第五章第二节乳糖酶

1、第二节 乳糖酶乳糖酶为乳糖酶为-半乳糖苷酶，可使乳糖分解成大半乳糖苷酶，可使乳糖分解成大致等量的葡萄糖和半乳糖及少量聚半乳糖。致等量的葡萄糖和半乳糖及少量聚半乳糖。EC32123 -D-D半乳糖苷半乳糖水解酶半乳糖苷半乳糖水解酶乳糖是一种二糖，溶解度低，20/15%溶解，甜度低，以蔗糖100，则乳糖16，牛奶中乳糖占固形物30%。炼乳、冰淇淋等乳制品，由于温度变化，常常有乳糖结晶析出，呈颗粒状结构生活在亚洲一些地区的居民，由于体内缺乏乳糖酶而不能代谢乳糖，对牛奶有过敏性反应，出现腹泻。一、乳糖酶催化的反应水解过程至少包括3个步骤，最后一步表现为水解或转苷活性。步骤如下： 酶十乳糖酶-乳糖； 酶

2、乳糖半乳糖基一酶+葡萄糖； 半乳糖基酶十受体半乳糖基受体+酶第3步中若受体为水，则表现为水解，生成半乳糖和葡萄糖：若受体为糖则表现为转移，生成低聚半乳糖。半乳糖或聚半乳糖葡萄糖或糖乳糖乳糖酶 OH2二.影响乳糖酶作用因素 1 温度温度（）米曲霉乳糖酶酵母乳糖酶大肠杆菌乳糖酶101.54.02.02616.512.09.03018.012.010.03427.013.09.03733.014.011.05066.04.04.02 不同pH介质对乳糖酶活性的影响细菌乳糖酶最适细菌乳糖酶最适pH在在7.0，霉菌乳糖酶，霉菌乳糖酶最适最适pH接近于接近于5.0，酵母乳糖酶最适，酵母乳糖酶最适pH在在6

3、.0。牛奶、脱脂牛奶、炼乳的牛奶、脱脂牛奶、炼乳的pH对酵母乳糖对酵母乳糖酶很适合；酶很适合；乳清及其浓缩物的乳清及其浓缩物的pH对霉菌乳糖酶很适对霉菌乳糖酶很适合。合。3激活剂 硫化物或亚硫酸盐可以提高乳糖分解速硫化物或亚硫酸盐可以提高乳糖分解速度度三、乳糖酶活力测定方法 1 测定原理测定原理邻硝基酚-D-半乳糖苷(ONPG)为易溶于水的无色化合物,-D-半乳糖苷酶催化ONPG水解生成邻硝基苯酚(ONP),ONP在中、碱性范围呈黄色,在420nm有最大吸收峰。2 测定方法测定方法试剂：试剂：PH7.1，0.1mol/L磷酸缓冲液；邻硝基酚磷酸缓冲液；邻硝基酚-D-半乳糖苷半乳糖苷(ONPG)

4、溶液：称取溶液：称取ONPG40mL，溶于溶于100mL PH7.4的的0.1mol/L磷酸缓冲液磷酸缓冲液步骤：步骤：取取ONPG溶液溶液2mL,在在30 水浴中预热水浴中预热3min，加入乳糖酶液，加入乳糖酶液1mL，迅速混匀并立即计，迅速混匀并立即计时，在时，在30 反应反应10min，测定反应前后在，测定反应前后在420nm波长下的光吸收率波长下的光吸收率A420。3 酶活力计算 酶活力（酶活力（u）=A420*1000四、 食品工业应用实例 1 低乳糖牛奶的生产工艺 虽然乳糖酶在37附近的活性最高，但牛奶在此温度下容易腐败变质，因此可采取低温长时间水解的工艺。 2 在冰淇淋中应用 如

