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1、第八章 酶 Chapter 6:Enzyme,6.1 概述 6.2 酶催化反应动力学 6.3 酶促褐变 6.4 酶在食品加工中的应用 6.5 小结,6.1 概述 Introduction 6.1.1 酶的化学本质 6.1.1.1 概念 酶是由生物活细胞所产生的,具有高效的催化活性和高度特异性(专一性)的蛋白质。 8.1.1.2 酶分子的特点 有单体酶、寡聚酶、多酶复合体; 酶的辅助因子 许多酶在作用时,需要一个非蛋白质组分,酶的这个非蛋白质组分称为酶的辅助因子。 即:酶的非蛋白质组分称为酶的辅助因子。 6.1.1.3 本质 具有催化作用的蛋白质;酶具有活性中心。,6.1.2 酶的专一性 酶是生
2、物催化剂,具有专一性强、催化效益高、 作用条件温和等特点。 (1)高效性 为一般催化剂的1000万倍10万亿倍。 (2)专一性 酶对底物具有高度专一性。 有键专一性 、基团专一性 、绝对专一性 、立体异构专一性 。,1.高效催化性,酶的催化效率往往比无机催化剂高107109倍,例: H2O2H2O+1/2O2,1s,1mol Fe3+, 催化分解H2O2 10 - 5mol,1mol过氧化氢酶,催化分解H2O2 10 5 mol,效率高1010倍,酶与化学催化剂具有催化剂共性:,只起催化作用,本身在反应前后不变,不改变化学反应的平衡常数,催化机理是Ea,2.高度专一性(specificity)
3、,又称特异性,表明对催化底物的选择性,按专一性由宽到窄程度,酶的专一性又分4种类型:,(1)键的专一性 (bond specificity),例如: 二肽酶 只要求底物有肽键,肽键上的R1,R2是何氨基酸,没要求,又例:糖苷酶 只要求底物有糖苷键 R1-O-R2,对R1,R2是何糖,没要求,(2)基团专一性(group specificity),除对键有要求,对键上至少一基团也有要求,对一定化学键上的反应催化,例:磷酸单酯酶水解,对R1无要求(糖,核苷),但若P上其他-OH已酯化,就会无作用,(3)绝对专一性 (absolute specificity),对底物要求特严,只对一种底物催化,例如
4、 脲酶,只催化脲分解:,2NH3+ CO2,对 等无作用,(4)立体化学专一性 (stereochemical specificity),对底物的空间结构亦高度选择,例:L-精氨酸酶,只催化L-Arg水解,对D-Arg无作用,3.催化条件温和,但酶活性易丧失,一般只需常温常压和中性pH,酶的本质是具有一定空间结构的蛋白质,在强酸、强碱或高温条件下,酶会因结构改变 而使活性部分或全部丧失,4.酶催化活性可调控,可通过抑制剂和激活剂等对酶活性严格调控,6.1.3 酶的命名与分类 酶的命名有习惯命名法、系统命名法 习惯命名法: 酶作用性质:水解、氧化还原、转移、异构化、裂解、连接酶。 作用底物:淀粉
5、、脂肪、蛋白酶 酶的来源:胃蛋白酶、胰蛋白酶、木瓜蛋白酶 系统系统命名法: 1.氧化还原、2.转移、3.水解、4.异构化、5.裂解、6.连接酶。 再根据底物的基团或键的特点又分为亚类、亚亚类 P251 表8-2,例: -淀粉酶,系统名:EC 3.2.1.1,酶的大类 1-氧化还原酶 2-转移酶 3-水解酶 4-裂合酶 5-异构酶 6-连接酶,大类中的亚类 如 水解酶中: 1-作用于酯键 2-作用于苷键 3-作用于醚键 4-作用于肽链,次亚类 酶精细作用方式,流水号,6.1.4 酶的催化理论 1、锁与钥匙学说 2、诱导契合学说 3、酶中间产物学说 E + S ES E + P,1.中间产物理论,
