第6章食品工业中应用的酶(酯酶、多酚.ppt

1、第6章食品工业应用的酶催化剂、6.3.1烯醇化酶的定义、来源及分类、RORH2O RHROH酯类化合物酸醇甘油三酸酯H2O甘油二酯(或单硬脂酸甘油酯脂或甘油酯)脂肪酸、烯醇化酶和脂肪酶是同一含义吗？ 是酶催化剂吗？ 酶催化剂、6.3史黛拉酶、esterase是催化酯类化合物类中酯类化合物键开裂的酶催化剂类，反应可逆。 在水解作用的情况下，生成物为酸和醇类合成时，酸的羟基化学基和醇的羟基化学基进行缩合脱水，生成酯类化合物类及其香味物质。 也称为RORH2O ROHROH酯类化合物酸醇、脂肪酶(Lipase，EC 3.1.1.3)、甘油酯水解作用酶催化剂、脂肪酶，是史黛拉酶的一种，催化甘油三酸酯的

2、水解作用生成二甘油酯或单甘油酯或甘油酯。 源于史黛拉酶的分布，而酶是广泛分布于植物、动物和微生物中的动物胰腺史黛拉酶和微生物史黛拉酶是酶的主要来源。 主要为真菌，12属233种。 其次是细菌史黛拉酶被商品化为生物催化剂，在食品、压电石英药物、化工等领域发挥着越来越重要的作用。 羧酸酯类化合物水解作用酶催化剂、脂肪酶、磷酸酯类化合物水解作用酶催化剂应用最广泛，羧酸酯类化合物类(E.C.3.1.1 )磷酸单酯(E.C.3.1.3 )磷酸二酯(e.c.3 )、来源分类、植物来源酯对有机磷化合物的作用、a类b类c类、非特异性酶催化剂例如羧酸酯类化合物水解作用酶催化剂作为以脂肪族和芳香族醇的羧酸酯类化合

3、物为基质的酶催化剂作用于冰乙酸乙酯、丁酸乙酯、甘油三酯，另外，乙酸酯水解酶是以乙酸酯为基质的酶，如乙酸乙酯或乙酸苯酯根据酶催化剂对基质的特性，分为非专一性和专一性，对本酯类化合物水解作用酶催化剂进行总称。 分醇专一性和酸专一性醇可以是一元醇或多元醇、脂肪醇或芳香族醇的专一性史黛拉酶； 酸可以是有机酸也可以是无机酸。 例如，羧酸酯类化合物水解作用酶催化剂有磷酸脂肪酶、绿色素酶催化剂、乙酰胆碱酯酶、果胶史黛拉酶等。 6.3.2.1酯类化合物化作用下的史黛拉酶催化特性，无极性溶剂适用于酯类化合物化合成，控制酯类化合物化体系中的水分含量，有利于向合成方向进行，同时，保持微量的水也是促进酶活力的条件之一

4、，绝对无水条件下的合成反应一般不能进行。 迅速移动反应生成物促进了酯类化合物化反应的持续进行。6.3.2史黛拉酶的催化特性、6.3.2.2脂肪酶的催化特性、脂肪酶的天然基质不溶于水，脂肪酶作为水解作用酶催化剂作用于乳化的脂肪酶，脂肪与水的界面为酶催化剂作用的部位。 在100ml三油酸酯类化合物乳浊液中的界面面积为1052，胰蛋白酶作用于不溶解甘油三酸酯时，酶活力与乳化液界面面积的关系为b三丁基o三油酸酯类化合物，酶促反应速度为酶基质配合物浓度的函数，脂肪酶反应体系中酶基质配合物的生成是酶吸附在基质与溶剂的界面上的结果，而不是酶分子键基质的结果。 随着界面面积的增加，更多的脂肪酶分子离开水相，开

