食品工艺学复习题及解答 《食品酶学》总复习

PAGEPAGE4《食品酶学》总复习基本概念：①酶（enzyme）：酶是生物体产生的一类具有生物催化活性的生物大分子。②同工酶（isoenzyme）：是指在生物体内或组织中催化相同反应而具有不同分子形式的酶。③胞内酶（endoenzyme）：在细胞内起催化作用的酶，这些酶在细胞内常与颗粒体结合并有着一定的分布。④胞外酶（exoenzyme）：在细胞内合成而被分泌到细胞外发挥作用的酶。⑤酶活力单位（activeunit）：在特定条件下(温度可采用25℃或其它选用的温度，pH等条件均采用最适条件)，每1min催化1μmol的底物转化为产物的酶量定义为1个活力单位，这个单位称为酶的国际单位(IU)⑥比活力（specificactivity）：在特定条件下，每1mg酶蛋白所具有的酶活力单位数，是酶制剂纯度的指标。⑦酶原(proenzyme)：酶是在活细胞中合成的，但不是所有新合成的酶都具有催化活力，这种新合成酶的前体(无催化活力)称为酶原。⑧酶分子修饰（chemicalmodification）：通过各种方法使酶分子的结构发生某些变化,从而改变酶的某些特性和功能的技术过程。⑨固定化酶（immobilizedenzyme）：固定在载体上并在是指在一定的空间范围内起催化作用，并能反复和连续使用的酶。酶的特性及其对食品科学的重要性。酶的特性：①酶的催化效率高②酶作用的专一性③大多数酶的化学本质是蛋白质。重要性：1)酶对食品加工和保藏的重要性2)酶对食品安全的重要性3)酶对食品营养的重要性4)酶对食品分析的重要性5)酶对食品生物技术的重要性酶的发酵生产对培养基的要求？培养基的营养成分是微生物发酵产酶的原料，主要是碳源、氮源，其次是无机盐、生长因子和产酶促进剂等。（每个要点1分）（1）碳源不同的细胞对各种碳源的利用差异很大，所以在配制培养基时应根据不同细胞的不同要求而选择合适的碳源。另外，选择碳源除考虑营养要求外，还要考虑酶生物合成的诱导作用和是否存在分解代谢物阻遏作用。应尽量选用具有诱导作用的碳源，尽量不用或少用有分解代谢物阻遏作用的碳源。（2）氮源不同的细胞对各种氮源的要求各不相同，应根据要求进行选择和配制。一般来说，动物细胞要求有机氮，植物细胞主要要求无机氮。多数情况下将有机氮源和无机氮源配合使用才能取得较好的效果。（3）碳氮比在微生物酶生产培养基中碳源与氮源的比例是随生产的酶类、生产菌株的性质和培养阶段的不同而改变的。（4）无机盐培养基中需要有磷酸盐及硫、钾、钠、钙、镁等元素存在。在酶生产中常以磷酸二氢钾、磷酸氢二钾等磷酸盐作为磷源，以硫酸镁为硫源和镁源。（5）生长因子微生物还需一些微量的像维生素一类的物质，才能正常生长发育，这类物质统称生长因子(或生长素)。其中包括某些氨基酸、维生素、嘌呤或嘧啶等。（6）产酶促进剂产酶促进剂是指在培养基中添加某种少量物质，能显著提高酶的产率的物质。大体上分为两种：一是诱导物，二是表面活性剂。分离纯化酶有哪些常用方法，根据什么？(1)根据分子大小而设计的方法。如离心分离法、筛膜分离法、凝胶过滤法等。(2)根据溶解度大小分离的方法、如盐析法、有机溶剂沉淀法、共沉淀法、选择性沉淀法、等电点沉淀法等。(3)按分子所带正负电荷多少分离的方法，如离子交换分离法、电泳分离法、聚焦层析法等。(4)按稳定性差异建立的分离方法，如选择性热变性法、选择性酸碱变性法、选择性表面变性法等。