酶的基本性质及其作用.ppt

1、第 六 章 酶,教学目的与要求,1.了解酶的化学本质、分类与酶的反应动力学。 2.熟悉固定化酶的优缺点及基本方法。 3.掌握酶促褐变的机理、影响因素及控制手段；食品加工中重要的酶类及酶在食品加工中的应用。,6.1 引论,6.1.1 酶对食品科学的重要性 控制着所有重要的生物大分子（蛋白质、碳水化合物、脂类）和小分子（氨基酸、糖和维生素）的合成、分解。 食品加工的主要原料是生物材料, 生物材料中含有大量的酶。 酶的作用 有益的：皱胃酶、蛋白酶 、乳糖酶 有害的：果胶酶、脂酶 有效地使用和控制内源酶和外源酶。,6.1.2 酶的本质,定义（1979年）Dixon、Webb 酶是具有催化性质的蛋白质，

2、其催化性质源自于它特有的激活能力。 目前 并非所有具有催化能力的生物分子都是蛋白质。 小分子核糖核酸酶。,6.1.3 酶是生物催化剂,不参与反应，反应结束时保持不变 酶在物理和化学状态上的改变是可逆的 酶反应中包含可逆的中间络合物 酶被反复使用 酶的周转率（Turnover） 在酶被完全饱和条件下，单位时间内底物被每个酶分子转变成产物的分子数。 大多数酶，1104 s-1 少量的酶（昂贵）大量的生物转化,6.1.4 酶在食品工业中的应用,1.加工工艺上的应用 啤酒发酵，奶酪生产。 2.应用于食品成分分析 利用酶的敏感性和专一性测定食品原料和成品的成分变化。 3.在控制食品产品和原料的贮藏性和品

3、质方面的应用。,6.1.5 酶具有特异性（Specificity）,酶作为催化剂的机制 Emil Fischer提出的“锁和钥匙”模式 特殊形状的活性部位精确地立体互补 高度专一 敏感性,锁,钥匙,6.2 酶的命名,一、习惯命名 -淀粉酶、纤维素酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、过氧化物酶或过氧化氢酶 二、商品名称 三、系统命名 国际酶学委员会,酶的系统命名的原则,例：聚半乳糖醛酸酶，EC 3.2.1.15,水解酶，糖苷键，O-糖苷,6.3 生物体中的酶,酶在原料的生长和成熟中起重要的作用 原料收获后酶仍然起作用 直至酶的底物被耗尽或酶变性 由于细胞结构的解体，常促使酶活力提高 果胶酶使番茄组织软化

4、 多酚氧化酶使果蔬褐变,6.3.1 酶在生物体中的分布,不均匀的，定位化，区域化分布 一种酶往往仅存在于细胞的一类细胞器，专门执行有限种类的酶催化反应 细胞核：核酸的生物合成和水解降解 线粒体： 与ATP有关的氧化还原酶 溶菌体和胰酶原颗粒 ：水解酶 特定的器官含有特定种类的酶 胃肠道、口腔、小肠 植物的种子：水解酶,6.3.2 酶的隔离分布和与底物的接近,在完整的细胞内，酶通过各种方式和底物隔离 细胞器、细胞膜、细胞壁、内源酶抑制剂 组织解体使酶与底物接近 导致食品的色泽、质构、风味、芳香和营养质量上的改变 热处理、低温保藏和酶抑制剂的使用有助于稳定产品质量,6.3.3 酶在食品原料中的含量

5、,不同食品原料所含酶的种类和数量不同 同一种酶在同一种食品原料中的含量还取决于 生物体的年龄（成熟度） 生长的环境条件 温度、水的供给、土壤、肥料,6.4 食品的酶促褐变,1、什么是酶促褐变？ 酶促褐变（Enzymic Browning)是直接由酶参与的褐变作用。 2、引起酶促褐变的酶类 过氧化物酶类（以铁卟啉为辅基） 酚酶类（以铜为辅基） 3、酶促褐变的机制,6.4 食品的酶促褐变,植物中的酚类物质在酚酶及过氧化物酶的催化下氧化成醌，醌再进行非酶促反应生成褐色的色素。,1、酶促褐变的机制,植物组织中含有酚类物质，在完整的细胞中作为呼吸链传递物质，在酚-醌之间保持着动态的平衡； 当细胞组织破坏

