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第七章 酶,本章内容,本章重点：固定化酶的概念，优缺点及在食品加工中的应用；内源酶对食品质量的影响；蛋白酶和果胶酶的在食品加工的应用。 难点：酶促褐变的机理及控制措施。,固定化酶,概述：20世纪50年代发展起来的一项新技术，1971年第一届国际酶工程会议上，正式定名为固定化酶。 概念：在一定空间内呈闭锁状态存在的酶，能连续地进行反应，反应后的酶可以回收重复利用。,作用特点：稳定性提高，易分离，可反复使用，提高操作的机械强度。 缺点：有毒化学试剂；滋生微生物；酶活力有损失；初始投资大；只可用于可溶性底物；不适宜多酶反应；酶需要经过分离手续。,固定化酶的制备,制备固定化酶要将酶固定在不溶的支持物上，同时必须防止酶的天然结构和活性受到破坏 固定化的方法： 1）载体结合法 共价结合、离子结合、物理吸附 2）载体截留：凝胶包埋将酶分子截留。 3）包埋法：格子型包埋、微胶囊型包埋,酶固定化的方法,共价偶联法,交联法,固定化酶在食品工业应用,用固定化果胶酶澄清果汁；用固定化木瓜蛋白酶澄清啤酒；用固定化葡萄糖异构酶将葡萄糖转变为果糖等。 一旦固定化酶大规模用于食品工业，必将有助于更经济更有效地生产高质量的食品。,食品原料中内源酶对食品质量的影响及食品加工中酶的作用,对颜色的影响 新鲜瘦肉（红色，氧合肌红蛋白） 紫色（脱氧肌红蛋白） 褐色（高铁肌红蛋白） 新鲜的水果和蔬菜：导致果蔬中色素变化的3个关键性酶是脂肪氧合酶、叶绿素酶和多酚氧化酶。,脂肪氧合酶： 功能：小麦粉和大豆粉的漂白；形成二硫键；破坏叶绿素和胡萝卜素；产生青草味；蛋白质和维生素遭受氧化性破坏；必需脂肪酸遭受氧化性破坏。,叶绿素酶 多酚氧化酶：酶促褐变。 50%的热带水果因多酚氧化酶的褐变反应而遭受损失。,对质地的影响 果胶酶 淀粉酶：3个主要类型：-淀粉酶、-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶。 -淀粉酶：水解内部的-1，4糖苷键，内切酶，显著影响淀粉食品的黏度。 -淀粉酶：端解酶，从淀粉分子的非还原性末端水解-1，4糖苷键，产生-麦芽糖。产物：偶数碳时，麦芽糖；奇数碳时，麦芽糖和葡萄糖。,蛋白酶 组织蛋白酶 钙活化中性蛋白酶 乳蛋白酶,对风味的影响 硫代葡萄糖苷酶：与葱的风味有关。 过氧化物酶：在植物的过氧化物酶中，对辣根的过氧化物酶研究的最为彻底。 热处理的是否充分的指标。,食品加工常用的酶 目的：提高食品品质；制造合成食品；增加提取食品成分的速度和质量；改良风味；稳定食品品质；增加副产品的利用率。,商品食用酶的特点： 纯度要求高 常渗有无机盐、抑菌剂、稳定剂、食盐、蔗糖、淀粉等。 卫生要求高 必须对人无害。 来源要求高 可食的无毒的动植物材料和无病理、毒理的微生物。,淀粉酶,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。,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。 1883年麦芽-淀粉酶第一个被清楚认识。,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。,分类：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。 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）和酸性蛋白酶（酶活性中心含羧基）,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）。