6、(1)活化能(actived energy),反应物分子只有吸收能量,变为活化分子, 才能发生反应,活化能Ea:,将一般分子变成活化分子需要的能量,(2)催化剂的作用,改变反应途径,Ea,反应速度,G,S,P,Ea,Ea,Ea又称能阈,无催化剂,有催化剂,1913,Michaelis-Menten中间产物理论:,酶E参予反应过程,首先E与底物(substrate)S形成,ES复合物(enzyme-substrate complex) ,称中间产物,此步Ea,ES再分解形成产物(product)P,并释放出E:,例: H2O2H2O+1/2O2,无催化 Ea=75.3kJ/mol,过氧化氢酶存在
7、,Ea=8.36 kJ/mol,Ea至1/9,2. 酶催化专一性学说,(1)锁和钥匙学说(lock-and-key model theory),Emil fischer 提出: E活性部位与S形状 相合如锁-钥匙,(2)诱导契合学说(induced-fit theory),Daniel E.等提出: S诱导出E活性 部位构象变化,E,E,S,S,ES,ES,反应速度常数,k51011倍,6.1.5 酶活力 酶活力:又称为酶活性,是指酶催化一定化学反应的能力。 酶活力用在一定条件下催化某一化学反应的反应速度。 1酶活力单位(酶国际单位IU):在25,酶的最适宜条件下,在1min内1mol的底物转
8、化为产物的酶量。 新的酶活力国际单位(Kat):在25,酶的最适宜条件下,在1秒钟内1mol的底物转化为产物的酶量 ( 1Kat = 1molS-1 = 60106IU ),6.2 酶催化反应动力学 6.2.1 酶催化反应的速度 反应速度是以单位时间内反应物或者生成物的改变量。 v = dC / dt 6.2.2 影响酶反应的因素 6.2.2.1 底物浓度的影响(P256 米氏方程) E + S ES E + P,V = vmax S / (Km+S) (米氏方程) 倒数形式:1/v =Km/Vmax 1/S + 1/Vmax 1/v Km/Vmax - 1/Km 1/Vmax 1/S,6.2
9、.2.2 酶浓度的影响 酶催化反应速度与酶的浓度成正比 v = k E 6.2.2.3 温度的影响 动物细胞酶的最适宜温度为37-50 植物细胞酶的最适宜温度为50-60及以上 V t,6.2.2.4 pH的影响 大多数酶的活力最大时最适pH在4.58 间 不同酶的最适pH是不同的。 pH影响酶活力的原因: (1) pH引起酶蛋白质变性而失活 (2) pH改变底物的电离状态 ,pH改变酶蛋白分子的电离状态 (3) pH引起酶活性部位的构象,6.2.2.5 水分活度Aw 的影响 一般酶活力随Aw的升高而增大 6.2.2.6 激活剂对酶的影响 酶的激活剂是能增强酶的催化能力的物质 酶的激活剂(活化
10、剂)多为无机离子或简单有机物。 如Cl-是唾液淀粉酶的激活剂,Mg2+是脱羧酶的激活剂。,6.2.3 酶的抑制作用和抑制剂 有的化合物及M n+ 能使酶的催化作用受到抑制,这些物质称为酶的抑制剂。 6.2.3.1 不可逆抑制作用 不能用物理方法除去抑制剂而使酶恢复活性的作用,称为酶的不可逆抑制作用 6.2.3.2 可逆抑制作用 可以用物理方法(透吸或超滤)除去抑制剂而使酶恢复活性的作用,称为酶的可逆抑制作用,可逆抑制作用可以分为3类: (1)竞争性抑制作用 有些抑制剂在结构上与天然底物相似,可以与酶的活性中心进行可逆结合,在反应中与底物竞争同一部位,称为竞争性抑制作用。 竞争性抑制作用Km及V
11、max的变化规律: Vmax不变, Km变大,且Km随着抑制剂浓度 I 的增加而增大。,(2)非竞争性抑制作用 有些抑制剂和底物可以同时结合在酶的不同部位,没有竞争作用,这种抑制作用称为非竞争性抑制作用。 非竞争性抑制作用Km及Vmax的变化规律: Km不变,Vmax变小,且Vmax随着抑制剂浓度 I 的增加而减小。,(3)反竞争性抑制作用 酶只有与底物结合后,才能与抑制剂结合,即抑制剂不妨碍酶同底物的结合,这种抑制作用称为反竞争性抑制作用。 反竞争性抑制作用Km及Vmax的变化规律: Km和Vmax都变小,且Km和Vmax都随着抑制剂浓度 I 的增加而减小。,6.3 酶促褐变 6.3.1 酶