5、始撕裂界面的甘油三酸酯。 如果界面面积为容纳所有脂肪酶分子的一盏茶大小，则进一步的增加不会影响脂肪酶的活性。脂肪酶催化反应条件、脂肪酶催化反应最佳pH值和最适温度随底物、脂肪酶纯度、缓冲液和测定方法的不同而略有变化。 大多数脂肪酶的最佳pH为盐化学基范围，即pH89，而一些脂肪酶为酸性的最佳pH，例如胰蛋白酶的最佳pH为89。 但由于基质、盐、乳化剂的影响，最佳pH值降低到67。 微生物脂肪酶的最佳pH值有很大差异，它们的范围为5.68.5。 盐可影响脂肪酶作用，而胆酸类盐等有乳化作用的盐可增强脂肪酶活力。 重金属的盐类确实确实能抑制脂肪酶的活力。 氯化纳金属钍对猪胰脂酶催化剂的作用是必要的。

6、 NaCl的浓度增加到7mmol/L时，酶催化剂的活性达到最高值，超过该浓度时，酶催化剂的活性开始降低。钙元素络离子能激活多种脂肪酶的作用，提高胰蛋白酶的热安定性。6.3.2.3磷酸脂肪酶的催化特性、酶催化剂A1水解作用第一位健、酶催化剂A2水解作用第二位健、酶催化剂c水解作用第三位健、酶催化剂d水解第四位健。 6.4多酚氧化酶、多酚氧化酶(对苯二酚：氧氧化还原酶； E1，10，3，1 )广泛分布于植物界乃至动物界，由于其检测方便，是最初研究的几种酶催化剂之一。 引起食品酶催化剂褐变的主要酶催化剂类，果蔬食品在加工和贮藏过程中有褐变反应，但褐变的原因有非酶催化剂性和酶催化剂性，由于多酚氧化酶是

7、引起食品酶催化剂褐变的主要酶催化剂类，因此研究多酚氧化酶的特性对食品加工和保存技术的制定具有非常重要的意义。 有害：新鲜、冷冻、干燥、罐装产品褐变。 有利：红茶生产、黑葡萄干生产等三大要素：基质、O2、酶催化剂、6.4.1多酚氧化酶在自然段的分布；(1)广泛存在于自然段，植物、微生物及动物器官。 根据植物品种的不同，含量会有很大变化。 蔬果中油橄榄含量最高。 (2)PPO在植物细胞球中的分布取决于品种和年龄，对果蔬还取决于成熟度，例如马铃薯、芽根幼叶成熟叶、茎叶。 (3)PPO在蔬果的部分含量上有很大差异。 很多水果中PPO以结合态形式存在。 葡萄皮中PPO活力高，葡萄成熟时PPO活力下降幅度

8、最大。6.4.2 PPO催化的反应及其作用基质、6.4.2.1催化反应：两反应均需要分子氧参与(1)单酚羟基化学基化：蘑菇单酚。 (2)对苯二酚氧化，生成邻苯二酚。 作为多酚氧化酶催化剂氧化反应最初的生成物的邻醌继续相互作用生成高分子量多聚体。 与氨基酸和蛋白质发生作用生成高分子络合物。 氧化其氧化还原电势低的化合物，在生成无色化合物中导致褐色素的生成，反应产物为无色，为6.4.2.2作用基质，(1)蔬果中的4种儿茶素3，4 -二羟基肉桂酸酯类化合物3，4 -二羟基苯基丙氨酸，(2) 特征PPO的最佳底物在酶催化剂和云同步中不存在的PPO在残奥位具有大于CH3的取代化学基，一元酚的羟基化学基化

9、，即PPO只能催化底物具有特异性要求。 不同品种的水果蔬菜在同一品种的不同部位PPO具有不同的基质特性。 PPO在植物幼年期及生长旺盛期活性最高。 分析了6.4.3 pH对多酚氧化酶活力的影响，分析了P135表6-13，得出了什么样的结论？PPO的最佳pH4-7之间的变动。 根据种类、品种、同一蔬果部位的不同，pH也不同。 提取和分离酶催化剂的方法也会影响最佳pH值。 测定酶活力时，所采用的基质和缓冲液会影响酶催化剂最佳pH值。 在某些情况下，除了最佳pH，PPO还具有第二个最佳pH。 6.4.4温度对多酚氧化酶活性的影响，酶活力的最适温度逐渐上升降低，例如桃中的PPO从3开始温度上升，37变