6、后，氧大量侵入，酚在酶的催化作用下造成醌的形成，平衡受到破坏； 于是发生醌的积累，醌再进一步氧化聚合形成褐色色素称为黑色素或类黑精，造成食品的褐变。,1、酶促褐变的机制,过氧化物酶催化的酶促褐变,1.,2.,3.,4.,黑色素,黑色素,1、酶促褐变的机制,酪氨酸的酶促褐变,1、酶促褐变的机制,酪氨酸的酶促褐变,土豆褐变、毛发中黑色素形成机制； 目前发现的唯一一条动植物共有的褐 变途径。,1、酶促褐变的机制,绿原酸的酶促褐变,实例： 梨心变黑贮存前经两次“发汗”； 香蕉心变黑，不能贮存在12以下， 但也不能温度过高，乙烯催熟；,2、酶促褐变发生的条件,酚类底物 酶 氧,易发生酶促褐变的食品： 藕

7、、香蕉、洋葱、茄子、土豆、苹果、梨、桃子等；,不易发生酶促褐变的食品： 柠檬、桔子、香瓜、西瓜等；,3、控制酶促褐变的方法,酚类底物 酶 氧,主要途径：,钝化酶的活性（热烫、抑制剂等）； 改变酶作用的条件（pH, 水分活度等）； 隔绝氧气； 使用抗氧化剂（Vc, SO2等）,3、控制酶促褐变的方法,（1）热处理法,（2）二氧化硫或亚硫酸盐处理 抑制酚酶活性； 与糖类羰基加成，阻止美拉得反应； 将有色物质还原褪色。,优点： 防止酶促褐变，防腐； 避免VC氧化失效； SO2易去除； 方便，成本低；,缺点： 漂白，破坏花青素； 腐蚀素铁罐的内壁； 不愉快臭味,0.064%； 破坏VB1；,3、控制酶

8、促褐变的方法,（3）驱氧或隔绝空气,（4）底物甲基化,5蛋氨酸腺苷,4、控制酶促褐变的方法,（5）控制pH,酚酶的最适pH在67，3明显无活性； 水果：控制在酸性条件下 蔬菜：控制在中、碱性条件下,A. 柠檬酸是最广泛使用的食用酸； 降低pH，控制酚酶活性； 螯合酚酶的Cu辅基。 B. 苹果酸 C. 抗坏血酸,4、控制酶促褐变的方法,（6）加入酚类底物类似物,有效抑制苹果汁的酶促褐变,A. 肉桂酸,B. 对位香豆酸,C. 阿魏酸,6.4 影响酶活力的因素,一、内在因素 酶的浓度 底物的浓度 二、环境条件 pH 温度 水分活度 抑制剂,6.5 酶的固定化,酶被固定成为不溶解的状态 酶的固定化与固

9、定化酶 优点： 1.酶的稳定性提高，可增加连续性的操作； 2.酶能反复多次使用，降低成本； 3.产物中不含酶，不需要采用热处理灭酶，有助于提高食品的质量； 4.酶固定化后，性质会改变，有利于对酶促反应的控制，有助于控制食品品质。,6.6作为食品加工的助剂和配料而使用的酶,6.6.1 使用酶的目的 回收副产物 制造食品 提高提取的速度及产量 改进风味和稳定食品质量,6.6.2 使用酶的优点,天然、无毒 催化的特异性，不造成不需要的副反应 一般是粗酶制剂，可能会产生不期望的产物；但使用高纯度的酶制剂在经济上不合算 在很温和的温度和pH条件下具有活性 低浓度时有活性 易于控制反应速度 在反应进行到期

10、望的程度后即可使酶失活,6.6.3 酶的来源,可食的和无毒的植物、动物以及非致病、非产毒的微生物 微生物来源酶的优点 生产能力强 诱变或改性 胞外酶，易于回收 生产原料易于获得,一、甜味剂中使用的酶,酶法生产甜味剂,二、脂酶,水解处在油/水界面的三酰基甘油的酯键 广泛地分布于植物、动物和微生物 动物胰脏脂酶和微生物脂酶是脂酶的主要来源 水解方式 1,2-二酰基甘油 三酰基甘油 2一酰基甘油 2,3-二酰基甘油,三、蛋白酶,蛋白酶的来源 内源蛋白酶 肉类成熟 酵母自溶制备酵母提取物 微生物分泌的蛋白酶 加入的蛋白酶制剂 蛋白质强化饮料, 蛋白酶的作用,改进食品蛋白质的性质 水解度，MW小的肽的比例 水解蛋白质的溶解度 乳化能力和起泡能力改变 控制蛋白质的水解程度是至关重要的, 蛋白酶