12、促褐变的机理 6.3.1.1 酶促褐变概念: 较浅色的水果、蔬菜在受到机械性损伤(削皮、切片、压伤、虫咬、磨浆、捣碎)及处于异常环境变化(受冻、受热等),在酶促(催化)下氧化而呈褐色,称为酶促褐变。 6.3.1.2 多酚氧化酶 (酚酶) 名称 邻二酚:氧氧化还原酶(EC.1.10.3.3), 以Cu2+为辅基,以氧为受氢体, 为末端氧化酶 复合体: 酚羟化酶(phenolhydroxylase)(甲酚酶cresolase)+ 多元酚氧化酶(polyphenoloxidase) (儿茶酚酶catecholase) 最适pH7, 比较耐热, 100钝化28min 存在: 植物、果蔬的叶绿体、线粒体
13、,马铃薯块茎,分布广泛 西瓜、香瓜、桔子、柠檬无酚酶,不褐变。,6.3.1.3 底物 水果、蔬菜中底物为:一元酚类 邻二酚类(对位二酚也可) (间位二酚不作底物) 如:水果中的儿茶酚 土豆中的酪氨酸,机理 酶促褐变是酚酶催化酚类物质形成醌及其聚合物的结果。 在完整的组织中,酚类底物是同酚酶分离的,因此,褐变不会发生。 在完整的细胞中,呼吸传递系统,保持酚醌氧化还原平衡(动态平衡),当破坏细胞后,酚酶的参与,氧大量的进入,造成醌的形成,平衡受到破坏,发生醌的积累,并进一步氧化聚合成褐色色素。(类黑精) 例:在水果中,分布最广泛的酚类为儿茶酚 在儿茶酚酶作用下,氧化成邻醌,并生成羟基醌,然后聚合成
14、黑色素。,例:,实例1:土豆的褐变,实例2:含有儿茶酚水果的褐变,6.3.2 酶促褐变的控制方法 酶促褐变的三个条件,缺一不可。即:多酚类物质、酚酶、氧气。除去多酚类物质困难,不现实,一般为降低酚酶活性、驱氧。 用于食品方面主要有以下5种: (1)加热处理 在适当温度和时间,加热新鲜果蔬,可使酚酶及其它酶失活 常用的方法有:漂烫、巴氏杀菌 加工中,必须严格控制时间和温度。不彻底加热,反而促进褐变;过度则影响风味、质构。微波加热,热穿透力强,迅速均匀,不影响风味 (2)酸处理法 多数酚酶最适PH67,PH 3失活。 常用的酸有:柠檬酸、苹果酸、磷酸、抗坏血酸、混合酸。 柠檬酸可降低pH,还可络合
15、酚酶辅基Cu2+,但单独用效果不大。常与抗坏血酸、亚硫酸合用。 实践证明:0.5%柠檬酸 + 0.3%抗坏血酸效果好。 抗坏血酸还可使酚酶失活,且可耗氧。,抗坏血酸抑制酶褐变的机理,(3)亚硫酸盐类处理法 亚硫酸类是酚酶抑制剂。 常用的有: 二氧化硫 SO2 亚硫酸钠 Na2 SO 3 亚硫酸氢钠 NaH SO 3 焦亚硫酸钠 Na2 S 2 O 5 低亚硫酸钠 Na2 S 2 O 4 如:在蘑菇、马铃薯、桃、苹果等加工中,常用二氧化硫及亚硫酸盐类作护色剂。实验表明:10ppm可抑制酚酶活性,但有挥发损失,还与醛类加成等。实际应用300ppm,残留 20 ppm。 在微酸性(pH6)时,抑制酚
16、酶的效果最好。 防止原因有三:a.抑制酶活性 b.将醌还原为酚 c.与醌加成,防止聚合 (4) 驱氧 驱氧措施有: a. 涂Vc液,涂膜 b. 浸没 c. 渗入 (5) 加入络合剂,抑制激活剂。 (6) P267 5, 6 6.3.3 褐变的利用 期望的褐变:苹果酒、红茶发酵(生成茶红素)、可可粉、葡萄干、梅干、椰枣、无花果。,6.4 酶在食品加工中的应用 6.4.1 食品加工中常用的酶 P268 表8-4 食品工业应用最多的酶是第3大类水解酶 其次是第1大类氧化还原酶 再其次是第5大类异构酶 6.4.1.1 水解酶类 食品工业所用的酶制剂:多数是水解酶,主要包括糖酶、蛋白酶、脂酶。主要的糖酶
