第九章 食品中的酶ppt课件.ppt

fany 第九章食品中的酶 1 主要内容 概述食品中的酶促褐变食品中的重要酶类食品中酶的固定化食用酶对食品质量的影响食用酶在食品加工中的应用 2 9 1概述 1酶的定义酶是一类存在与生物体内 由活细胞合成的 对其特异底物具有高效催化功能 即能够提高 生物 化学反应速度 而自身在反应前后不产生变化的物质 发酵啤酒时为何用大麦芽 3 2酶对食品的重要性 食品加工上的应用 利用酶改进食品的品质或开发新的食品 食品分析中的应用 利用酶的敏感性及专一性测定食品中的成分 如淀粉的酶法测定 控制食品中的内源酶活力 以控制食品的贮藏性及品质 4 9 2食品中的酶促褐变 5 褐变 指食品在加工 贮藏过程中颜色发生变化而趋向加深的现象 根据褐变的原因 可分为非酶褐变和酶促褐变 考题 非酶褐变的类型主要有美拉德反应 焦糖化褐变和抗坏血酸褐变三大类 6 1食品中的酶促褐变 酶促褐变 需要和氧接触 由酶催化的 非常迅速的变色反应 酶促褐变是在有氧条件下 由于多酚氧化酶 PolyphenolOxidase PPO EC1 10 3 1 的作用 邻位的酚氧化为醌 醌很快聚合成为褐色素而引起组织褐变 PPO是发生酶促褐变的主要酶 存在于大多数果蔬中 在大多数情况下 由于PPO的作用 不仅有损于果蔬感观 影响产品运销 还会导致风味和品质下降 特别是在热带鲜果中 酶促褐变导致的直接经济损失达50 7 2食品中酶促褐变的机理 酶促褐变即酚酶催化酚类物质形成醌及其深色聚合物的反应过程 8 儿茶酚的酶促氧化聚合 9 3酶促褐变的抑制 食品加工中控制酶促褐变的方法主要从控制酶和氧两方面入手 热处理法 热烫 巴氏杀菌和微波加热90 95 维持几秒钟 即可使酶全部或部分地失活 酸处理法 酚酶的最适pH为6 7 低于pH为3时完全丧失活力 因此利用酸来控制酶促褐变是简便有效的做法 有机酸除了调节pH外 还可螯合铜离子 酚酶的辅基 钝化酶 驱除或隔绝氧气 将半加工的物料浸没在清水或糖水 盐水中 用真空渗入法驱除组织中的氧气 加入酶促褐变抑制剂 抗坏血酸是理想的酶促褐变抑制剂 它既可作为醌的还原剂 又可酶分子中铜离子的螯合剂 甚至可被直接氧化 竞争性抑制剂 二氧化硫及亚硫酸盐通过与醌生成无色加成产物 或把醌还原 可有效抑制酶促褐变 加酚酶类似物或底物改性 前者可以有效控制苹果汁的酶促褐变 后者通过使酚形成甲基取代物加以控制 但在实际应用较难 10 9 3食品中的重要酶类 馒头粉专用脂肪酶 11 9 3 1水解酶类 1 甜味剂中使用的酶 酶法生产甜味剂 12 淀粉酶的类型 淀粉酶 是一种内切酶 只能水解 1 4糖苷键 不能水解 1 6糖苷键 但可越过 1 6糖苷键水解 1 4糖苷键 但不能水解麦芽糖中的 1 4糖苷键 利用 淀粉酶对淀粉进行水解 产物中含有葡萄糖 麦芽糖 麦芽三糖 分2步进行 淀粉 糊精 麦芽糖 少量的葡萄糖存在于所有的生物内切酶 水解 干 显著影响粘度高温下才失活 13 淀粉酶 是一种外切酶 从淀粉的还原端开始对淀粉进行水解 能水解 1 4糖苷键 不能水解 1 6糖苷键 且不能越过 1 6糖苷键水解 1 4糖苷键 利用 淀粉酶对淀粉进行水解 产物中含有 麦芽糖和 极限糊精 存在于高等植物中端解酶 水解 支 被巯基试剂 半胱氨酸 所抑制葡萄糖淀粉酶 是一种外切酶 从淀粉的非还原端水解 1 4 1 6和 1 3糖苷键 最终产物为葡萄糖 异淀粉酶水解支链淀粉或糖原的 