振动的射线。①②③15精选ppt在一定条件下，每种具有旋光性的物质，其比旋光度是一个常数。比旋光度的定义是∶在光源为钠光D线(6896A与5890A)，温度t等于20℃条件下，当L为1分米，浓度为100毫升溶液含有100克溶质时，所测得的旋光度即为比旋光度。制糖工业中经常利用旋光度来控制糖液的浓度。16精选ppt(3)葡萄糖的性质D-葡萄糖分子中含有几个亲水基团羟基，因此易溶于水、甲醇，而不溶于无水酒精、乙醚、丙酮及其他有机溶剂中，有甜味。在水溶液中的比旋光度为+52.5o，从水中可析出片状含水结晶C6H12O6·H2O，在醇中可获得针状无水结晶，为可发酵性糖。在植物的种子、各种果实、蜂蜜内部含有游离状态的D-葡萄糖，而且葡萄糖也是淀粉、纤维素、糊精、蔗糖、麦芽糖的组成成分。用甘薯、马铃薯、玉米等淀粉，加酸水解可以得到葡萄糖。葡萄糖是最重要的单糖，许多性质如具有还原性、成酯及成醇反应，往往是其他单糖所共有的。17精选ppt葡萄糖的氧化反应葡萄糖易被氧化，由于氧化条件的不同，会形成不同的产物葡萄糖分子中含有醛基，具有还原性，故又称还原糖弱氧化剂如费林试剂，可以使葡萄糖氧化成葡萄糖酸，同时费林试剂还原生成红棕色的氧化亚铜沉淀出来常用这反应作碳水化合物的鉴定、葡萄糖的定性和定量测定18精选ppt葡萄糖的还原反应D-葡萄糖遇到还原剂可以还原为D-山梨醇19精选ppt糖脎的生成葡萄糖和三分子的苯肼反应，最后形成葡萄糖脎。糖脎为黄色结晶，难溶于水。各种糖所生成糖脎的结晶形状、熔点、形成所需的时间都不同，因此成脎作用常用来鉴定各种不同的糖。己糖中D-葡萄糖、D-果糖、D-甘露糖都能生成糖脎，因此证明这三种糖分子中C3*、C4*、C5*的构型相同，所不同的是第一个碳原子和第二个碳原子。知道了任何一个糖的构型，其他两个糖的构型也可推论出来了。所以成脎也是测定构型的一个重要反应。20精选ppt成苷作用环式葡萄糖分子中的半缩醛的羟基和其他含羟基的化合物如醇等失水所得的物质叫做糖苷。例如葡萄糖与甲醇作用生成甲基葡萄糖苷，也有α与β两种。糖苷酶对α-或β-糖苷的作用是有选择性的，如酵母中的α-葡萄糖苷酶只能水解α-葡萄糖苷。糖苷广泛存在于植物体、麦芽、酒花的黑色物质中，糖苷为其重要成分。如果与单糖半缩醛羟基相结合的是另外一个单糖，则形成为二糖，如蔗糖、麦芽糖。21精选ppt成酯作用在酶的作用下，葡萄糖分子中的羟基很容易与磷酸形成磷酸酯这种作用可在生物体内发生，生成的磷酸酯在发酵生化过程中起着重要的作用。22精选ppt发酵作用葡萄糖分子受酵母中酶的作用，在无氧情况下起发酵作用生成酒精和CO2。C6H12O6─→2CH3CH2OH＋2CO2↑事实上发酵过程非常复杂，葡萄糖不是直接变成酒精，而是在各种酶的作用下，经过一系列的中间产物最后形成乙醇。23精选ppt2.果糖果糖与葡萄糖相同，在自然界中分布也广以游离状态存在于甜果实、蜜饯、蜂蜜中也有呈结合态存在的是蔗糖物质的组成成分是糖类中最甜的一种糖24精选ppt(1)果糖的分子结构果糖的分子式是C6H12O6，与葡萄糖互为同分异构体含有一个酮基(属酮糖)及多个羟基，分子结构亦具有链式与环式，在溶液中有变旋现象，因此也有α-与β-型之分。自然界存在的游离状态的果糖为左旋25精选ppt(2)果糖的性质果糖易溶于水，也可溶于热的无水酒精中，从水溶液中可析出针状结晶，其组成为C6H12O6·H2O，从醇中可析出菱形的无水结晶在水溶液中的比旋光度为-92.4o，因旋光方向向左，故称左旋糖，酵母可使之发酵。D环式果糖是蔗糖及很多多糖的组成成分，如菊薯内含有菊糖，经水解后可得果糖。果糖与葡萄糖一样，具有还原性、成脂作用及成醇发酵作用。26精选ppt氧化裂解果糖分子中含有酮基，故有还原性，酮糖被氧化后分子即行断裂而生成两个相应的羟酸，即乙醇酸和三羟基丁酸27精选ppt果糖的还原酮糖还原时，其C2上的碳基还原成仲醇基，使C2转变为不对称碳原子得到两种多元醇——D-山梨醇和D-甘露醇28精选ppt3.D-半乳糖也称分解乳糖，自然界中也有游离的D-半乳糖是某些二糖如乳糖，三糖如棉子糖，多糖如琼脂的组成部分半乳糖水溶液的比旋光度为+80.2o，为可发酵性糖。29精选ppt4.D-甘露糖在植物体内它是很多多糖如半纤维素的组成成分易溶于水，微溶于酒精水溶液的比旋光度为+14.2o是可发酵性糖30精选ppt5.氨基己糖单糖分子中一个羟基被氨基取代而生成的化合物称氨基糖如α-氨基葡萄糖和α-氨基半乳糖在自然界以结合状态存在31精选ppt6.单宁或称鞣质，是从植物中提取出来的有机物质，野生植物如橡子中含量相当多单宁为无定形粉末，能在热水中溶解，具涩味，遇三氯化铁呈兰黑色，能沉淀蛋白质从各种植物中得到单宁，其化学组成不一致五倍子鞣质是葡萄糖与没食子酸结合而成的糖苷，是酯化程度不一的混合物32精选ppt7.戊糖戊糖的一般分子式为C5H10O5在自然界中很少有游离状态存在大多为多糖或与其它物质结合而存在于植物体内33精选ppt(1)重要的戊糖L-阿拉伯糖，D-木糖，D-核糖，α-脱氧-D-核糖比旋光度分别为：+104.5o，+18.8o，-23.7o，-60o阿拉伯糖是半纤维素、树胶的组成成分木糖是半纤维素及木聚糖的组成成分核糖是核糖核酸(RNA)的组成成分脱氧核糖是脱氧核糖核酸(DNA)的组成成分34精选ppt(2)核糖D-核糖与α-脱氧-D-核糖是一切生物细胞核与细胞质内核酸三成分在生物化学上是很重要的物质核糖与果糖相同，在自然界为结合状态存在核糖的还原产物核醇为某些维生素与酵素的组成成分35精选ppt(3)核苷含氮糖苷主要是核苷。核苷的磷酸酯是核酸的基本组成部分，称为核苷在生物体内有游离核苷酸单独存在，如腺三磷等核苷分子中，糖基为核糖或α-脱氧核糖，苷元为含氮的杂环，即嘌呤或嘧啶的衍生物糖基与苷元中的氮原子直接相连，核苷都是β-呋喃型糖苷36精选ppt腺三磷(ATP)分子中糖基是D-核糖，苷元是腺嘌呤β-D-呋喃核糖以C1上的β-羟基与腺嘌呤分子中N1上的氮失水结合起来，就成为核苷。核糖苷分子中的C5形成磷酸酯后就是核苷酸。