(5)按亲和作用的差异建立的分离方法，如亲和层析法、亲和电泳法等。酶的动力学研究包括哪些内容？以L-B图式表示竞争性抑制、非竞争性抑制及反竞争性抑制的区别。研究内容：(1)底物浓度对酶催化反应速度的影响；(2)酶浓度对酶催化反应速度的影响；(3)酶抑制动力学；(4)pH对酶催化反应的影响；(5)温度对酶催化反应的影响。（1）竞争性抑制：抑制剂I与底物S对E分子的竞相结合而引起的抑制作用，形成EI，E，若提高〔S〕，则此竞争性抑制可解除。（2）非竞争性抑制剂：指E同时与S和I结合，形成ESI。（3）反竞争性抑制剂：I不能与游离E结合，只能和ES的络合物结合，形成ESI。酶的不同类型可逆抑制作用的特点(4分)抑制类型与抑制剂结合的物质对Vmax对Km11作图VS竞争性抑制E不变增加汇聚于纵轴上非竞争性抑制E和ES降低不变汇聚于横轴上反竞争性抑制ES降低降低平行线简述米氏常数的含义及应用价值，可逆抑制和不可逆抑制的区别？Km值就代表着反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度，单位是mol/L。米氏常数的应用价值：①Km是酶的一个特征性常数：也就是说Km的大小只与酶本身的性质有关，而与酶浓度无关。②Km值还可以用于判断酶的专一性和天然底物，Km值最小的底物往往被称为该酶的最适底物或天然底物。③Km可以作为酶和底物结合紧密程度的—个度量指标，用来表示酶与底物结合的亲和力大小。④已知某个酶的Km值，就可以计算出在某一底物浓度条件下，其反应速度相当于Vmax的百分比。⑤Km值还可以帮助我们推断具体条件下某一代谢反应的方向和途径，只有Km值小的酶促反应才会在竞争中占优势。区别：可逆抑制：抑制剂与酶以非共价键的形式结合而引起酶活力降低或丧失，但是能用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而使酶复活，抑制作用是可逆的。不可逆抑制剂：抑制剂与酶的必需基团以共价键的形式结合而引起酶活力降低或丧失，因此不能用透析、超滤等物理方法去除抑制剂而使酶复活，抑制作用是不可逆的，此时被抑制的酶分子受到不同程度的化学修饰。固定化酶的优点及应用实例。优点：（1）同一批固定化酶能在工艺流程中重复多次地使用；（2）固定化后，和反应物分开，有利于控制生产过程，同时也省去了热处理使酶失活的步骤；（3）稳定性显著提高；（4）可长期使用，并可预测衰变的速度；（5）提供了研究酶动力学的良好模型。应用实例：糖工业上的固定化葡萄糖异构酶;乳制品上的固定化乳糖酶;啤酒生产上的固定化淀粉酶;速溶茶上的固定化单宁酶.酶被固定化后的理化性质的变化，对工业应用的利弊？理化性质的变化(3分)：(1)操作稳定性增强，固定化酶在操作中可以长时间保留活力；(1分)(2)贮藏稳定性增强，固定化可延长酶的贮藏有效期；(0.5分)(3)热稳定性有所提高；(0.5分)(4)对蛋白酶的稳定性增强；(0.5分)(5)酸碱稳定性增强。(0.5分)蛋白酶的分类？蛋白酶水解生产水解蛋白产生苦味的来源？蛋白质酶的分类:1)按最适PH值分类：中性蛋白酶、碱性蛋白酶、酸性蛋白酶2)按对底物作用方式分类：内肽酶、外肽酶3)根据酶活性部位分类：丝氨酸蛋白酶、丝氨酸蛋白酶、金属蛋白酶、酸性蛋白酶蛋白酶水解生产水解蛋白产生苦味的来源:水解蛋白酶的苦味和蛋白质原有的氨基酸组成有关。