6 糖苷键 14 淀粉酶作用示意图 15 2 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 16 脂酶的应用 奶酪加工中从乳脂中释出风味前体和风味化合物三酰基甘油改性通过脂酶催化的酯交换反应 生产新的甘油三酯 后者具有期望的熔点或其它性质在非水环境下有可能实现 如果有水存在 脂酶将快速水解甘油三酯技术关键 固定化脂酶制剂 17 18 油脂水解技术上可行 能否应用于实际生产取决于它和其他技术 例如蒸汽裂解的竞争从天然的甘油三酯制备多不饱和脂肪酸时 会优先考虑酶法合成乳化剂和风味剂安全 天然 19 3 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 20 21 蛋白酶的作用 改进食品蛋白质的性质水解度 MolecularWeight 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 22 蛋白质的酶水解过程 肽键水解后 羧基和 氨基间产生质子交换在pH6 5以上时 质子化的氨基酸将离解要保持反应体系pH不变 就必须加入碱液 23 蛋白酶的分类 按活性中心所含有的必需的催化基团分类丝氨酸蛋白酶 羟基胰凝乳蛋白酶 胰蛋白酶 弹性蛋白酶和凝血酶以及微生物蛋白酶巯基蛋白酶 或半胱氨酸蛋白酶 巯基木瓜蛋白酶 无花果蛋白酶 菠萝蛋白酶以及微生物蛋白酶 链球菌蛋白酶 金属蛋白酶 Zn2 肽链端解酶 例如羧肽酶A天冬氨酸蛋白酶 或酸性蛋白酶 羧基最适pH范围是2 4 24 蛋白酶的应用 制备水解蛋白质 如生产大豆水解蛋白 从油料种子加工分离蛋白质制备浓缩鱼蛋白质改进明胶生产工艺凝乳酶和其他蛋白酶应用于干酪生产从加工肉制品的下脚料回收蛋白质对猪 牛 血蛋白质进行酶法改性脱色作为食品添加剂改善食品的质量木瓜蛋白酶用于配制肉类嫩化剂减少啤酒低温混浊现象 25 大豆蛋白纤维 属于再生植物蛋白纤维类 是以榨过油的大豆豆粕为原料 利用生物工程技术 提取出豆粕中的球蛋白 通过添加功能性助剂 与腈基 羟基等高聚物接枝 共聚 共混 制成一定浓度的蛋白质纺丝液 改变蛋白质空间结构 经湿法纺丝而成 其有着羊绒般的柔软手感 蚕丝般的柔和光泽 棉的保暖性和良好的亲肤性等优良性能 还有明显的抑菌功能 被誉为 新世纪的健康舒适纤维 26 4 果胶酶 1 提高果汁得率果实破碎后加入果胶酶 降低粘度 再压榨或离心2 果汁澄清直接压榨后 用果胶酶处理 使果汁混浊的粒子沉淀下来混浊粒子是蛋白质 糖类化合物复合物 粒子表面带负电荷 在果胶等构成的保护层里面则是带正电的蛋白质苹果汁澄清包括酶催化果胶解聚和非酶静电相互作用两个阶段 27 1 果胶甲酯酶 水解甲酯键 生成果胶酸和甲醇二价离子Ca2 存在时 与羧基交联 提高质构强度 28 2 聚半乳糖醛酸酶 水解 1 4糖苷键包括两种内切 从果胶分子内部水解糖苷键端切 水解分子末端的糖苷键 29 3 果胶酸裂解酶 存在于微生物中 非高等植物中裂解果胶和果胶酸分子中的糖苷键形成一个含还原基团的产物和一个双键产物235nm处有特征吸收 30 31 5 纤维素酶 使纤维素增溶和糖化果蔬中的纤维素影响细胞的结构纤维素酶与食品原料的软化有关微生物纤维素酶将不溶性纤维素转化为葡萄糖 32 纤维素酶分类 内切葡聚糖酶粘度快速下降 还原基团缓慢增加纤维二糖水解酶端解酶 还原基团较快增加端解葡萄糖水解酶水解速度随底物链长的减小而降低 