与一分子磷酸结合称腺一磷(AMP)，与两分子的磷酸结合的称腺二磷(ADP)，与三分子磷酸结合的称腺三磷(ATP)37精选ppt(4)酵母不能发酵戊糖不能被酵母菌所发酵某些微生物如饲料酵母可以用它作为碳源营养物质，可用来制造极有价值、富于蛋白质和维生素的饲料戊糖均有还原性，加酸蒸馏时可以产生糠醛38精选ppt(二)低聚糖低聚糖和单糖的物理性质和化学性质很相像都是结晶固体，易溶于水，具有甜味很多低聚糖可被费林试剂氧化，不同的是在水解后产生几个分子的单糖按照水解后产生的单糖分子数目，称为双糖、三糖其中以双糖为最重要39精选ppt1.双糖双糖是由两个分子相同的或不相同的单糖分子缩合而成的，可以看作是糖苷自然界中以游离状态存在的有蔗糖、乳糖和麦芽糖，麦芽糖只是偶然以游离状态存在两个单糖分子结合成双糖时，失水的方式可能有两种，因而形成两种性质不同的双糖。40精选ppt(1)蔗糖由一分子葡萄糖与一分子果糖失水缩合而成的双糖，分子式为C12H22O11，与麦芽糖相同，互为同分异构体形成的键称1,2-糖苷键。双糖分子不再具有自由的苷羟基，没有变旋光现象，没有还原性，故称非还原性糖不能与费林试剂直接反应，易水解，形成各一个分子葡萄糖和果糖蔗糖能被酵母菌利用发酵41精选ppt蔗糖广泛地分布于植物界，可以由甘蔗或甜菜为原料制成蔗糖为白色结晶，水溶液的比旋光度为＋66.5o水解后得等量的D-葡萄糖及D-果糖混合物，旋光方向改变为左旋，因此称为转化糖。42精选ppt(2)麦芽糖由葡萄糖的第一碳原子上的半缩醛羟基和另一葡萄糖分子的第四碳原子上的羟基脱水缩合而成，也就是由二分子葡萄糖通过α-1,4糖苷键结合而成从结构上观察，麦芽糖分子中还剩下一个自由羟基，很容易地变为醛基，所以有还原性，水解后可生成两分子葡萄糖，酵母可以利用发酵43精选ppt麦芽糖由淀粉经淀粉酶作用获得，是淀粉的组成部分，自然界游离状态甚少古代早已能利用麦芽制造饴糖啤酒生产中经糖化得到的麦芽汁中主要成分就是麦芽糖。麦芽糖再进一步经酸或酶的水解作用可得两分子葡萄糖麦芽糖溶液的比旋光度为＋136o44精选ppt(3)异麦芽糖在淀粉用酶糖化过程中能形成异麦芽糖是不可发酵性糖可以被α-1,6-葡萄糖苷酶分解是两分子葡萄糖以α-1,6糖苷键相连45精选ppt(4)纤维二糖纤维素分解可得纤维二糖不发酵性糖，与麦芽糖相似，是两分子葡萄糖以β-1,4糖苷键相连而成，不同的是β-葡萄糖苷纤维二糖分子中，具有游离的苷羟基，有还原性，其比旋光度为＋35.2o46精选ppt(5)乳糖动物乳汁中含有乳糖，很难被酵母发酵在乳酸菌的作用下能进行乳糖发酵乳糖由一分子葡萄糖与一分子半乳糖以1,4糖苷键相连。47精选ppt2.三糖棉子糖潘糖48精选ppt(1)棉子糖是三糖中分布最广的一种，是非还原性糖，水溶液的比旋光度为+129.5o水解后得一分子葡萄糖、一分子果糖与一分子半乳糖不同的酶可以使棉子糖在不同的位置上发生分解反应。49精选ppt(2)潘糖淀粉在酶的作用下可以形成另一种三糖，即潘糖此糖不被酵母发酵是三分子葡萄糖失水而成50精选ppt(三)多糖多糖是发酵工业中重要的化合物谷类、薯类中的淀粉、木材中的纤维素，农副产物如玉米杆、稻草杆的纤维素及半纤维素，其中淀粉可作为发酵工业的原料多糖在自然界中存在很广，种类很多，除淀粉、纤维素外，糖元、菊糖、琼脂、半纤维素、果胶物质等都属于多糖类化合物不仅存在于植物体内，还存在于其他生物体内。如微生物细胞壁中含有多糖，酵母细胞中含有糖元颗粒，人体和动物的肝、肌肉中也有糖元颗粒，细菌荚膜中也有51精选ppt多糖分子结构很复杂从化学组成看，多糖由大量单糖分子脱水缩合而成多糖分子很大，溶解于水后常成为胶状溶液(纤维素不溶于水)，因此又称多糖为糖胶多糖无甜味，也无还原性。根据化学组成的不同，可将多糖分成己糖胶(多缩己糖)，戊糖胶(多缩戊糖)及混合多糖等几类52精选ppt1.己糖胶由于组成的单糖不同，可分为①葡萄糖胶(多缩葡萄糖)∶如淀粉、糖元、纤维素等②半乳糖胶(多缩半乳糖)∶如琼脂③果糖胶(多缩果糖)∶如菊糖④甘露糖胶(多缩甘露糖)∶如半纤维素53精选ppt2.戊糖胶①阿拉伯糖胶：是许多树胶的成分，如桃胶、樱桃胶、阿拉伯胶等都含有阿拉伯糖胶②木糖胶：存在于各种植物的茎杆内，如稻草、麦杆、玉米芯、棉子壳、向日葵壳中都含有较多的木糖胶阿拉伯糖胶、木糖胶也是属于半纤维素的成分54精选ppt3.混合多糖有些多糖不是由单纯一种单糖组成，而是由两种或多种多糖组成，甚至还含有单糖的衍生物果胶物质中就含有半乳糖醛酸及半乳糖醛酸甲酯55精选ppt(一)淀粉淀粉是植物体中最重要的储藏碳水化合物在谷类、豆类种子中以及在马铃薯、山芋中都含有大量的淀粉许多野生植物的种子或块茎、块根中也含有较多的淀粉啤酒酿造用原料的淀粉含量(以干物％计算)大麦约含55～65％，大米可达90％，玉米60～70％56精选ppt1.淀粉颗粒的性质淀粉在植物体内往往以颗粒状态存在每种作物淀粉颗粒的形状、大小不同形状有球形、卵形和多角形三种大麦淀粉颗粒为卵形，大米为多角形，.马铃薯淀粉颗粒最大，燕麦淀粉颗粒最小大麦淀粉颗粒10～35μ，大米3～9μ，玉米4～26μ淀粉颗粒不溶于水，比重较大(平均为1.5)，在水中产生沉淀，生产上利用这种性质制备各种淀粉57精选ppt淀粉颗粒由大量淀粉分子以氢键相连结颗粒中有的地方淀粉分子间氢键较多，结构非常紧密，称晶区；有的地方分子间氢键少，结合较疏松，称为非晶区纯粹的淀粉经水解后的产物是葡萄糖，分子式可用(C6H10O5)n表示58精选ppt2.淀粉的糊化与回生淀粉颗粒在冷水或温水中浸泡后，会稍微有些膨胀，有少量水分子进入淀粉颗粒的非晶区一般温度低于60℃时，淀粉颗粒结构无显著改变温度达65～70℃时，淀粉颗粒会突然吸收大量水份，体积大大地膨胀，并且粘度显著增加，这种现象称为淀粉的糊化，这时的温度称糊化温度59精选ppt淀粉糊化是大量水分子进入淀粉颗粒晶区部分，破坏其晶状结构，即破坏淀粉分子间的氢键，使淀粉颗粒中的分子由紧密结合状态变成疏松状态，从而使淀粉分子与水组成氢键，此时淀粉颗粒瓦解淀粉呈单分子状态溶于水中，所以经糊化后，更易被淀粉酶水解在酿造工业中用淀粉质原料生产时，往往需要将淀粉蒸煮各种不同来源的淀粉，其糊化温度不同，大米淀粉糊化温度65～73℃，玉米淀粉64～71℃，大麦淀粉75～80℃在糊化时因受淀粉酶作用的影响，糊化温度降低至55℃60精选ppt淀粉糊化后，在常温下放置较长时间，又能逐渐失水，淀粉分子间重新组成氢键而形成晶体结构此时淀粉不溶于水，粘度下降，与碘不起呈色反应，这种现象称“回生”或“老化”低温及水份含量30～60％时较易发生“回生”淀粉经回生后，不易被淀粉酶水解，所以糖化效率降低61精选ppt3.