5、果冰淇淋中脱脂奶粉量超过12%，在其贮藏和销售期间经过较大的温度变化，便有乳糖析出。 使50%乳糖分解，在冰箱中保存4个月，乳糖也不会结晶。 方法：乳糖酶先分解脱脂牛奶，再制造冰淇淋。或直接将乳糖酶加到冰淇淋配料中。3 冷冻炼乳、浓缩乳清 乳糖结晶析出，会促使酪蛋白凝聚，不合食用。 在加工中添加25%30%乳糖酶水解奶，不但可以防止结晶现象，还可以增加产品的甜度，减少蔗糖的用量。4 制造酸奶 如果糖酶水解奶制造酸奶，可以缩短奶凝固的时间15%20%，由于乳酸菌生长快、菌数多，可延长酸奶的货架寿命；用于加工奶酪时，不仅缩短奶酪的凝固时间，而且生产出的奶酪凝固坚实，减少了奶酪澄清时造成的损失，降低

6、了成本。第三节第三节 果胶酶果胶酶1. 果胶物质（主要成分脱水半乳糖醛酸）果胶是一种高分子多糖化合物，作为细胞结构的一部分，存在于几乎所有的植物中，它主要由半乳糖醛酸及其甲酯缩合而成，此外还含有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖等。果胶的基本结构是-l-4-D半乳糖醛酸主链，鼠李糖单元以（l-2）连接于还原端或以（l-4）连接于非还原端。鼠李糖在果胶多糖的主链上引入了节点阿拉伯糖、半乳糖或阿拉伯半乳聚糖再作为侧链以（l-4）连接于鼠李糖上。柠檬3.04.0%，香蕉0.71.2%，梨0.50.8%，苹果0.51.6%，草莓0.60.7%。果胶的种类1.原果胶原果胶：未成熟果蔬中，不溶于水。2.果胶酸果胶酸

7、：脱水半乳糖醛酸单位上的羧基基本上是游离的（聚半乳糖醛酸），不含甲酯（OCH3）。3.果胶酯酸果胶酯酸：含一定数量甲酯基团，果胶酯酸包括果胶，果胶分子中75%左右的羧基是甲酯化的。酯化度大于7即为高酯化度果胶类物质给食品工业中带来的难题任何一种果汁都存在果胶果蔬汁中：榨汁中粘度大、汁得率低，过滤难。进入饮料中造成混浊沉淀、透光率不高。一、 果胶酶分布与分类：果胶酶是指分解果胶的多种酶的总称1 分布霉菌中含各种果胶酶，裂解酶；细菌中主要为聚半乳糖醛酸裂解酶；高等植物中主要是果胶酯酶和聚半乳糖醛酸酶，不含果胶裂解酶。 2 分类（1）聚半乳糖醛酸酶聚半乳糖醛酸酶（PG）：此类能水解半乳糖醛酸中-1,

8、4键（优先对甲酯含量低甲酯含量低的水溶性果胶酸作用），分两类。a.内切PG（endo-PG）：从分子内部无规则无规则的切断-1，4键，可使果胶或果胶酸的粘度迅速下降，这类酶在果汁澄清中起主要作用。由于酶只能裂开和游离羧基相邻的糖苷键，因此底物水解的速度和程度随它的酯化程度增加而快速下降。最适pH45，霉菌中最多，植物番茄中含量高。b.外切（exo-PG）：从分子末端逐个切断-1，4键，生成半乳糖醛酸，粘度下降不明显。pH5.0，钙激活。 (2)聚甲基半乳糖醛酸裂解酶（PMGL）：即果胶裂解酶。 以随机方式解聚高度酯化高度酯化的果胶，使溶液的粘度粘度快速下降，果胶裂解酶只能裂解贴近甲酯基的糖苷键

9、，果胶裂解酶同底物的亲和力随底物的酯化程度提高而增加。pH6.0，只有霉菌中有。 不能水解果胶酸 (3)聚半乳糖醛酸裂解酶（PGL）：也称果胶酸裂解酶。解聚低甲氧基果胶或果胶酸解聚低甲氧基果胶或果胶酸，产物为半乳糖醛酸二聚体，只能裂解贴近游离羧基的糖苷键。pH8.09.5，Ca2+是绝对需要的。细菌中含量高。较少应用于果汁生产，为什么？较少应用于果汁生产，为什么？(4)果胶酯酶（PE） 霉菌果胶酯酶的最适pH一般在酸性范围酸性范围，它的热稳定性较低。细菌果胶酯酶的最适pH在碱性范围（7.58.0）。商业霉菌果胶酶制剂，含果胶酯酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶裂解酶。 果胶酯酶能使果胶中的甲酯水解，生成