葡萄糖苷酶水解速度随底物链长的减小而增加 33 9 3 2氧化还原酶类 葡萄糖氧化酶及过氧化氢酶过氧化物酶抗坏血酸氧化酶脂氧合酶多酚氧化酶 34 1葡萄糖氧化酶及过氧化氢酶 35 2过氧化物酶 ROOH AH2 ROH A H2O还原剂被氧化后产生有色物质 因此可用比色法测定酶的活性 由于过氧化物酶具有很强的耐热性 广泛存在于植物组织中 比色法测定简便易行 灵敏度高 因此可作为热烫或消毒有效性的指示剂 36 3抗坏血酸氧化酶 L 抗坏血酸 1 2O2 脱氢抗坏血酸 H2O 37 4脂氧合酶 38 9 4食品中酶的固定化 9 4 1定义将水溶性酶用物理或化学方法处理 固定于高分子支持物 或载体 上而成为不溶于水 但仍有酶活性的一种酶制剂形式 称固定化酶 优点酶的稳定性提高 酶能反复多次使用 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 39 9 4 2食用酶的固定方法 1 吸附将酶吸附在氧化铝 有机聚合物 玻璃 无机盐或硅胶等材料上 优点 无需特殊化学试剂 简便价廉 缺点 结合力是弱键作用 当温度 pH和离子强度改变 或者当底物存在时 结合的酶可能会解吸 40 2 共价连接化学试剂或双官能试剂 如戊二醛 载体优点 共价键牢固 酶不易泄漏缺点 一部分酶起着载体的作用而失去了催化能力 因此用交联法固定的酶活力较低 对于价格昂贵的酶 不经济 41 3 载体截留凝胶 聚丙烯酰胺 特点 低MW底物可通过扩散自由进入凝胶颗粒 酶和高MW的终产物不能从凝胶颗粒中渗漏出去 局限 只能适用于低MW底物 食品体系常常有大分子 酶通过扩散而损失的可能性还是存在的 42 4 胶囊包合类似载体截留法 形成很小的颗粒或胶囊硝酸纤维素或尼龙只适合低MW底物 43 共价偶联法 交联法 44 45 9 4 3固定化酶在食品工业中的应用 仅有少数固定化酶被应用于工业化固定化葡萄糖异构酶 生产高果糖浆玉米淀粉糊精 DP 10 葡萄糖高果糖浆 淀粉酶 葡萄糖淀粉酶 葡萄糖异构酶 46 菌种链霉素 凝结芽孢杆菌 放线菌载体DEAE 纤维素 多孔陶瓷反应平衡常数 1 葡萄糖 果糖 47 其它固定化酶氨基酰基转移酶天冬酶富马酸酶半乳糖苷酶 水解棉子糖 防止蔗糖结晶 乳糖酶 水解乳糖 乳糖不耐症 应用于食品分析酶电极 48 9 5食用酶对食品质量的影响 酶对生物体的重要性酶催化反应产生的效果加快食品变质的速度提高食品的质量控制酶活力 49 1食用酶对食品色泽的影响 颜色 食品质量以瘦肉为例脱氧肌红蛋白 暗红色氧合肌红蛋白 鲜红色高铁肌红蛋白 Fe2 氧化为Fe3 褐色 50 导致色素变色的三种酶 1 脂肪氧合酶 LOX 六方面的功能小麦粉和大豆粉的漂白面团制作中形成二硫键破坏叶绿素和胡萝卜素产生氧化性的不良风味氧化破坏维生素和蛋白质氧化破坏必需脂肪酸 有益 有害 51 脂肪氧合酶催化过程 作用于不饱和脂肪酸产生自由基中间物产生氢过氧化物进一步非酶反应 产生醛等不良风味Eg 大豆和大豆制品中的豆腥味 就是由于LOX催化其亚麻酸氧化生成的氢过氧化物继续裂解而产生的 52 2 叶绿素酶 水解叶绿素产生植醇和脱植基叶绿素果蔬失去Mg2 失去绿色 53 3 多酚氧化酶 存在于植物 动物和一些微生物中催化两类反应 羟基化 氧化 黑色素褐变 非酶反应 54 控制多酚氧化酶的活力 消除氧和酚类化合物抗坏血酸 亚硫酸盐和巯基化合物有还原性 将邻 