直链淀粉和支链淀粉淀粉颗粒的淀粉分子，根据化学结构特点，可分为直链淀粉(淀粉糖)和支链淀粉(淀粉胶)两类都是由α-葡萄糖失水缩合而成，因结合键位置的不同，所以理化性质也不同62精选ppt①直链淀粉由大量葡萄糖分子以α-1,4糖苷键脱水缩合组成不分支的长链状结构，易溶于水，溶液粘度低而不稳定②支链淀粉也是由大量葡萄糖分子脱水缩合组成，结构中除了以α-1,4结合以外，还具有由α-1,6结合构成的分支，形成分支状的结构63精选ppt直链淀粉和支链淀粉的分子大小都不均一，分子之间大小相差很大直链淀粉分子大小在240～3800个葡萄糖单位支链淀粉分子大小以及分支程度不同，一般认为每隔8～9个葡萄糖单位就有1个分支，平均每个分支长度约为20～30个葡萄糖单位，1个支链淀粉分子中可以几十个到几百个分支，支链淀粉分子大小在1000～37000个葡萄糖单位淀粉分子中含有的葡萄糖单位数量成为重合度，用符号DP表示，例∶淀粉分子的DP为1000，表示这种淀粉分子由1000个葡萄糖单位组成64精选ppt各种植物淀粉颗粒中含有直链淀粉和支链淀粉的比例不同一般淀粉颗粒中约含有80％的支链淀粉和20％的直链淀粉糯性淀粉颗粒几乎完全由支链淀粉构成，并且这种支链淀粉分子的分支程度比一般的要高65精选ppt几种淀粉中直链淀粉与支链淀粉的含量大麦小麦大米糯米玉米糯玉米高粱山芋马铃薯直链淀粉含量％2024170260271822支链淀粉含量％8076831007410073827866精选ppt直链和支链淀粉虽然由大量葡萄糖单位构成，葡萄糖分子具有的还原性醛基，在α-1,4结合和α-1,6结合中构成糖苷键支链淀粉分子中虽有几十个甚至几百个分支末端，但其中只有一个末端具有还原性，因此，直链和支链淀粉都不显还原性67精选ppt4.淀粉与碘液的呈色作用淀粉与碘液接触后，出现蓝色或蓝紫色，一般认为是由于淀粉分子具有螺旋状卷曲，能使淀粉与碘形成淀粉─碘的复合物，因而显颜色直链淀粉分子由大量葡萄糖单位构成的不分支链状结构构成，具有螺旋状卷曲，平均每6个葡萄糖单位形成一圈螺旋整个直链淀粉分子的螺旋圈数很大，当碘液与淀粉接触，碘分子进入淀粉分子螺旋内部，平均每6个葡萄糖单位(每圈螺旋)束缚1个碘分子整个直链淀粉分子可以束缚大量的碘分子，这就形成了淀粉─碘的复合物68精选ppt支链淀粉分子同样具有螺旋卷曲，但由于直链淀粉每个分支平均长度较短，分子中每段螺旋圈数较少，碘分子不能进入支链淀粉分支点淀粉─碘复合物的颜色与葡萄糖单位的链长度有关直链长度少于6个葡萄糖单位时，不能形成1圈螺旋，不与碘液起呈色作用链长为8～12个葡萄糖单位时呈红色，链长达30个葡萄糖单位时呈蓝紫色，链更长时就呈蓝色或深蓝色69精选ppt重合度与碘呈色反应的关系平均重合度(DP)3.87.412.918.320.029.334.7以上与碘呈色反应无微红红暗红紫蓝紫深蓝最大吸收波长(nm)／500520540560580600淀粉溶液加热时，可以使淀粉分子的螺旋卷曲伸展开来，与碘的呈色作用消失当冷却时可以恢复螺旋卷曲，仍出现呈色作用70精选ppt5.淀粉的水解作用淀粉可以用酸水解，最终产物是葡萄糖，不完全水解则生成糊精淀粉也可以用淀粉酶水解，使用不同淀粉酶，得到组成不同产物，包括葡萄糖、麦芽糖、糊精糊精是淀粉不完全水解的产物，结构与淀粉结构相似，由于在淀粉水解过程中生成，其分子大小不一定，可以是比淀粉分子稍小一点的大分子，也可以是只有4～5个葡萄糖单位的小分子糊精不溶于酒精，可以用酒精来检验糊精的存在71精选ppt淀粉的水解过程是由大分子逐渐变小，最后生成葡萄糖的过程水解过程中与碘的呈色反应逐渐变化，由蓝色─→蓝紫色─→紫红色─→红色─→橙色─→无色(碘色)当分子小于6个葡萄糖单位时不起呈色反应。啤酒工厂在糖化生产实践中常用碘液来检验淀粉的水解是否完全淀粉水解时，由于α-1,4糖苷键断裂，游离醛基数逐渐增多，可以测定水解液还原力大小判断淀粉水解程度72精选ppt6.啤酒生产用淀粉酶淀粉酶能使淀粉水解成糊精、麦芽糖和葡萄糖不同的淀粉酶对淀粉的水解方式不同，一般可分为4种类型73精选ppt①α-淀粉酶又称淀粉α-1,4糊精酶，是液化型淀粉酶分解淀粉主要生成低分子量(从100～3000)的糊精任意切开淀粉分子α-1,4糖苷键，生成较小分子的遇碘液不呈色的糊精和少量麦芽糖、葡萄糖淀粉液化以及淀粉与碘呈色迅速变化因生成的糖是α型，故称α-淀粉酶74精选ppt②β-淀粉酶糖化型淀粉酶，水解淀粉产生麦芽糖和高分子糊精β-淀粉酶对直链和支链淀粉的作用不一致；直链淀粉能完全水解，支链淀粉只能分解54％，只能从淀粉分子α-1,4糖苷链的非还原性末端顺次切下麦芽糖和余下部分非还原性的β-糊精生成糊精，遇碘液呈现红色或紫色生成的麦芽糖是β-型，故称β-淀粉酶大麦籽粒中只含有β-淀粉酶，只有在发芽的时候，籽粒中才呈现大量的α-淀粉酶75精选ppt③糖化酶称为淀粉α-1,4葡萄糖苷酶，是糖化型淀粉酶与β-淀粉酶有相同点，是从淀粉非还原性末端顺次切开α-1,4糖苷键；生成葡萄糖它可以切开α-1,6糖苷键76精选ppt④异淀粉酶亦称α-1,6糊精酶或R酶只能切开支链淀粉的α-1,6糖苷键将支链淀粉侧枝切下成为较短的直链淀粉77精选ppt(二)糖元淀粉是植物体中作为营养物质贮存的多糖，糖元是微生物菌体内以及人体和动物的肝脏、肌肉中贮存的1种多糖糖元化学结构与支链淀粉十分相似，但分支程度比支链淀粉高，平均每隔3～4个葡萄糖单位就有1个分支，每个分支平均长度约6～7个葡萄糖单位糖元分子大小与支链淀粉相近，分子量约在几百万上下由于糖元的分支比较短，所以遇碘液呈红色78精选ppt(三)纤维素纤维素是构成植物与微生物细胞壁的主要成分，在自然界中分布很广木材中纤维素含量达50％以上，棉花和麻类等植物纤维主要成分是纤维素，各种植物茎、杆中都含有较多的纤维素淀粉在植物体内作为营养物质贮存的多糖，纤维素作为构成植物体骨架的结构多糖纤维素由葡萄糖以β-1,4糖苷键组成。