,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，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剂。,果胶酶在果汁加工中的应用 如在苹果汁的提取中，应用果胶酶处理方法生产的汁液具有澄清和淡棕色外观，如果用直接压榨法生产的苹果汁不经果胶酶处理，则表现为浑浊，感官性状差，商品价值受到较大影响； 经果胶酶处理生产葡萄汁，不但感官质量好，而且能大大提高葡萄的出汁率；,柑橘汁的色泽和风味依赖于果汁中的混浊成分，混浊是由果胶、蛋白质构成的胶态不沉降的微小粒子的作用，若橘汁中果胶酶不失活，其作用结果会导致柑橘汁中的果胶分解，橘汁沉淀、分层、从而成为不受欢迎的饮料，因此，柑橘汁加工时必须先经热处理，使果胶酶失活。,酶促褐变,褐变按其发生的机理分为酶促褐变（生化褐变）和非酶促褐变（非生化褐变）两大类。 酶促褐变多发生在水果蔬菜等新鲜植物性食物中，是酚酶催化酚类物质形成醌及其聚合物的结果。,酶促褐变的机理 所需条件：酚酶、底物、氧。 酚酶：邻二酚，以Cu为辅基，必须以氧为受氢体，是一种末端氧化酶。 酚酶属氧化还原酶类中的氧化酶类，能直接催化氧化底物酚类，它最适pH为7，较耐热，在100 可钝化。,机理：在酚酶作用下，底物氧化成醌的结构，醌形成后，进一步形成羟醌（这是个自动反应，无需酶参与），羟醌再进行聚合，依聚合程度大小由红变褐，最后形成黑褐色物质。,马铃薯的褐变作用：最丰富的酚类化合物是酪氨酸。,这一机制也是动物、毛发中黑色素形成的机制。,在水果中，儿茶酚分布广泛，较容易氧化成醌。 绿原酸是许多水果特别是桃、苹果等褐变的关键物质。 香蕉的主要褐变底物是3，4-二羟基苯乙胺。,（二）酶促褐变的控制 食品发生酶促褐变需要有3个条件，酚酶、氧、适当的酚类物质，在某些瓜果中如柠檬、橘子、香瓜、西瓜等由于不含有酚酶，不能发生酶促褐变。 在控制酶促褐变的实践中，除去底物的可能性极小，现实的方法主要从控制酶和氧两方面入手，主要措施有：钝化酶的活性；改变酶作用的条件；隔绝氧气；使用抑制剂等。,常用的控制酶促褐变方法有： （1）加热处理 使酚酶及其它的酶失活，加热处理时间必须严格控制，要求在最短时间内，既能达到钝化酶的要求，又不影响食品原有的风味。如蔬菜在冷冻保藏或在脱水干制之前需要在沸水或蒸汽中进行短时间的热烫处理，以破坏其中的酶，然后用冷水或冷风迅速将果蔬冷却，停止热处理作用，以保持果蔬的脆嫩。,（2）酸处理法 多数酚酶最适宜的pH范围是67之间，在pH为3以下时已无明显活性。常用的酸有柠檬酸（又可与酚酶辅基的铜离子络合而抑制其活性，与抗坏血酸联用） 、苹果酸（在苹果汁中对酚酶的抑制作用比柠檬酸强得多）、抗坏血酸（同时还具有还原作用，能将醌还原成酚从而阻止醌的聚合）。,（3）用二氧化硫及亚硫酸盐处理 二氧化硫、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、连二亚硫酸钠（低亚硫酸钠）都是广泛使用的酚酶抑制剂。在蘑菇、马铃薯、桃、苹果加工中常用二氧化硫及亚硫酸盐溶液作为护色剂。,用二氧化硫和亚硫酸盐处理（弱酸性（pH=6）条件下）不仅能抑制褐变，还有一定的防腐作用，并可避免维生素C的氧化，但其特点是对色素（花青素）有漂白作用，腐蚀铁罐内壁，破坏维生素B1，有不愉快的味感和嗅感，浓度高时有碍健康。食品卫生标准规定其残留量不得超过0.05 g/kg（以二氧化硫计）。,（4）驱氧或隔绝氧气 将切开的水果蔬菜浸泡在水中，隔绝氧以防止酶促褐变，更有效的方法是在水中加入抗坏血酸，使抗坏血酸在自动氧化过程中消耗果蔬切开组织表面的氧，使表面生成一层氧化态抗坏血酸隔离层，对组织中含氧较多的水果如