特别是蛋白质中的疏水性氨基酸是导致蛋白质经水解后产生苦肽的重要原因。当蛋白质处于天然状态时，这些氨基酸埋藏在蛋白质结构的内部，因而对蛋白质的味道不会产生明显的影响。在酶水解过程中，小肽的数量将增加，从而暴露了这些疏水性氨基酸，当它们同味蕾相作用时就产生了苦味。(5分)如果采取有控制的酶水解，使蛋白质的水解反应停止在某一个阶段，使肽键具有足够的长度将疏水性氨基酸埋藏在它的结构内部，就能减少水解蛋白质的苦味。(1分)溶菌酶的杀菌机理？1）细菌的细胞壁由胞壁质组成，胞壁质是由N-乙酰氨基葡萄糖及N-乙酰胞壁酸交替组成的多聚物，胞壁酸残基上可以连接多肽，称为肽聚糖。（2分）2）溶菌酶能有效地水解细菌细胞壁的肽聚糖，其水解位点是N-乙酰胞壁酸(NAM)的l位碳原子和N-乙酰葡萄糖胺(NAG)的4位碳原子间的β-l，4糖苷键，结果使细菌细胞壁变得松弛，失去对细胞的保护作用，最后细胞溶解死亡。(3分)3）对于G+细菌与G-细菌，其细胞壁中肽聚糖含量不同，G+细菌细胞壁几乎全部由肽聚糖组成，而G-细菌只有内壁层为肽聚糖，因此，溶菌酶只能破坏G+细菌的细胞壁，而对G-细菌作用不大。(1分)比较α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、β-淀粉酶、异淀粉酶的作用位点（即水解键）及其产物；以支链淀粉为原料，制造果葡糖浆，需要哪些酶参加催化反应？名称作用位点产物α－淀粉酶不规则的分解淀粉、糖原类α-1.4键葡萄糖、麦芽糖α－限制糊精葡萄糖淀粉酶从非还原性未端以葡萄糖为单位顺次分解淀粉,糖原类的α-1.4键对α-1.3、α-1.6也有效葡萄糖β－淀粉酶从非还原性未端以麦芽糖为单位,分解淀粉糖原类的α-1.4键麦芽糖、β－限制糊精异淀粉酶只有异淀粉酶对α-1.6键分解速度快,分解支链淀粉、糖原中α-1.6键麦芽糖参与催化的酶有：α-淀粉酶、异淀粉酶、糖化酶（葡萄糖淀粉酶）、葡萄糖异构酶工艺流程：淀粉浆→糊化→α-淀粉酶→异淀粉酶→糖化酶（葡萄糖淀粉酶）→葡萄糖→精制为40~45%葡萄糖液→调pH6.5~7.0→加入0.01mol/L的硫酸镁→60~70度恒温下由葡萄糖异构酶催化生成果葡糖浆→脱色、精制、浓缩。(5分)由于果糖具有抑制葡萄糖异构酶活力（产物抑制），为获得高果糖浆，工业上采用固定化葡萄糖异构酶。(2分)果胶酶属于哪类酶？其作用位点及其产物，在食品工业中如何合理和有效使用果胶酶？果胶酶属水解酶和裂解酶类；(2分)(1)聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase,PG）(2分)此类能水解半乳糖醛酸中α-1，4键（优先对甲酯含量低的水溶性果胶酸作用），分两类：1）内切PG（endo-PG）：从分子内部无规则的切断α-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。2）外切（exo-PG）：从分子末端逐个切断α-1，4键，生成半乳糖醛酸，粘度下降不明显。(2)聚甲基半乳糖醛酸裂解酶（PMGL）(2分)即果胶裂解酶。以随机方式解聚高度酯化的果胶，使溶液的粘度快速下降，果胶裂解酶只能裂解贴近甲酯基的糖苷键，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。