为线状结构，10个纤维素分子可以平行组成小束，几十个小束组成小纤维，再由许多小纤维构成一根植物纤维79精选ppt纤维素是分子量很大的多糖，MW可达几十万甚至几百万纤维素在木材中常与半纤维素、木质素等物质一起存在纤维素不溶于水，无还原性，与碘也不起呈色反应。纤维素在高温高压下，可以酸水解，水解中间产物有纤维素糊精、纤维六糖、纤维四糖、纤维二糖等，完全水解后可以生成葡萄糖有些微生物能产生分解纤维素的纤维素酶，如纤维素酶能广泛应用，可以大量利用野生植物和农副产品的纤维素，为发酵工业开辟新的原料来源，节约粮食80精选ppt(四)琼脂是1种半乳糖胶，不溶于冷水，浸泡后吸水膨胀，在热水中能缓慢溶解浓度为1～2％的琼脂溶液冷却至室温，能形成冻状的凝胶琼脂不能被微生物利用，可作为微生物培养基的固化剂主要存在于一些海藻植物中如石花菜琼脂的化学结构主要是由D-半乳糖和L-半乳糖分别以α-1,6结合和β-1,4结合组成，重合度为20～6081精选ppt(五)菊糖菊糖是一种果胶糖，存在于各种植物的根、茎、种子中，尤其在菊科植物如菊芋根、茎中含量较多，因此又称为菊根粉，是某些植物作为营养物质贮存的多糖菊糖由果糖以β-2,1糖苷键结合组成的，大约含有28～30个果糖单位是一种白色无味的粉末，不溶于水，在热水中能溶解，冷却后又能沉淀，与碘不起呈色反应能被稀酸水解，有一些霉菌和酵母菌能产生水解菊糖的菊糖酶，发酵工业上可利用野生植物菊芋来制造酒精82精选ppt(六)半纤维素半纤维素广泛存在于各种植物的茎、杆、叶以及壳中和纤维素一起是细胞壁的组成成分木材中半纤维素常与纤维素一起存在，一方面作为植物的支柱物质，同时可以作为植物体的贮存营养料是一些甘露糖胶、半乳糖胶、阿拉伯糖胶及木糖胶的总称半纤维素能溶于碱溶液，并能被酸或酶水解，生成己糖及戊糖发酵工业上利用水解所得的己糖制造酒精，戊糖制造饲料酵母83精选ppt(七)果胶物质是糖类物质的高分子化合物，存在于各种植物的细胞壁及细胞间层中，并大量存在于浆果、果实及植物的块茎与块根内，在细菌的荚膜中也有存在是原果胶、果胶酸、果胶等几种物质的总称原果胶是指在植物体内与其他多糖结合在一起的果胶物质，经适当水解后可以生成果胶84精选ppt指半乳糖醛酸甲酯组成的多糖，能溶于水，并能与适当的糖和酸形成凝胶，用山楂果作成山楂糕及用苹果或其他果子作成的果酱，可以看成是由果胶形成的凝胶果胶酸由半乳糖醛酸组成，与果胶酸的区别是不以甲酯的形式存在，而以酸的形式存在，具有酸性，能溶于水并能被钙离子沉淀。根据这个原理可以测定果胶酸物质的含量山芋中有果胶物质存在，用山芋制造白酒及酒精时，成品会含有少量的甲醇，主要是由果胶物质中的甲酯水解产生果胶物质不溶于酒精，在制造果酒时易产生浑浊85精选ppt二、蛋白质蛋白质及其分解产物对啤酒酿造的影响有多方面，对啤酒风味、泡沫产生和持久、澄清、啤酒稳定性都有影响蛋白质分解产物──多肽和氨基酸，对啤酒酵母的营养和繁殖是必需的蛋白质经酶分解的产物有∶高分子、中分子和低分子蛋白质，对啤酒的影响不同。高分子蛋白质在麦汁煮沸时与单宁结合而沉淀，是引起啤酒浑浊的主要因素中分子蛋白质一部分在麦汁冷却或发酵时凝结沉淀，一部分留在啤酒中影响啤酒风味的浓醇性和泡沫持久性。也是引起啤酒浑浊的主要原因之一。86精选ppt低分子蛋白质主要是氨基酸，是发酵期间酵母的养料，含量太低，会造成酵母营养不良而提早衰老，但含量过高也不好啤酒生产中，从原料的选择、麦芽制造工艺控制以及糖化、冷却、过滤等各工序均把对蛋白质的数量及其变化的关系放在十分重要的地位。蛋白质的组成份及其物理、化学特性和蛋白质的分解，成为啤酒生产者必须了解和掌握的基础知识讲述啤酒生产中有关蛋白质的一些化学问题蛋白质在生产过程中的变化和作用，在工艺中还会进一步讲述87精选ppt(一)蛋白质的化学组成蛋白质是一类重要的化合物，不仅是构成生物体的基本物质，还是生命活动所依赖的物质基础自然界中一切生物──微生物、植物、动物及人体内都含有蛋白质，酵母干细胞中含30～75％蛋白质生物体各种生命现象和蛋白质分不开例如，生物体消化、吸收，生物体内新陈代谢过程中各种物质的变化和各种酶的作用分不开，而各种酶都由蛋白质构成大麦的发芽、酵母的繁殖和发酵也均和蛋白质的变化、酶的作用分不开88精选ppt1.蛋白质的元素组成各种微生物、植物和动物得到的蛋白质进行元素分析，普通蛋白质元素组成为∶碳：50～55％氢：6.8～7.7％氧：21～24％氮：15～19％硫：0.5～2.5％磷(不是经常存在)：0.1～1.0％此外，还有微量的铁、铜、锌、钴、钨等金属元素89精选ppt一切蛋白质均含有氮，且大多数蛋白质含氮百分数在15～19％之间大麦等蛋白质含氮一般以16％计，这个含氮的平均百分数经常被用来作为粗略计算蛋白质的依据各类原料蛋白质系数=100/16=6.256.25为蛋白质系数。当我们测定某物质的蛋白质氮含量时，乘以这个6.25系数，就是该物质的蛋白质量90精选ppt不同物质蛋白质系数不一样，关于氮-蛋白质换算等数6.25是以pro平均含氮导出的数值，但食品中含氮比例，因食品种类不同，差别很大测定pro时，不同食品用不同的换算等数，手册列出部分换称算等数(可查)，蛋(6.25)，肉(6.25)，牛乳(6.38)，稻米(5.95)，大麦(5.83)，玉米(6.25)，小麦(5.83)，麸皮(6.31)，面粉(5.70)，写报告时要注明采用的换算等数以何物代替。用原料混合制成的食品，采用占总氮量多的原料为换算等数，组成成分不明确的食品可采用6.25，报告时一定要注明所用的换算等数近年，国际组织认为6.25的换算等数太高，特别是对蛋品、肉品及鱼类，贝类等动物性食品，根据以氨基酸组成总量计算的比6.25要低的多，目前还在争论之中，以后很有可能比6.25要小一些。最新对10个不同来源大米蛋白粉氨基酸成分的分析，确定大米蛋白质的蛋白系数为6.70。经验证更符合真实情况91精选ppt2.蛋白质的水解在啤酒酿造中，原料中蛋白质水解，按其水解程度可分成四类∶蛋白质──月示──胨──肽──氨基酸└──┼──┘(现统称多肽)92精选ppt月示是蛋白质水解过程第一步的中间产物。