10、为最高，然后降低。 不同基质表现出不同的PPO酶活力最适温度：例如木薯，基质为儿茶素，最适温度22基质为炼焦酚，最适温度为1535，直线上升。 热失活温度70-90/短时间。 低温状态下的酶催化剂失活是可逆的。 微量的多酚氧化酶也会引起果蔬褐变，速冻食品生产需要热处理。 6.4.5多酚氧化酶抑制效果，酵素的褐変三要素：酶催化剂、基质、O2。 柑橘榨汁后为什么难以褐变(1)抑制酶催化剂：以PPO铜为辅助化学基的金属蛋白、抗坏血酸、柠檬酸、EDTA、果胶、氰化物等的金属螯合物。 (2)偏向于与酶催化剂催化生成的反应生成物作用，与邻苯二酚氧化物醌作用的还原剂，如琥珀酸、SO2、亚硫酸盐。 醌偶联剂：

11、与醌作用，偏向于稳定的无色化合物，如半胱氨酸、谷胱甘肽、SO2、亚硫酸盐。 (3)去除酶催化剂作用的底物，与酚类底物起作用的化合物： PVPP (聚乙烯吡咯烷酮)与酚强烈结合，去除底物。(生产无甲醛啤酒)阻氧，(4)电熨斗处理(阻酶催化剂)，6.4.6光强和多酚氧化酶活性，多酚氧化酶属于植物体内末端氧化酶系统，光照明显促进了该酶活力。 不同光照条件下海带体内酚类化合物含量的结果表明，在01200 Lx (照明度)之间，PPO随光照强度的增加呈上升趋势。 玫瑰组织培养的研究采用不同的遮光处理(对照、单层膜、双层膜)，结果也同样证明在一定的照度变化幅度内，PPO活性和接种后的褐变率随光强的增加而升

12、高。 6.4.7多酚氧化酶活化剂、多酚氧化酶的作用会导致食品褐变。 防止有日子、食品因酶催化剂而发生褐变是重要的研究课题。 食品界对多酚氧化酶的阻化剂进行了很多研究，但对其活性剂的理解相对较少。SDS (十二烷基磺酸钠金属钍)等阴络离子洗涤剂，能有效活化多酚氧化酶。 用PVP (聚维生素羧酸)处理苹果的话，果皮的多酚氧化酶失活，用SDS处理的话，失活的酶催化剂可以活性化。 SDS可以活化粗提取液中潜在形式存在的多酚氧化酶。 如果用酸或尿素短时间处理葡萄中的多酚氧化酶，可以使酶催化剂可逆地活性化，如果用酸处理的作用时间长，酶催化剂就会不可逆地活性化。 另外，Cu2和基质3，4 -二羟基苯丙氨酸对

13、于果蔬来源的多酚氧化酶也有激活作用。 6.5葡萄糖氧化酶(GOD )、葡萄糖氧化物、简称GOD、-D-葡萄糖：氧氧化还原酶； EC1.1.3.4 )是一种好氧黄素脱氢酶，能特异性氧化-D-葡萄糖与葡糖酸内酯过氧化氢。 葡萄糖氧化酶的催化反应： o2h2o 2，1928年Muller首先从曲霉的无细胞球提取液中发现葡萄糖氧化酶。 然后，Kusai等人、Pazur、Swobod-da等人分别从青霉素(P.Variable )和曲霉素中提纯葡萄糖氧化酶。 黑曲霉和点青霉等其他霉菌也产生葡萄糖氧化酶，但是在高等植物和动物的体内没有发现葡萄糖氧化酶。 葡萄糖氧化酶，现在从多种材料中提取、纯化并结晶，广泛

14、应用于食品、压电石英药、临床化学和分析化学等多个领域。 6.5.1葡萄糖氧化酶的催化专一性、葡萄糖氧化酶和其他许多酶催化剂一样，专一性非常严格。 对d-吡喃糖显示高专一性。 葡萄糖氧化酶基质分子C(1)上的羟基化学基在酶催化剂的催化作用中起重要作用，羟基化学基位于-位时的酶催化剂活性比位于-位时约高160倍。 基质分子任一点变化时，其氧化速度显着降低。 表7-14葡萄糖氧化酶的基质专一性、6.5.2葡萄糖氧化酶的分子组成及其作用机制、葡萄糖氧化酶以黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD )作为辅助化学基，每克的酶催化剂含有2克的分子FAD，由来不同，其分子量也不同。 目前，葡萄糖氧化酶的工业酶制剂主要来自