(3)聚半乳糖醛酸裂解酶（PGL）(2分)也称果胶酸裂解酶。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。(4)果胶酯酶（PE）(2分)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。要生产澄清型果汁，首先要知道果汁中果胶的含量及其性质，确定该果胶是低度或者高度酯化的果胶，以选择合适的酶作用达到澄清效果，宜使用霉菌产生的果胶酶。例如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。(5分)食品工业中的应用：⑴存在于水果或蔬菜中的果胶酶能降解果胶物质，因此在加工需要果胶的食品时应采用高温的方法使果胶失活。⑵果胶酶常用于果汁的萃取和澄清，根据需要以及果胶性质采取不同的果胶酶对果胶进行降解，达到澄清的目的。简述酶法低乳糖牛乳的生产工艺？答：鲜奶→检验牛乳中乳糖含量→85℃保持15秒→冷却（3—6℃）→加乳糖酶→搅拌保持一定时间→取样、检验水解后牛乳中乳糖含量→均质→高温杀菌→冷却（3—6℃）→罐装、封口→过氧化物酶作用机理及其在食品工业中的应用？经热烫的罐装或冷冻蔬菜在保藏期间产生不良风味的原因？过氧化物酶作用机理：H2O2+AH22H2O+A食品工业中的应用：①过氧化物酶是果蔬成熟和衰老的指标：如苹果气调贮藏中，过氧化物酶出现两个峰值，一个在呼吸转折(成熟)，一个在衰老开始。(2分)②过氧化物酶的活力与果蔬产品，特别是非酸性蔬菜，在保藏期间形成的不良风味有关。(2分)③过氧化物酶属于最耐热的酶类，在果蔬加工中被用作热处理是否充分的指标。(2分)原因：①果蔬热烫后，POD有多少残余活力或再生活力被允许留在被保藏的产品中，残余酶活力，在冰冻保藏后，质量比酶完全失活时要高。(2分)②在热失活中，过氧化物酶分子聚集成寡聚体，分子量增加一倍，这个过程包括酶分子展开和展开的酶分子进一步堆积，血红素基暴露，增加了血红素蛋白非酶催化脂肪氧化的能力，导致保藏期间不良风味的产生。(4分)多酚氧化酶作用的底物有哪些？如何利用和控制酶促褐变？作用底物：①儿茶素、②3,4－二羟基肉桂酸酯、③3,4－二羟基苯丙氨酸、④酪氨酸酶促褐变三因素：酶，底物，O2。（1）对酶的抑制：PPO是以铜为辅基，可用金属螯合物抗坏血酸、柠檬酸、EDTA来抑制酶的活性；（2）对酶的反应产物或底物的抑制：①同邻-二酚氧化产物醌作用的还原剂，如抗坏血酸、SO2、偏重亚硫酸盐；醌偶合剂：与醌作用，生成稳定的无色化合物，如半胱氨酸，谷胱甘肽；与酚类底物作用的化合：PUP(氯乙烯吡咯烷酮)与酚强烈缔合，消去底物；综合使用：如SO2+有机酸（3）热烫；（4）降低pH；（5）驱除或隔绝氧气：将果蔬浸没在清水、糖水或盐水中；浸涂抗坏血酸液；用真空渗入法把糖水或盐水深入组织内部，驱出空气。脂肪氧合酶作用条件及对食品质量的影响。作用条件：⑴作用的底物具有特异性的要求，含有顺，顺—1,4—戊二烯的直链脂肪酸、脂肪酸酯和醇都有可能作为脂肪氧合酶的底物。最普通的底物是必需脂肪酸：亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸⑵脂肪氧合酶的最适PH一般在7.0～8.0对食品质量的影响：⑴对焙烤食品质量的影响：添加适量的脂肪酸氧合酶及大豆粉可使面粉中存在的少量不饱和脂肪酸氧化分解，生成具有芳香风味的羰基化合物，从而能改进面粉的颜色和焙烤质量（漂白面粉、强化面筋蛋白、改进面包的体积和软度）。