保留着蛋白质的许多性质在啤酒中的作用和淀粉分解的中间产物──糊精相似，使啤酒产生浓醇性和适口性及具有泡持性不是一种单一的物质，是蛋白质分解一系列中间产物中的一部分，是混合体和蛋白质区别在于∶受热不会凝固，但遇单宁能沉淀，并能被盐析出，如饱和硫酸铵溶液双缩尿反应颜色为紫色93精选ppt胨是分子量较低的一种蛋白质的分解产物，还具有蛋白质部分特性能溶于水，不为热所凝固，亦不为饱和硫酸铵溶液所沉淀，和双缩脲反应是红色，遇单宁也能生成沉淀在啤酒中性质和月示相似94精选ppt肽胨继续水解可形成由两个及三个以上的氨基酸组成的肽，称二肽、三肽、四肽和多肽这些化合物也如游离氨基酸一样，自由氨基和羧基性质比较明显，其中大部分可以用甲醛滴定性质更接近氨基酸95精选ppt氨基酸最终分解产物是氨基酸(AA)从蛋白质的水解产物中找到AA约有20种AA是酵母的生长、繁殖必要的氮素源在发酵过程中，AA中的缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸等分别可转化为异丁醇、异戊醇和活性戊醇等与风味有关的高级醇。AA也是啤酒中高级醇的来源96精选ppt3.蛋白质的结构简介蛋白质中的AA以酰胺键连结。酰胺键可以看成是1个AA的氨基与另1AA的羧基在一定的条件下的脱水缩合两个缩合AA两端仍然分别有一个氨基或羧基，在适当的条件下仍然可以与第三、第四以及更多的氨基酸缩合起来，形成一种链状的结构由AA以酰胺键缩合起来的化合物称为多肽，AA数量非常多就是蛋白质分子。这种酰胺键称为肽键，由很多AA连接起的链状结构称肽链。参加组成肽键的AA不再是游离AA，称为氨基酸残基肽链中的碳原子以单键方式连接起来，可以旋转，肽链可以卷曲成有规则的螺旋状或其他形态。肽链的两端分别有一个氨基和羧基，分别称为N末端和C末端97精选ppt(二)氨基酸来自生物体蛋白质的AA称天然AA。绝大多数是L型AAD型和L型AA，在光学旋光性有不同以外，化学性质和物理性质差别不大从生物体营养角度来说，其营养作用只有L型AA。(因为分解AA的酶有专一性，生物体酶只能对L型起作用)一般D型AA不能被生物体利用，故认为没有营养价值。用化学合成的AA往往是D、L型的混合型98精选ppt1.氨基酸的分类及其结构在各种生物体中发现的AA种类有二、三百种，有各种不同的生物功能只有一小部分参与蛋白质的组成在蛋白质中经常遇见的AA称为蛋白质常见AA，一共20种平时说的氨基酸主要就是指这些氨基酸。按照它们的化学结构，可以分成3类99精选ppt脂肪族AA1.一氨基一羧基AA(1)不含其他特殊基团的一氨基一羧基AA∶甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸(2)含硫的一氨基一羧基AA∶半胱氨酸、胱氨酸(可看作是由半胱氨酸构成)、蛋氨酸(又称甲硫氨酸)(3)含羟基的一氨基一羧基AA∶丝氨酸、苏氨酸2.一氨基二羧基氨基酸∶天门冬氨酸、谷氨酸3.二氨基一羧基氨基酸∶精氨酸、赖氨酸100精选ppt芳香族AA苯丙氨酸、酪氨酸杂环AA1.杂环亚氨基酸∶脯氨酸、(羟脯氨酸是由脯氨酸羟化而来)2.其他杂环氨基酸∶组氨酸、色氨酸101精选ppt2.AA的理化性质102精选ppt氨基酸的两性电解质性质及等电点AA是一种既呈酸性又呈碱性的化合物。分子中含有羧基，能和羧酸一样电离出氢离子(H+)而呈酸性。羧基成为带负电荷的基团(-COO-)，氨基能象胺一样接受氢离子，具有碱性并成为带正电荷的基团(-NH3+)。AA的这种性质称为两性电解质性质AA在溶液中呈离子状态存在，在稀酸溶液中由于H+浓度较大使AA羧基解离受抑制，而AA正好与H+结合，因此AA呈阳离子存在在碱性溶液中，H+与碱的OH-结合，尽管羧基的解离增大，但没有H+与氨基结合。因此AA呈阴离子存在103精选pptR-CHCOOHR-CHCOO-R-CHCOOHNH2NH3++H+NH3+

等电点状态带正电荷状态(阳离子)-H+

(在酸性溶液中AA)R-CHCOO-NH2

带负电荷状态(阴离子状态)(在碱性溶液中AA)104精选pptAA在溶液中呈离子状态存在，在溶液中通直流电时，在电场的作用下，带电荷的AA会在电场中移动AA带正电荷时向阴极移动；带负电荷向阳极移动逐渐改变溶液pH，使AA所带正电荷等于负电荷，此时AA既不向阳极移动，也不向阴极移动，这时溶液的pH值就表示AA的等电点由于一氨基一羧基的AA，其氨基和羧基解离度不相等，羧基解离稍强些，且分子中其他基团对氨基和羧基的解离也有不同的影响。因此各种AA的等电点不同一般AA的等电点值小于7，碱性AA的等电点大于7105精选ppt部分AA的等电点名称等电点(pH值)名称等电点(pH值)甘氨酸5.97天门冬氨酸2.77丙氨酸6.00谷氨酸3.22缬氨酸5.96精氨酸10.76亮氨酸5.98赖氨酸9.74异亮氨酸6.02苯丙氨酸5.48丝氨酸5.68酪氨酸5.66半胱氨酸5.05组氨酸7.59胱氨酸4.6～5.0脯氨酸6.30色氨酸5.89羟脯氨酸5.83甲硫氨酸5.74苏氨酸6.18106精选pptAA的溶解性质AA(除胱氨酸、酪氨酸外)都能溶于水，在酸性或碱性溶液中全部能溶解除脯氨及羟脯氨酸能溶于乙醇溶液以外，其他AA都不溶于乙醇溶液。在等电点时，AA正负电荷相等，净电荷为零，此时溶解度最小，容易结晶析出AA的这个性质在生产实践中得到广泛的应用107精选ppt与甲醛的反应AA的氨基能与甲醛反应，生成羟甲胺衍生物而失去碱性。1个AA分子能与2个甲醛分子起反应甲醛滴定法测定AA的含量称甲醛定氮(AA)利用这一反应原理，在AA水溶液中，加入中性甲醛，再用强碱(NaOH)溶液滴定氨基(-NH3+)放出的氢离子(H+)，由滴定所用的碱量计算AA的含量甲醛滴定仪器设备简单，操作方便108精选ppt亚硝酸反应AA(除亚氨基的脯氨酸及羟脯氨酸外)的氨基都能与亚硝酸起反应。放出氮气1分子AA与1分子亚硝酸反应时产生1分子的氮气。这1分子的氮气一半来自亚硝酸，一半来自AA的氨基测定反应中生成的氮气数量，可以计算出AA的含量。这种方法称为范斯莱克定氮法(简称为范氏定氮法)在AA生产中也有用这种方法测定AA的含量此法测定啤酒中AA含量正确度高，但手续较麻烦109精选ppt茚三酮反应AA与水合茚三酮共同加热时，AA被氧化分解，生成醛、氨及二氧化碳；茚三酮被还原，在弱酸性条件下还原茚三酮与氨及另一水合茚三酮分子缩合成为蓝紫色的化合物。