15、曲霉，因此曲霉葡萄糖氧化酶是这类酶催化剂中研究最透彻的一种。 黑曲霉葡萄糖氧化酶的分子量为16万左右。 实验数据表明，葡萄糖氧化酶催化的反应速度还取决于O2和葡萄糖浓度，反应随大头针的反应历程，可以用以下格拉夫表示： p141图6-7， 图中g和l分别表示-D-葡萄糖和-D-葡糖酸内酯的氧化酶催化剂EFAD作为黄素脱氢酶从-D-葡萄糖分子取出2个氢原子，与还原酶催化剂EFADH2形成-D-葡糖酸内酯，-D-葡糖酸内酯非酶催化剂水解作用而成为D-葡萄糖酸，同时成为还原状态反应体系中存在过氧化氢酶时，H2O2被H2O和O2催化分解。 6.5.3 pH对葡萄糖氧化酶作用的影响，葡萄糖氧化酶的最佳pH

16、为5.6，在pH3.5pH6.5之间维持了良好的稳定性。 结晶化酶催化剂在ph3.57.6、40时是稳定的。在不存在保护剂的情况下，pH大于8.0或小于2.0的酶催化剂迅速失活。 酶催化剂的基质起到稳定酶催化剂的作用，例如，在pH8.1和葡萄糖不存在的条件下，10分钟内酶活力丢失90%，而在相同的pH和葡萄糖存在的条件下，40分钟内酶活力仅丢失20%。 在实际工作中的特定环境下，低pH时也可以使用葡萄糖氧化酶。 在这种环境下，葡萄糖氧化酶的反应速度慢，但能发挥催化作用。 表7-15葡萄糖氧化酶的相对稳定性、6.5.4温度对葡萄糖氧化酶作用的影响、葡萄糖氧化酶的作用温度范围宽，最佳作用温度为30

17、50，在低温下具有良好的稳定性。 葡萄糖氧化酶的催化反应需要氧的参与，反应温度变化时反应体系中的氧浓度变化，对酶活力有影响。 温度上升时，反应体系中的氧的溶解度降低，温度上升对酶促反应速度的影响被抵消。 6.5.5葡萄糖氧化酶的阻化剂、葡萄糖氧化酶的阻化剂、Cu2和其他巯基化学基(-SH )鳌合剂。 由于甘露糖、果聚糖和d阿拉伯糖对葡萄糖氧化酶有较明显的竞争抑制作用，因此不宜与其结合使用。 氰化物和一氧化碳对酶催化剂没有抑制作用。 6.5.6葡萄糖氧化酶在食品加工上的应用，归纳葡萄糖氧化酶的作用，一个是脱葡萄糖，二个是脱氧，三个是杀菌，四个是葡萄糖含量的测定。 6.5.6.1蛋类食品的脱糖保鲜

18、，由于鸡蛋清含有0.5%0.6%的葡萄糖，在蛋类产品的加工与储藏过程中，容易发生葡萄糖分子中的羰基化学基与蛋白质分子的氨基化学基结合生成黑蛋白的美拉德反应。 美拉德反应不仅使食品中的葡萄糖和游离氨基化学基消失，而且使食品褐变，营养损失及风味发生变化，并产生有毒物质。 在蛋制品加工中先进行蛋清的脱糖处理，防止食品氧化引起的品质降低和变质的情况较多。 用葡萄糖氧化酶的过氧化氢酶体系将还原糖分子上的醛化学基转换成羧基化学基，来除去美拉德反应中的生成物之一的还原糖。 由于反应需要不断地供给氧，使用葡萄糖氧化酶进行脱糖时分开加入适量的H2O2溶液，和葡萄糖氧化酶一起使用的过氧化氢酶分解H2O2，可以补充反应所需的氧。 另外，适当降低反应温