苯醌还原成底物 防止黑色素直接使酶失活破坏活性中心的组氨酸残基和Cu2 非底物的酚类 苯二酚 苯甲酸 酶抑制剂 与底物竞争酶 55 2食用酶对食品质构的影响 果蔬果蔬的质构取决于碳水化合物果胶物质 纤维素 半纤维素 淀粉 木质素自然界存在作用于碳水化合物的酶动物组织和高蛋白质植物组织蛋白酶作用导致质构的软化 56 1 果胶酶 内容同本章ppt26 30 57 2 纤维素酶 果蔬中的纤维素影响细胞的结构纤维素酶与食品原料的软化有关微生物纤维素酶将不溶性纤维素转化为葡萄糖 58 3 戊聚糖酶 存在与微生物和一些高等植物中水解木聚糖 阿拉伯聚糖和阿拉伯木聚糖 5碳聚糖 小麦中存在微生物戊聚糖酶制剂 59 4 淀粉酶 存在于动物 高等植物和微生物中淀粉决定食品的粘度和质构淀粉降解 60 5 蛋白酶 蛋白质决定动物性食品原料的质构存在于动物组织细胞的溶菌体内五种组织蛋白酶 A B C D和E 还分离出一种组织羧肽酶参与了肉成熟期间的变化宰后pH下降 酶释放 导致肌原纤维以及胞外结缔组织 胶原 分解在酸性pH具有活性 在pH2 5 4 5范围内具有最高的活力 61 乳蛋白酶 碱性丝氨酸蛋白酶水解 酪蛋白产生疏水性更强的 酪蛋白 也能水解 s 酪蛋白 但不能水解 酪蛋白奶酪成熟过程中参与蛋白质的水解作用对热较稳定 形成乳的凝胶还存在着一种最适pH4左右的酸性蛋白酶 易热失活 62 3食用酶对食品风味的影响 硫代葡萄糖苷酶在芥菜子和辣根中存在着芥子苷S 糖苷发生糖苷配基裂解和分子重排产物中异硫氰酸酯是含硫的挥发性化合物 与葱的风味有关芥子油主要成分即为异硫氰酸烯丙酯 63 裂解和分子重排 芥子油具有特殊风味 S 糖苷的酶分解 64 4食用酶对食品营养质量的影响 脂肪氧合酶必需脂肪酸含量的下降氧化过程中产生的自由基 降低维生素和氨基酸含量抗坏血酸氧化酶硫胺素酶破坏硫胺素 氨基酸代谢中必需的辅助因子 核黄素水解酶多酚氧化酶引起褐变的同时 降低有效赖氨酸的含量 65 9 6食用酶在食品加工中应用 1食品加工中加入酶的目的 提高食品品质制造食品或食品配料增加提取成分的速率和产量改良风味稳定食品品质 66 67 68 2酶在食品加工中的应用举例 酶在淀粉加工中的应用在乳品加工中的应用在酒类酿造中的应用在肉 蛋 鱼加工中的应用在面包及焙烤制品中的应用在食品添加剂和食品配料生产中的应用 69 a酶在淀粉加工中的应用 以淀粉为原料 用一种或数种淀粉酶作用生产各种淀粉糖 麦芽糖 麦芽糊精 葡萄糖 果糖 果葡糖浆等 使用的酶 淀粉酶 异构酶 70 71 b在乳品加工中的应用 乳糖酶降解乳糖 凝乳酶用于制造干酪 过氧化氢酶用于消毒牛奶 脂肪酶用于干酪和黄油的风味 72 c在酒类酿造中的应用 淀粉酶用于啤酒 白酒 黄酒和酒精生产中 可提高生产效率和产品出率 果胶酶 酸性蛋白酶 淀粉酶可用于果酒制造 提高过滤速率 并澄清酒体 73 d在肉 蛋 鱼加工中的应用 植物蛋白酶用于肉类嫩化剂 水解胶原蛋白 动物和植物蛋白酶用于调味料的生产 葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶共同处理用除去蛋品中的葡萄糖 防止褐变发生 还可用于螃蟹肉 虾肉保鲜 转谷氨酰胺酶用于碎肉的再利用 74 e在面包及焙烤制品中的应用 淀粉酶适量添加于面包 糕点中可延缓产品老化 面团品质改良剂中常加入活性大豆粉 利用其中的脂氧合酶的作用使面筋网络形成的更好 75 f在食