蓝紫色化合物的生成多少与氨基酸的量成正比关系可以用比色法测定样品中AA含量。在啤酒生产中应用在AA的色层分析中，通常都用茚三酮作AA的显色剂110精选ppt与还原糖和醛类的反应AA与还原糖共同加热作用时，AA和糖都能分解。AA分解生成相应的醛、氨、二氧化碳这类醛具芳香味，是构成食品芳香成分的物质由还原糖分解形成糠醛等醛类，很容易与氨基酸或多肽作用，化合成具有芳香性和暗色的黑色素。是啤酒色泽的主要来源。在麦汁煮沸过程中，有不同程度的这类反应发生111精选ppt(三)蛋白质的基本性质112精选ppt1.溶解等通性一些小分子蛋白质能溶于水，多数蛋白质一般不溶于纯水中，但能溶于盐溶液、稀酸或稀碱中一部分能溶于70％的酒精中。但是没有一种能溶于乙醚中溶于水的蛋白质，其溶解度主要取决于溶液pH值蛋白质的水溶液是典型的亲水胶体溶液，溶解度随溶液pH值、温度、振荡等因素而变化这一点对啤酒酿造(凝固物的生成发酵、贮存等)及啤酒的稳定性具有特别重要的意义113精选ppt蛋白质分子特别巨大，不能通过半渗透膜及微生物的细胞膜，必须分解后才能被酵母的利用。蛋白质的胶体溶液具有光学活性，在旋光计里能旋转偏振光，通常是左旋蛋白质的胶体溶液能使水表面张力减小，对啤酒泡沫形成有很大作用。还具有粘性，分子愈大粘度愈大114精选ppt2.蛋白质的两性电解质性质及等电点蛋白质由许许多多AA组成。AA彼此之间以α-氨基与羧基结合成肽键构成蛋白质分子蛋白质分子中有二羧基AA剩余的羧基和二氨基AA剩余的氨基，以及其他AA上的各种基团有的基团能解离出H+而带负电荷，有的能接受H+带正电荷。因此蛋白质也具有两性电解质性质，带电荷的蛋白质分子也能在电场中移动当蛋白质分子在溶液中带正电荷数量等于负电荷数量时，这个pH值表示这种蛋白质的等电点不同蛋白质分子中各种基团的数量不等，因此不同的蛋白质，等电点也不同115精选ppt一些蛋白质的等电点蛋白质种类pH蛋白质种类pH大麦的麦清蛋白4.6酵母蛋白4.6大麦的麻仁球蛋白5～6酪蛋白4.7大麦的β-球蛋白4.9血红球蛋白6.8蛋白质溶液在等电点时，其颗粒的电荷最少，而蛋白质颗粒变性和结絮的倾向最大啤酒生产糖化时，调节麦汁pH，达到球蛋白等电点，使它们沉淀析出，可达到除去多余蛋白质的目的116精选ppt3.蛋白质的胶体性质少量食盐溶解在水中，变成Na+和Cl-小质点，均匀地分布在水溶液中少量面粉在冷水中，搅拌得很均匀，但面粉不溶于冷水，面粉颗粒许多质点悬浮在水中。面粉颗粒的质点比Na+和Cl-质点大得多按质点大小把溶液分为三种状态∶——质点大小在1μm以下，为真溶液，象食盐溶液及其他小分子化合物溶液，离子或分子大小远小于1μm。——质点大小在100μm以上，质点不以离子或分子状态溶解在溶液中，而是象面粉颗粒那样悬浮在水中，这种状态称为悬浮液——质点大小在1μm到100μm之间，质点比普通的离子、分子大，但比悬浮液的颗粒要小，这种状态称为胶体溶液蛋白质分子量在几万到几十万之间，比普通化合物分子大得多。蛋白质分子的大小在1μm到100μm之间，蛋白质溶液是高分子溶液，具有胶体溶液的某些特性，属于亲水胶体117精选ppt蛋白质溶液是一种亲水的胶体溶液组成蛋白质分子的AA残基中带有很多极性基团(如羧基、氨基)，这些基团与水有很强的亲和力它们把水分子吸引在蛋白质分子的周围，形成水化层，大大加强了蛋白质胶体溶液的稳定性蛋白质分子相互碰撞时，水化层起着保护作用，不会使分子聚合而沉淀蛋白质颗粒都带有相同的电荷(正或负)，同性相斥，也阻止了蛋白质颗粒之间的碰撞而使颗粒增大的趋势118精选ppt4.蛋白质的沉淀蛋白质胶体溶液稳定与否，与啤酒的质量管理至关重要在成品啤酒运输、销售中，由于受振荡、温度变化、时间等因素，使啤酒中不稳定的蛋白质发生沉淀，影响产品质量生产中，为了防止最后蛋白质沉淀形成，常常采用(1)生产中加速蛋白质分解；(2)不稳定蛋白质在制造中充分沉淀蛋白质分解和沉淀越充分的啤酒，稳定性一定好，相反会导致啤酒缺乏泡沫和口味寡淡等缺点蛋白质溶液是亲水胶体，要破坏蛋白质的胶体稳定性使其沉淀，必须除去蛋白质胶体粒子的水膜和电荷，两者缺其一都不能达到充分沉淀的目的119精选ppt带正电荷蛋白质溶液等电点蛋白质带负电荷的蛋白质溶液带正电荷蛋白质不稳定蛋白质颗粒带负电荷蛋白质(悬胶)(沉淀)(悬胶)120精选ppt沉淀蛋白质的方法(1)盐析作用∶在蛋白质溶液中加入硫酸铵、硫酸钠及食盐等中性饱和溶液，蛋白质沉淀析出，称为盐析。由于浓盐溶液中有大量阴离子及阳离子，对蛋白质颗粒脱水和去电荷作用不同种类的离子对蛋白质盐析能力不同。盐析法沉淀蛋白质可逆，沉淀的蛋白质可以重新溶于水并不失生物活性(2)重金属盐类的沉淀作用：添加重金属盐(如银、汞、铜、铅等盐类)，使蛋白质沉淀。反应不可逆，蛋白质不再溶于水，且失去生物活性。是重金属盐类杀菌的基本原理。在石灰水中添加2％硫酸铜，可以防止墙壁长霉(3)单宁沉淀蛋白质：单宁等生物碱试剂能沉淀蛋白质。单宁在溶液中解离为阴离子，与蛋白质阳离子作用，生成溶解度很小的盐类使蛋白质沉淀。蛋白质颗粒必须带正电荷，所以在酸性溶液中才能沉淀蛋白质121精选ppt5.蛋白质的变性作用在许多情况下，由于各种物理和化学因素的影响使蛋白质的理化特性及生理特性发生变化，叫做蛋白质的变性变性后的蛋白质性质和蛋白质有很多不同