17、:淀粉酶、果胶酶、转化酶、乳糖酶、纤维素酶。 1、淀粉酶 淀粉酶可分为:淀粉酶、淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、脱支酶(异淀粉酶)。,(1)淀粉酶 为内切酶,随机水解淀粉分子内的-1,4-糖苷键。 淀粉酶 糊化淀粉-糊精、低聚糖 工业上称“液化” (,流动性) 淀粉酶从内部进行, 水解中间1,4糖甙键, 产物还原末端葡萄糖单位C1为-构型,故称“-淀粉酶” (2) -淀粉酶 -淀粉酶 糊精、低聚糖(淀粉) -麦芽糖 淀粉酶从外部进行,从非还原末端间隔一个1,4甙键进行,生成的双糖为-麦芽糖,故称为-淀粉酶,又称-淀粉酶为“糖化酶”(不能水解1,4甙键),(3)葡萄糖淀粉酶 (glucosidases)
18、作用原理 外切酶,从非还原末端水解1,4糖苷键,切下葡萄糖,也可以水解1,6、1,3糖苷键 (2) pH = 4.0 4.5 (3)温度 58 60 (4)Mn+ 重金属 Ca2+、Hg2+ 、Ag+ 、Pb2+ 抑制。 制造葡萄糖 (4)支链淀粉酶、脱支酶(异淀粉酶 isoamylase) 水解淀粉及糖原的1,6糖苷键将支链剪下。 产物:直链淀粉、糊精;pH5.6 7.2; 温度 45 50; Mn+: Mg2+ 、Ca2+ 激活作用。 Hg2+ 、Cu2+ 、Fe2+ 、 Al3+ 抑制作用。,-淀粉酶,-淀粉酶,-淀粉酶,-淀粉酶,葡萄糖淀粉酶,支链淀粉酶,(5) 葡萄糖异构酶(E.C.
19、5.3.1.5) 葡萄糖E 果糖; pH6.5;(3) 温度 T 75; Mn+ : Co2+ 、Mg2+ 、( Mn+)激活;Fe2+、Cu2+、Zn2+、Ca2+ 、Al3+、Ni2+抑制。作用:制造果葡糖浆 (6)葡聚糖酶 内切酶 麦芽,大麦葡聚糖酶低聚糖 改良麦芽汁 PH=57 T=5060 2、纤维素酶 (1)水解1.4糖苷键 (2)PH45 (3)T = 5055 (3)作用:提高原料利用率,提高出酒率,与果胶酶合用澄清果汁,3、果胶酶 (Pectic enzymes) (1)存在 高等植物、微生物 (2)类型 果胶酯酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶裂解酶 (3)果胶酯酶(果胶甲酯酶) 果
20、胶 果胶基水解酶 EC 3.1.1.11 存在:高等植物、细菌、真菌 (4)聚半乳糖醛酸酶 聚1,4半乳糖醛酸苷基水解酶,EC 3.2.1.15 分内切酶和外切酶 存在:植物、真菌、细菌, 果胶酶(pectic enzyme),果胶是聚半乳糖醛酸,约2/3的羧基已与甲醇成酯,果胶酯酶(pectin esterase),除去甲氧基,聚半乳糖醛酸酶,水解果胶链中的-1,4-糖苷键,果胶裂解酶(pectin lyase),在半乳糖醛酸C4和C5处,通过氢的转消除作用,将半乳糖醛酸链的糖苷键裂解,此酶是内切酶,属第4大类裂解酶,4,5,(5)果胶裂解酶 (Pectin lyases) 聚(1,4-丰乳
21、糖醛酸苷)裂解酶,EC 4.2.2.2 存在: 黑曲霉 、米根霉 (6)对果蔬质构的影响 果胶物质是植物细胞的胞间层的主要成分,其聚合度及酯化度的改变会影响其质构,使组织软化。 在贮藏及运输中应避免伤、烂。 (7)应用 澄清果汁:提高内源酶活力、加外源酶 澄清果酒:以提高出汁率、澄清效果 控制果汁浑浊型果汁的浑浊度,维持悬浮颗粒的稳定性 柑桔瓤瓣的分离 提取植物蛋白质,用果胶酶处理,Pro得率,4、蛋白酶(protease) 蛋白酶是生物体系中含量较多的一种酶,也是食品工业中较重要的一类酶。 分类 按作用方式 内肽酶(肽链内切酶) 外肽酶(肽链端解酶,又可分为氨肽酶、羧肽酶) 按适宜pH不同