⑵对于食品颜色、风味和营养的影响：在一些水果和蔬菜中，挥发性化合物构成了人们期望的风味成分，然而在冷冻蔬菜和肉类酸败及高蛋白质食品以及谷类保藏过程中，它们却产生了不良的风味；它作用的产物对维生素A及维生素A原的破坏，减少了食品中必需不饱和脂肪酸的含量，酶作用的产物同蛋白质的必需氨基酸作用，降低了蛋白质的营养价值及功能性质。葡萄糖氧化酶对底物氧化形式在食品加工中应用？1)蛋类食品的脱糖保鲜;2)防止食品氧化;(干鲜食品、酒类、饮料、虾肉食品的脱氧保鲜及稳定食品乳状液的质量和防止马口铁罐壁氧化腐蚀)3)在特殊情况下防止微生物的繁殖;4)可用于定量测定各种食品中的葡萄糖含量;其他作用:(改变转化糖中葡萄糖和果糖的比例;降低玉米糖浆中葡萄糖的含量;加入到面粉中起催熟作用;加入到牛乳中起凝结作用;稳定柑桔饮料及浓缩汁的质量;保护肉制品及干酪的颜色等)超氧化物岐化酶（SOD）的特性及作用原理。特性：⑴超氧化物酶是一种金属蛋白，它对热表现出异常的稳定性⑵SOD能清楚超氧阴离子，所以SOD具有抗辐射作用⑶超氧化剂歧化酶是专一消除氧自由基的消除剂，SOD能清除O2。，延缓由于自由基侵害而出现的衰老现象。作用机理：超氧化物歧化酶的作用机制：催化超氧阴离子的歧化反应。O2¯+O2¯+2HO2+H2O2 举例说明酶在淀粉类食品生产中的应用1)酶在制糖工业中的应用：葡萄糖的生产绝大多数是采用α-淀粉酶将淀粉液化成糊精，再利用糖化酶生成葡萄糖.(果葡糖浆是用葡萄糖异构酶催化葡萄糖异构化生成果糖，而得到含有葡萄糖和果糖的混合糖浆。以玉米淀粉为原料，在糊化时加入耐热α-淀粉酶，采用脱支反应等手段改变淀粉原有的分子结构并重结晶，可以提高产品中抗性淀粉的含量。)2)酶在焙烤食品中的应用：(淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖氧化酶、木聚糖酶、脂酶等)使用可以增大面包体积，改善面表皮色泽，改良面粉质量，延缓陈变，提高柔软度，延长保存期限。3)酶在面条加工中的应用：(氧化酶、脂肪酶、木聚糖酶、诺帕酶、面用改良剂。)作为面用改良剂的酶制剂以转谷氨酰胺酶为主要成分，能改善面类的口感。4)酶在啤酒生产中的运用;蛋白酶可降解啤酒的蛋白质成分,防止啤酒冷浑浊,延长啤酒储藏期。举例说明酶在果蔬类食品生产中的应用1)提取果蔬汁：纤维素酶可以使果蔬中大分子纤维素降解成分子量较小的纤维二糖和葡萄糖分子，破坏植物细胞壁，使细胞内容物充分释放，提高出汁率，并提高可溶性固形物含量。2)酶在果蔬加工上的新用途：增香、除异味；提取果胶；真空或加压渗酶法处理完整果蔬；去除酚类化物；提取蔬菜汁。(例如：加入柠檬甘素脱氢酶可把柠檬苦素氧化成柠檬苦素环内酯，从而达到脱苦降苦的目的。)3)酶在葡萄酿酒中的运用;添加一定量果胶酶可以有效地分解果肉组织中的果胶物质，使果胶粘度降低，容易榨汁、过滤，从而提高出汁率和出酒率.4)控制酶的基因表达进行果蔬保鲜：利用反义RNA技术抑制ACC合成酶活力即可延缓果蔬成熟和软化。举例说明酶在食品分析中的应用。1、去除样品中的杂质，如测定果糖、多糖等。2、催化待测物形成新的产物，而这中产物更容易被定量分析，如淀粉测定。3、测定食品中酶的活性作为食品的指标。4、利用酶催