——溶解性质改变，由溶解变为沉淀而且不能恢复溶解状态——蛋白质分子结构的改变，由紧密变成比较松散——有生理活性的蛋白质丧失生理特性，如酶变性后就失去酶的活力122精选ppt蛋白质的变性，是啤酒酿造中非常重要的方面蛋白质的变性，也是微生物工作中的基本原理——例如培养基进行高温杀菌，无菌室利用紫外线灯杀菌、75％酒精的消毒等，都是利用这些因素使微生物细胞中蛋白质变性凝固，从而使微生物死亡，达到灭菌目的123精选ppt三、酶124精选ppt(一)酶的定义和来源亦称之为酵素，由生物体产生，是具有特殊催化能力的蛋白质，所以酶的定义为∶是一类由生物体产生的，具有特殊催化能力的蛋白质。生物体中普遍含有酶，含量很少，一般不超过1％从动物中提取胃蛋白酶、淀粉酶；从木瓜中提取木瓜蛋白酶；从麦芽中提取糖化型淀粉酶，受到原料数量和成本等方面的限制，不能满足工业上的要求近年来由于微生物工业的发展，用微生物发酵的方法制造酶制剂，显示出很大的优越性125精选ppt微生物酶制剂的优点1、微生物种类多，可制造多种多样的酶制剂。一般能在动、植物中提取的酶，均可在各种微生物中提取2、微生物繁殖快，产酶量高3、不受时间、季节、地理条件的限制，可以进行工业化生产4、对原料、设备的要求均较简单，容易上马，产量、质量都较稳定5、随着基因工程技术的发展，微生物酶的发展越来越快126精选ppt(二)酶与生命现象的关系酶普遍存在于生物体内，一度把它误认为是有生命的物质，带上神秘色彩酶只不过是一种由生物体内细胞产生、具有一般化学性质的有机物质。酶实际上就是一种蛋白质或者是含有某些金属离子的蛋白质酶和生命现象有密切关系。生命的特征是新陈代谢，新陈代谢是生命活动的基础，由无数个化学反应组成的，这些化学反应靠酶来完成没有酶就没有新陈代谢；没有酶也就没有生命人能生存就是由于各种各样的酶(如淀粉酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、脂肪酶等)，将蛋白质、淀粉、脂肪分解为各种氨基酸、单糖和高级脂肪酸，被人体吸收。人和一切动物离开了酶就不能生存127精选ppt(三)酶的化学本质从酶的定义中已经知道酶是一种蛋白质如何证明酶的本质就是蛋白质的呢？有七个方面的比较可以证实酶是一种蛋白质128精选ppt1.酶的分子量多次分析证实酶的分子量是属于典型蛋白质等级，其分子量可以从一万到几十万根据目前已得到的酶，可以认为核糖核酸酶是酶中分子量最小的一种酶。β-淀粉酶的分子量几乎是核糖核酸酶的12倍，但其数值均属蛋白质分子量之范围之内酶的名称分子量核糖核酸酶12700木瓜蛋白酶20700α-淀粉酶(从麦芽中提取)59000己糖激酶96600β-淀粉酶(从地瓜中提取)152000129精选ppt2.酶的溶解性酶有和蛋白质同样的性质，能溶于稀酸稀碱或水中，但不溶于有机溶剂，如乙醚等酶的溶解度大小也和蛋白质相似，随溶液的pH、温度而变化由于酶的分子量很大，不能通过半透膜酶的水溶液和蛋白质一样，属于亲水胶体130精选ppt3.酶是两性物质，有等电点蛋白质是两性物质，在不同的pH溶液中可带正电荷或负电荷，在某一特定的pH值时，则不带电荷。将这时的pH值定为该蛋白质的等电点，而酶的情况与蛋白质完全相同当调节酶溶液的pH时，酶可带正电荷或负电荷，并在某一定pH值时不带电荷131精选ppt4.酶的蛋白质颜色反应蛋白质和某些特殊化学试剂作用的颜色反应，均适用于酶。如∶双缩脲反应等5.酶的沉淀一切可使蛋白质沉淀的因素均可使酶沉淀。如目前酶制剂工业中使用的硫酸铵、酒精等都属蛋白质的沉淀剂。132精选ppt6.酶的变性一切使蛋白质变性的因素均能使酶变性加热、冷冻、超声波、紫外线、添加丙酮或酒精等，均可使酶变性而失活啤酒工业中利用这一点来控制啤酒质量的稳定。如麦汁的煮沸133精选ppt7.酶的组成酶的化学组成和蛋白质相似，主要是由C、N、O、H、S等元素组成蛋白质中的C含量为50～52%，N含量为15～18%，H含量为6.8～7.7%，O含量为20～23%核糖核酸酶的C含量为48.2%，N含量为16.1%，H含量为6.2%，与蛋白质非常相似134精选ppt酶的化学结构蛋白由很多AA组成酶水解的最后产物也是AA由实践证明，酶水解得到的AA和非酶蛋白质水解得到的AA没有什么两样，酶也是由很多AA组成木瓜蛋白酶由一个肽链180个AA所组成，核糖核酸酶则是由一个肽链124个AA组成135精选ppt(四)酶的催化作用酶是一种催化剂。凡是能加速和引发化学反应的进程，而本身不起变化的物质称为催化剂

酸淀粉葡萄糖糖化酶淀粉葡萄糖若没有酸或糖化酶，反应几乎不能进行，有酸或糖化酶存在时反应便能进行，故酸和糖化酶就称为淀粉生成葡萄糖的催化剂糖化酶和酸有同样的作用，也就是说酶和一般催化剂有共同点。但酶是生物催化剂，因而和一般催化剂又有不同的地方136精选ppt1.酶和一般催化剂的共同点只需要微量就能使其所催化的化学反应加速进行，但不能改变反应的平衡常数。即结果不会改变催化剂可以对一些非常缓慢的化学反应起加速的作用或起触发作用催化剂不是万能，对于一些根本不可能进行的反应，它是无能为力的137精选ppt2.酶和一般催化剂的不同点酶催化反应的条件温和，一般在接近生物生存的pH值和温度下能发挥最大作用。故不耐热、酸、碱，凡是使蛋白质变性的因素都会使酶失去催化能力酶的催化能力远远超过一般催化剂。例如蔗糖酶催化蔗糖水解的能力，约为强酸的2×1012倍。酶的催化作用有很高的专一性。例如酸既能催化蛋白质水解，也能催化淀粉和其它物质的水解。但蛋白酶只能水解蛋白质，而不能水解淀粉。淀粉的水解需要淀粉酶进行催化，也就是说一定的酶只能催化一定类型的反应。这就是酶作用的专一性。生物体内的酶催化反应受调节、控制138精选ppt(五)酶的分类化学物质的分类，最好根据其结构特征来分由于酶是高分子物质，其分子结构目前远远没有搞清，故分类按照催化反应的性质来分共可分为六大类139精选ppt1.氧化还原酶类这类酶是催化氧化还原反应的。乙醇脱氢酶CH3-CH2OH+NADCH3-C-H+NADH2乙醇(氧化型)辅酶Ⅰ乙醛(还原型)辅酶ⅠO140精选ppt2.转移酶类这类酶的催化作用是将一种化合物的某一基团转移到另一种化合物上去例如∶谷氨酸丙酮酸转氨酶，能催化谷氨酸的氨基转移到丙酮酸的分子上去变成丙氨酸

