第十二章 酶制剂

第十二章酶制剂第一节概述一、酶的定义:

酶是生物活细胞产生的一类具有催化功能的蛋白质。(1982年，在生物体内发现了一种具有催化功能的核酸分子即核酸酶RIBOENZYME）。第一节概述二、酶的分类：国际酶学委员会将酶按功能性质分为：氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类和连接酶类等六大类，食品加工中比较重要的酶类是氧化还原酶类和水解酶类。（大类、亚类、亚亚类、编号）第一节概述三.酶的特性1.催化的高效性需要较低的反应活化能，是化学类10-107倍。如1g淀粉酶在65℃下，15min内可使2t淀粉转化为糊精。2.反应专一性对反应物（底物）的反应选择催化，副产品少，如蛋白的水解第一节概述3.条件温和在常温、常压、低酸碱条件下完成，有利于减少能耗；简化设备；改善劳动条件；降低生产成本4.具有蛋白质所有性质如两性电解质；紫外、热、重金属、酸碱使其变性；遇蛋白酶失活5.纯化困难第一节概述四.酶制剂

以具有生物催化能力的生物酶为主体的添加剂。酶制剂：是指由动物或植物的可食或非可食部分直接提取，或由传统或通过基因修饰的微生物（包括但不限于细菌、放线菌、真菌菌种）发酵、提取制得，用于食品加工，具有特殊催化功能的生物制品。第一节概述五.酶的种类

1.按来源：①动物，凝乳酶；胃蛋白酶②植物，木瓜蛋白酶，菠萝蛋白酶③微生物，淀粉，细菌蛋白酶，溶菌酶，果胶酶第一节概述2.按功能：①氧化还原oxidoreductases:AH2+B→A+BH2②转移酶transferases:A-R+B→A+B-R③水解酶hydrolases:A-B+H2O→AOH+BH④裂解酶lyases:A-B→A+B⑤异构酶isomerases:A→B⑥合成酶synthetase:A+B+ATP→AB+ADP第一节概述六、酶活性：

酶催化一定反应的能力,也就是酶催化反应的速度。可通过测定单位时间内反应底物的减少量或产物生成量而得。一定数量的酶制剂催化特定反应的能力大小就表明其含酶量的多少，因此酶单位都是以酶的活力为根据而定义的。第一节概述国际生化委员会酶学委员会1964年规定：在特定条件下，在分钟内1微摩尔的底物转化为产物的酶量为1个酶活动单位，称为酶的国际单位。特定条件是指：25度、最适条件下。第一节概述七.酶活力的影响因素

1.酶浓度2.底物浓度3.温度控制第一节概述4.系统酸度

5.作用时间6.蛋白酶干扰7.激活剂与抑制剂激活剂抑制剂第二节酶制剂安全性酶制剂来源于生物，一般要比化学合成物质安全。但是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、稀释剂、防腐剂等物质。用微生物发酵的酶可能伴随带来某些生物毒素或残留抗生素。因此，生产食品加工用的酶制剂，应注意原料和提取工艺的选择，防止有害物质的污染。第二节酶制剂安全性联合国粮食与农业组织和世界卫生组织的食品添加剂专家联合委员会在1977年第21届大会上作出如下规定：凡从动植物可食部分的组织，或用食品加工传统使用菌种生产的酶制剂，可作为食品对待，不需进行毒理试验，只需建立有关酶化学和微生物学的说明。第二节酶制剂安全性凡由非致病性一般食品污染微生物生产的酶，需作短期毒性试验。对于非常见微生物制取的酶，要作广泛的毒性试验。用于生产食品酶制剂的工业菌种，必须是非致病性的，不产生毒素、抗生素和激素等生理活性物质，并经过各种安全性试验，证明安全可靠后，才能批准使用。第二节酶制剂安全性我国规定酶制剂的卫生要求：①酶制剂的菌种应严格鉴定，不能使用致病菌和可能产生毒素的菌种；②只能使用一定规格的食品工业专用酶制剂，不得任意使用普通工业用酶制剂；第二节酶制剂安全性③来自动植物非可食部分的酶制剂须经毒理学鉴定；④由不熟悉的非致病性微生物指成酶制剂应进行严格的毒性鉴定；⑤食品工业中不能使用与治疗用酶抗原近似的酶制剂第三节淀粉酶一、定义：凡催化淀粉水解的酶，称为淀粉酶。淀粉酶是糖苷水解酶中最重要的一类酶。二、分类：按作用方式的不同，将淀粉酶分为四类：