10、果胶酸。果胶酯酶在降解果胶的同时会伴随着甲醇（CH3OH)的释出，这在制葡萄酒中应注意采用热处理。采用热处理。植物组织中含量高。果胶在酶作用下脱酯和钙化钙化，使细胞间的粘合强化，但葡萄酒应避免。 苹果汁含有高度酯化的果胶，它易于被果胶裂解酶澄清，而单独使用内切-聚半乳糖醛酸酶几乎没有效果。如果采用内切-聚半乳糖醛酸酶和果胶酯酶混合酶制剂。当30%酯键和5%糖苷键被水解时，苹果汁就能达到完全的澄清。二、果胶酶活力测定的国家标准方法1 原理原理 果胶酶水解果胶果胶酶水解果胶,生成半乳糖醛酸。半乳糖醛酸具有还原生成半乳糖醛酸。半乳糖醛酸具有还原性糖醛基性糖醛基,可用次亚碘酸法定量测定可用次亚碘酸法定

11、量测定,以此来表示果胶酶的以此来表示果胶酶的活性活性 。2 试剂和溶液试剂和溶液 a.果胶粉果胶粉b.硫代硫酸钠标准溶液硫代硫酸钠标准溶液c.碳酸钠溶液碳酸钠溶液d.碘标准溶液碘标准溶液e.硫酸溶液硫酸溶液f.可溶性淀粉指示液可溶性淀粉指示液g.0.1molL柠檬酸柠檬酸柠檬酸钠缓冲液柠檬酸钠缓冲液3试验程序 1） 制备酶液 a.固体酶 用已知重量的50ml小烧杯,称取样品1.0000g,精确至0.0002g,以少量柠檬酸柠檬酸钠缓冲液(pH3.5)溶解,并用玻璃棒捣研,将上清液小心倾入适当的容量瓶中,沉渣再加少量缓冲液,反复捣研34次,最后全部移入容量瓶,用缓冲液定容,摇匀,以四层纱布过滤,

12、滤液供测试用； b.液体酶 准确吸取浓缩酶液1.00ml于一定体积的容量瓶中,用柠檬酸柠檬酸钠缓冲液(pH3.5)稀释定容； c.固体酶或浓缩酶液均须按附录A要求,准确稀释至一定倍数,酶液浓度应控制在消耗0.05molL硫代硫酸钠标准溶液(AB)之差在0.51.0ml范围内。必要时可先做预备试验。 2） 测定a.于甲、乙两支比色管中,分别加入10gL果胶溶液5ml,在500.2水浴中预热510min； b.向甲管(空白)中加柠檬酸柠檬酸钠缓冲液(pH3.5)5ml；乙管(样品)中 加稀释酶液1ml、柠檬酸柠檬酸钠缓冲液(pH3.5)4ml,立刻摇匀,计时。在此温度下准确反应0.5h,立即取出,

13、加热煮沸5min终止反应,冷却； c.取上述甲、乙管反应液各5ml放入碘量瓶中,准确加入1molL碳酸钠溶液1ml、0.1molL碘液5ml,摇匀,于暗处放置20min； d.取出,加入2molL硫酸溶液2ml,用0.05molL硫代硫酸钠标准溶液滴定至浅黄色,加淀粉指示液3滴,继续滴定至蓝色刚好消失为其终点,记录甲管(空白)、 乙管(样品)反应液消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积。同时作平行样品测定。 4 试验结果的计算 1g酶粉或1ml酶液在50、pH3.5的条件下,1h分解果胶产生1mg半乳糖醛酸为一个酶活单位。 X(AB)C0.51194.14n式中X样品的酶活力,ug(uml)； A空白消