谷氨酸+丙酮酸α-酮戊二酸+丙氨酸141精选ppt3.水解酶类这类酶催化水解反应，例如蛋白酶、淀粉酶、酯酶等均为水解酶类作用通式为∶R-R’+H2O─→R-OH＋R’H这类酶在啤酒工业中用得最多，如水解肽链的蛋白酶，水解糖苷链的淀粉酶，水解酯链的酯酶，均属啤酒生产中所不可缺少的142精选ppt4.裂解酶类这类酶的催化作用是将疑化合物分裂成为两种化合物在酒精发酵多酶体系图中醛缩酶就是属这一类酶143精选ppt5.异构酶类这类酶的催化作用使同分异构体进行相互转化酒精发酵多酶体系图中磷酸甘油酸变位酶的作用就属于异构酶类144精选ppt6.合成酶类这类酶主要催化合成反应谷胱甘肽的合成就是一例L-谷氨酸+半胱氨酸→γ-谷氨酰半胱氨酸+甘氨酸→谷胱甘肽145精选ppt(六)影响酶作用的因素酶的催化能力由酶本身的分子结构决定的，但催化能力的大小则由外界条件而定淀粉酶本身的结构决定了它只能水解淀粉而不能水解蛋白质和其他物质。但水解淀粉的能力大小受到作用温度、底物浓度、酸碱度等等外界条件的影响啤酒生产过程中，凡是靠酶作催化剂的都必须严格控制反应条件只有给以适当的反应条件，酶的催化作用才能充分发挥出来146精选ppt1.温度对酶作用的影响温度是影响酶作用重要因素之一在低温时酶的作用速度随温度的提高而增加温度到达某一数值时，再升高温度会使酶活性迅速下降甚至使酶失活而完全没有催化能力147精选ppt原因一方面酶的催化作用和普遍的化学反应一样，随着温度的升高而使反应速度加快另一方面酶是蛋白质，高温会使蛋白质变性，使酶失去活力这两方面的影响因素的综合就出现了图中所示的曲线148精选ppt2.pH值对酶作用的影响酶既是一种蛋白质，也象AA一样，带有碱性基团和酸性基团的两性物质溶液中不同的pH值，就使碱性基团─NH2和酸性基团─COOH的解离情况不一样解离的程度又会影响酶的活力149精选ppt当pH值很小(即酸性)和很大(碱性)时，酶的作用速度都很小在某一数值时，酶的作用速度最大，这时的pH值称为最适pH值不同的酶有不同的最适pH值150精选ppt啤酒生产中对pH非常重视水质改良的重要原因之一就是防止糖化时pH值增加而影响糖化麦芽中淀粉酶最适pH值为5.3～5.8之间。若水质没改良，碳酸盐含量高或辅助原料用量多时要调节pH，否则会使pH值高于5.8而使糖化困难，降低浸出率151精选pptpH值太低时需延长糖化时间；太高不仅糖化时间长而且收得量很少故一般认为糖化的pH值，以5.3～5.8为好糖化时的pH值糖化时间(分)浸出率(干物质)425.885.645.295.104.764.524.2625151515254090以上90以上89772178.864179.09过滤不清无法测定过滤不清无法测定pH与浸出率的关系152精选ppt3.酶的浓度对作用的影响底物含量很多时，增加酶浓度会使反应速度增加降低成本，多用辅助原料，少用麦芽时，往往会出现酶的浓度低，要延长糖化时间，才能糖化完全为了不延长糖化时间就要增加酶的浓度，采用添加酶制剂的方法来提高酶的浓度，从而达到在不延长糖化时间的情况下糖化完全153精选ppt增加酶的浓度会加快反应速度的原因根据酶作用机制的中间产物学说可以解释中间产物学说认为酶的催化作用，是酶首先和底物形成一个极为活泼的中间产物，它很容易起化学反应而变成反应产物，并放出原有的酶继续和第二个底物形成中间产物用E代表酶，S代表底物，P代表反应产物，则SE为中间产物，其反应式可以表示如下∶无酶催化∶(1)S──→P…………缓慢甚至不能进行有酶催化∶(2)S＋E─→SE迅速(3)SE──→P＋E迅速154精选ppt当酶很少(假设只有一个酶E1)，而底物很多(有S1、S2、S3、S4等)时，E1只有和S1形成了S1E1，而后起化学反应形成P放出E1时，这个E1才能与S2再形成中间产物S2E1增加酶的浓度，有两个酶E1、E2时，则E1和S1形成中间产物S1E1的同时，E2可与S2形成S2E2，这样速度可以提高一倍155精选ppt4.底物浓度对酶作用的影响当底物甚少而酶有过剩的情况下，增加底物会使反应速度增加当底物增加到一定数值时，再增加底物就不会使作用速度增加了其原因亦不难以中间产物学说解释156精选ppt第1段OA段∶酶作用的速度与底物浓度关系成正比第2段AB段∶底物增加反应速度也增加，不成正比关系第3段BC段∶底物增加而酶的作用速度不再增加。原因是溶液中的酶己全部和底物形成中间产物，没有多余的酶底物浓度与酶作用速度的关系157精选ppt5.反应产物的浓度对酶作用的影响一般情况下，反应产物的浓度[P]增加会使酶的作用速度下降[P]与V的关系158精选ppt原因之一：反应产物对酶有抑制作用酒精发酵是很明显的例子提高设备利用率，往往采用浓醪发酵但是不能太浓，其原因之一就是浓醪发酵生成酒精的浓度也高酒精是蛋白质的变性剂，当酒精的浓度达到一定的数值，则使酶失活而失去催化能力159精选ppt原因之二：酶的催化作用有许多是可逆反应当底物浓度下降，反应产物浓度增加时，则逆反应速度就加大，使总反应的速度下降生产味精时，若生物素过量，导致细胞膜渗透性减弱，在菌体内产生的谷氨酸不易排到细胞外，体内的谷氨酸浓度增加，造成α-酮戊二酸生成谷氨酸的速度下降，从而导致味精的产量下降160精选ppt原因之三：反应产物对酶产生的反馈作用当反应产物浓度增加而使酶活力下降的作用就称之为反馈作用核苷酸发酵中就遇到这个问题161精选ppt6.抑制剂对酶作用的影响抑制剂定义∶凡会把酶活力降低或损失的作用均称为抑制作用产生抑制作用的物质称为抑制剂162精选ppt抑制作用的分类根据抑制剂对酶作用的情况可分为不可逆抑制∶酶与抑制剂的结合是不可逆的反应，因此酶的活力受抑制后就不能恢复可逆性抑制∶酶与抑制剂是可逆地结合，可用适当方法除去抑制剂，使酶的活力恢复163精选ppt产生抑制作用的原因酶蛋白的变性及沉淀∶当酶被加热、X光照射或加了强酸、强碱后，使酶蛋白变性而产生抑制作用酶分子中必要基团的改变，例如很多酶都有一SH基，若一SH与某些物质(如重金属Hg2+，Ag+)结合后，就使酶失去活性酶与非正常基质结合∶利用琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸脱氢生产反丁烯二酸时，若添加与琥珀酸结构相似的丙二酸或草酰乙酸时，会使琥珀酸生成反丁烯二酸的速度大大下降。因为琥珀酸脱氢酶与丙二酸或草酰乙酸结合164精选ppt7.激活剂对酶作用的影响定义∶凡能提高酶活力的简单化合物称之为激活剂激活作用的原因∶抑制的解除∶在含有抑制剂的酶中加入激活剂，使它们结合或起其他化学反应而使酶的活性得到恢复酶原的激活∶有些酶在细胞体内或刚分泌出来时，并没有活性。这种没有活性、无催化能力的酶称为酶原。使无活性的酶原变为有活性的酶，也是一种激活作用无机离子的激活作用∶很多酶必须有一定的无机离子存在才有活性，如Cl-，Br-，I-可提高