-淀粉酶、

-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和脱支酶。第三节淀粉酶（一）

-淀粉酶存在于动物、植物和微生物中。在发芽的种子、人的唾液、动物的胰脏内含量甚多。现在工业上已经能利用枯草杆菌、米曲霉、黑曲霉等微生物制备高纯度的

-淀粉酶。第三节淀粉酶1.结构特点：天然的

-淀粉酶分子中都含有一个结合得很牢固的Ca2＋，Ca2＋起着维持酶蛋白最适宜构象的作用，从而使酶具有高的稳定性和最大的活力。第三节淀粉酶2.作用特点：

-淀粉酶是一种内切酶，随机水解

-1,4糖苷键，不能水解

-1,6糖苷键。水解直链淀粉时迅速使其降解成低聚糖，然后把低聚糖分解成终产物麦芽糖和葡萄糖。第三节淀粉酶水解支链淀粉时终产物是葡萄糖、麦芽糖和一系列含有

-1,6糖苷键的极限糊精或异麦芽糖。由于

-淀粉酶能快速地降低淀粉溶液的黏度，使其流动性加强，故又称为液化酶。第三节淀粉酶3.适宜条件：不同来源的

-淀粉酶有不同的最适温度和最适pH。最适温度一般在55～70℃，但也有少数细菌

-淀粉酶最适温度很高，达80℃以上。最适pH一般在4.5～7.0之间，细菌中

-淀粉酶的最适pH略低。第三节淀粉酶（二）

-淀粉酶存在于高等植物的种子中，大麦芽内尤为丰富。少数细菌和霉菌中也含有此种酶。

第三节淀粉酶1.作用特点：外切酶，只能水解

-1,4糖苷键。作用时从淀粉分子的非还原性末端开始，依次切下一个个麦芽糖单位，并将切下的

-麦芽糖转变成

-麦芽糖。第三节淀粉酶

-淀粉酶在催化支链淀粉水解时，因为它不能断裂

-1,6糖苷键，也不能绕过支点继续作用于

-1,4糖苷键，因此，

-淀粉酶分解淀粉是不完全的。

-淀粉酶作用的终产物是

-麦芽糖和分解不完全的极限糊精。第三节淀粉酶2.适宜条件：

-淀粉酶的热稳定性普遍低于

-淀粉酶，但比较耐酸。第三节淀粉酶（三）葡萄糖淀粉酶（糖化酶）：来源：微生物的根霉、曲霉等产生。1.作用特点：

外切酶，水解的

-1，4糖苷键，

-1,6糖苷键和

-1,3糖苷键，但对后两种键的水解速度较慢。作用时从非还原性末端开始逐次切下一个个葡萄糖单位，当作用于淀粉支点时，速度减慢，但可切割支点。第三节淀粉酶因此，葡萄糖淀粉酶作用于直链淀粉或支链淀粉时，终产物均是葡萄糖。工业上用葡萄糖淀粉酶来生产葡萄糖。所以也称此酶为糖化酶。第三节淀粉酶（四）脱支酶

存在：许多动植物和微生物中都有分布1.作用特点：水解淀粉和糖原分子中

-1,6糖苷键的一类酶，有普鲁兰酶和异淀粉酶之分。第三节淀粉酶（五）淀粉酶在食品工业中的应用淀粉酶在食品工业上应用很广泛。淀粉酶制剂是最早实现工业化生产和产量最大的酶制剂品种，约占整个酶制剂总产量的50%以上，被广泛应用于食品、发酵及其他工业中。第三节淀粉酶淀粉酶用于酿酒、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；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，然后再用葡萄糖异构酶将其转变成果糖，提高甜度等。第三节淀粉酶目前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。1883年麦芽

-淀粉酶第一个被清楚认识。第四节蛋白酶来源：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。第四节蛋白酶以来源分类：动物蛋白酶、植物蛋白酶和微生物蛋白酶三大类。以作用方式分：内肽酶和外肽酶两大类。以最适pH的不同分：酸性蛋白酶、碱性蛋白酶和中性蛋白酶。第四节蛋白酶以其活性中心的化学性质不同分：丝氨酸蛋白酶（酶活性中心含有丝氨酸残基）巯基蛋白酶（酶活性中心含有巯基）金属蛋白酶（酶活性中心含金属离子）酸性蛋白酶（酶活性中心含羧基）。第四节蛋白酶（一）动物蛋白酶存在：人和哺乳动物的消化道。如:胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶和羧肽酶。胃黏膜细胞分泌的胃蛋白酶，可将各种水溶性蛋白质分解成多肽；第四节蛋白酶胰腺分泌的胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶和羧肽酶等内肽酶和外肽酶，可将多肽链水解成寡肽和氨基酸；小肠黏膜能分泌氨肽酶、羧肽酶和二肽酶等，将小分子肽分解成氨基酸。第四节蛋白酶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，在消化道需经激活后才具有活性。

第四节蛋白酶在动物组织细胞的溶酶体中有组织蛋白酶，最适pH为5.5左右。当动物死亡之后，随组织的破坏和pH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。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。第四节蛋白酶在哺乳期小牛的第四胃中还存在一种凝乳酶，是由凝乳酶原激活而成，pH5时可由已有活性的凝乳酶催化而激活，在pH2时主要由H＋（胃酸）激活。随小牛长大，由摄取母乳改变成青草和谷物时，凝乳酶逐渐减少，而胃蛋白酶增加。凝乳酶也是内肽酶，能使牛奶中的酪蛋白凝聚，形成凝乳，用来制作奶酪等。第四节蛋白酶动物蛋白酶特点：

动物蛋白酶由于来源少，价格昂贵，所以在食品工业中的应用不甚广泛。胰蛋白酶主要应用于医药上。第四节蛋白酶（二）植物蛋白酶主要类别：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）。第四节蛋白酶特点：都属巯基蛋白酶、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pH5时稳定性最好，pH<3、pH>11时，酶会很快失活。该酶的最适pH虽因底物不同而有不同，但一般在5～7之间。与其他蛋白酶相比，其热稳定性较高。第四节蛋白酶无花果蛋白酶：存在于无花果胶乳中，新鲜的无花果中含量可高达1%左右。在pH6～8时最稳定，但最适pH在很大程度上取决于底物。若以酪蛋白为底物，活力曲线在pH6.7和9.5两处有峰值；以弹性蛋白为底物时，最适pH为5.5；而对于明胶，最适pH则为7.5。第四节蛋白酶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pH值范围在6～8。第四节蛋白酶应用：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