酶的基本性质及其作用.ppt

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，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，1104s-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EmilFischer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，EC3.2.1.15,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,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（EnzymicBrowning)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、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