14、耗硫代硫酸钠标准溶液的体积,ml； B样品消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积,ml； C硫代硫酸钠标准溶液的浓度,molL； 0.511毫摩尔硫代硫酸钠相当于0.51毫摩尔的游离半乳糖醛酸； 194.14半乳糖醛酸的毫摩尔质量,mg； n酶液稀释倍数； 三、果胶酶在食品工业中的应用1 果汁澄清2 提高果蔬汁的出汁率3 提取生物活性功能成分4 改善酒的品质5 其他方面果胶酶澄清的实质包括果胶的酶促水解和非果胶酶澄清的实质包括果胶的酶促水解和非酶的静电絮凝酶的静电絮凝2部分；当果汁中的果胶在果部分；当果汁中的果胶在果胶酶作用下部分水解后，原来被包裹在内胶酶作用下部分水解后，原来被包裹在内的部分带正电荷的

15、蛋白质颗粒就暴露出来，的部分带正电荷的蛋白质颗粒就暴露出来，与其他带负电荷的粒子相撞，从而导致絮与其他带负电荷的粒子相撞，从而导致絮凝的发生，絮凝物在沉降过程中，吸附、凝的发生，絮凝物在沉降过程中，吸附、缠绕果汁中的其他悬浮粒子，通过离心、缠绕果汁中的其他悬浮粒子，通过离心、过滤可将其除去，从而达到澄清目的过滤可将其除去，从而达到澄清目的果胶酶不但能催化果胶降解为半乳糖醛酸，果胶酶不但能催化果胶降解为半乳糖醛酸，破坏了果胶的黏着性及稳定悬浮微粒的特破坏了果胶的黏着性及稳定悬浮微粒的特性，有效降低黏度、改善压榨性能，提高性，有效降低黏度、改善压榨性能，提高出汁率和可溶性固形物含量，而且能增加出汁

16、率和可溶性固形物含量，而且能增加果汁中的芳香成分，减少果渣产生，同时果汁中的芳香成分，减少果渣产生，同时有利于后续的澄清、过滤和浓缩工序。有利于后续的澄清、过滤和浓缩工序。如在苹果汁的提取中，应用果胶酶处理方法生产的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，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；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，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

17、汁率；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，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、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。汁加工时必须先经热处理，使果胶酶失活。 在蕃茄的生产中，用热打浆法可以很快破坏果胶酶的活性，有利于保持产品质地均匀。在水

18、果罐头加工中，切开的果块先经热烫是一种钝酶措施，其中包括钝化果胶酶以防止果肉在罐藏中过度软化。 果胶物质主要存在于植物初生壁和细胞中果胶物质主要存在于植物初生壁和细胞中间，而复合果胶酶能够除去细胞壁中的果间，而复合果胶酶能够除去细胞壁中的果胶质，从而可以有效地破除细胞壁，使细胶质，从而可以有效地破除细胞壁，使细胞中的活性成分溶解出来。胞中的活性成分溶解出来。 果胶酶可以改善酒的色泽、增加酒香，并果胶酶可以改善酒的色泽、增加酒香，并提高葡萄酒出汁率等，对提高红葡萄酒的提高葡萄酒出汁率等，对提高红葡萄酒的品质有重要作用。品质有重要作用。 使较多的单花色素，多酚物质溶出，使葡使较多的单花色素，多酚物

19、质溶出，使葡萄酒的呈色强度提高，葡萄酒的果香物质萄酒的呈色强度提高，葡萄酒的果香物质增加，酒体丰满度增强。增加，酒体丰满度增强。 果胶酶处理还能加速茶发酵过程，而且也果胶酶处理还能加速茶发酵过程，而且也能通过消除果胶物质而降低速溶茶的起泡能通过消除果胶物质而降低速溶茶的起泡性。性。 在咖啡发酵过程中应用果胶酶来消除咖啡在咖啡发酵过程中应用果胶酶来消除咖啡豆的胶黏性外膜。豆的胶黏性外膜。 在柑橘属果实果皮中油的提取方面，利用在柑橘属果实果皮中油的提取方面，利用果胶酶能破坏胶质的乳化性质，提高柑橘果胶酶能破坏胶质的乳化性质，提高柑橘属果实果皮中油的提取率属果实果皮中油的提取率总结 霉菌果胶酶最佳，

20、先果胶酯酶起作用，再果霉菌果胶酶最佳，先果胶酯酶起作用，再果胶酸酶、果胶裂解酶起作用。胶酸酶、果胶裂解酶起作用。 问题：生产澄清型果汁中如何正确合理使用果胶酶？ 第四节 纤维素酶一、纤维素酶的定义 指水解植物纤维或经物理、化学方法处理过的纤维素（如CMC）的-1.4糖苷键的酶。二、纤维素酶的分类 （一）内切-1.4葡聚糖水解酶Cx （二）外切-1.4葡聚糖水解酶C1 1. -1.4葡聚糖水解酶 2. -1.4葡聚糖纤维二糖水解酶 （三） -1.4葡萄糖苷酶Cb三、纤维素酶的作用方式 （一）作用方式 （二）对纤维素进行预处理（一）作用方式纤维素酶水解纤维素是各组分酶（C1 、Cx 、Cb）协同作

21、用的结果： 1.首先Cx 酶在纤维素内部随机的切割，使其露出许多供外切酶作用的末端。 2.然后在C1酶的作用下生成大量纤维二糖和纤维寡糖。 3.最后Cb酶将他们进一步分解成葡萄糖。（二）对纤维素进行预处理 1.为什么对纤维素进行预处理天然植物纤维中除纤维素外还含有与纤维素相当的半纤维素（主要是戊聚糖还包含一些果胶质）及20的木质素；纤维素本身为结晶结构。2.纤维素预处理方法 物理方法：研磨、蒸气爆裂、高能辐射、冷冻处理 化学方法：碱处理、溶剂处理、酸处理 其他方法：加压SO2气体蒸煮、微生物处理四、纤维素酶的性质（一）分子量：45000-76000；最适pH：pH4-5；最适温度：40-60

22、。（二）纤维素酶各组分大多为糖蛋白。（三）纤维素酶是诱导酶，诱导物为纤维二糖。（四）抑制剂：葡萄糖酸内酯，重金属离子（Cu,Hg），天然抑制剂酚类物质（免受霉菌腐烂作用）（五）激活剂：半胱氨酸五、纤维素酶的应用1在食品工业中的应用2在活性物质提取中的应用3在农牧业上的应用 4在纺织上的应用5造纸业上的应用 果蔬加工中的应用 大多数果蔬材料中不同程度地含有纤维素，在果蔬加工过程中采用纤维素酶作适当处理，可以使植物组织软化，改善口感，简化工艺。发酵食品中的应用纤维素酶可将纤维素降解生成可发酵性糖，因此，纤维素酶可在以粮食为原料的食品发酵中广泛应用。 纤维素酶在清香型优质白酒中的应用，出酒率可提高1

23、3 % ，而且不影响酒的感官品质。 用纤维素酶预处理啤酒糟，可提高啤酒糟蛋白酶解率10%以上。 在日本清酒生产中浸米时加入0.02-0.1%的纤维素酶，浸泡17h，米的溶解性好，糖化发酵顺利，酒渣少，出酒率高。 在酒精发酵时添加纤维素酶可 显著提高酒精产率并缩短发酵时间。酱油酿造中的应用 在酱油的酿造过程中添加纤维素酶, 可使大豆类原料的细胞膜膨胀软化破坏, 使包藏在细胞中的蛋白质和碳水化合物释放, 这样既可提高酱油浓度, 改善酱油质量, 又可缩短生产周期, 提高生产率, 并且使其各项主要指标均提高3%。 纤维素酶在食品中的应用非常广泛,它可使植物组织软化膨松,能提高可消化性和口感。研究表明纤维素酶在草莓汁生产中的应用,出汁率提高了9.2%,草莓汁中糖分增加2%,而且压榨时间缩短了5分钟。在提取蛋白质、淀粉、活性多糖等物质时，用纤维素酶进行处理能提高产品得率。 绿茶在蛋白酶、纤维素酶组合作用下，速溶绿茶提取率可达绿茶在蛋白酶、纤维素酶组合作用下，速溶绿茶提取率可达30%30%左右，并具有保香效果好、冲溶后茶水口味鲜醇的优点。左右，并具有保香效果好、冲溶