22、酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶 根据来源 动物蛋白酶、 植物蛋白酶、 微生物蛋白酶 根据活性中心的化学性质,按作用机制 A. 丝氨酸蛋白酶 B. 巯基蛋白酶(半胱氨酸蛋白酶) C. 金属蛋白酶 D. 天冬氨酸蛋白酶(酸性蛋白酶),(1)酸性蛋白酶 采用黑曲霉3.4310菌株,发酵、提取、精制。 产物小肽氨基酸 pH2.54 T40 Mn2+ 、Ca2+ 、Mg2+ 激活。 Cu2+ 、Hg2+ 、Al3+ 抑制。 应用: 啤酒、果酒澄清。 动、植物蛋白质水解营养液,(2)中性蛋白酶(E.C.34.21.14) AS1398枯草芽孢杆菌 pH68 T = 37 Mn+ Mn2+ 、Ca2+
23、+ 、Mg2+ 激活。 Cu2+ 、Hg2+ 、Al3+ 抑制。 (3) 碱性蛋白酶 枯草芽孢杆菌 pH1011(812) T=4050(2065) M n+ Mn2+ 、Ca2+ 激活。 Cu2+ 、Mg2+ 抑制。,(4) 木瓜蛋白酶(E.C.3.4.22.2)木瓜胶乳中 pH5 7 (3 9) T = 10 90 (热稳定性较高) 60 75 (最适) 应用: 水解原料蛋白质、肉的嫩化剂,啤酒的澄清。 使用方便,价格便宜。,5、脂酶 (lipases) (1) 中性脂肪酶(EC.3.1.1.3) A.作用方式: 作用于油/水界面的脂分子 B. 产物 脂肪酸 甘油双酯(Sn1,2; Sn2
24、,3), 甘油单酯(Sn2),甘油 C. 热稳定性 短时4042, 长时3840 D. pH77.5 EMn+ 激活作用: Ca2+、 Sr2+ (锶)、胆酸盐。 抑制作用: Cu2+ 、Fe3+ 、F、脂肪酸。 F不利作用 水解酸败、且促进氧化酸败 如:牛奶、奶油、干果产生不良风味。牛乳ADV(酸度值)5,陈腐味 G有利作用: 当ADV1.5,牛乳 良好风味, 当ADV2.5,干酪 良好风味 改进脂肪质量,产生特殊风味,生产风味物,生产乳化剂(利用酯酶的专一性) (2) 胰脂酶(脂酶的专一性) 仅水解三酰基甘油的1.3位置的酯键。,6.4.1.2 氧化还原酶类 1、脂肪氧合酶 (Lipoxy
25、genases) (1)系统名称:亚油酸:氧-氧化还原酶;EC 1.13.11.12 (顺,顺一1,4一戊二烯) (2)作用底物是:含顺戊二烯的脂肪 如亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸 (3)产物及适宜pH 使不饱和脂肪酸生成氢过氧化物。适宜pH值:78 (4)对食品质量的影响 有益功能: a.小麦粉、大豆粉的漂白 活性大豆粉中含脂肪氧合酶、催化胡萝卜素降解而使面粉漂白 b.在制作面团过程中形成二硫键 面筋网络形成更好,改善面包等产品质量 有害作用: a. 破坏叶绿素和胡萝卜素 b. 产生氧化性不良风味,具有青草味 c. 使维生素、蛋白质被氧化破坏 d. 必需脂肪酸被氧化破坏 是导致青刀豆和甜玉米产
26、生不良风味的主要酶种 (5) 控制方法: 热处理 如大豆 80100C . 10min,2、 过氧化物酶 (Peroxidases) (1)存在 高等植物、牛奶、动物组织 (2)结构 含有一个血色素作为辅基 (3)催化反应 ROOH + AH2 ROH + H2O + A AH2是电子供体 如:Vc、酚、胺类等 (4)特性 A 具有很高的耐热性 B 酶活力测定作用 还原剂被氧化后产生颜色,可用比色法测定过氧化物酶活性。简易、灵敏 可作为考察热烫处理是否充分的指示酶。 C 过氧化物酶活力的变化与一些果蔬的成熟和衰老有关 D 催化Vc氧化、破坏Vc的生理功能 E 催化不饱和脂肪酸过氧化物裂解产生不
27、良气味的羟基化合物 F 催化类胡萝卜素漂白、花青素脱色,8.4.2 酶在食品加工中的应用 8.4.2.1 酶在淀粉加工中的应用 应用糖酶生产淀粉糖桨、饴糖、葡萄糖、果糖、果葡糖桨、环糊精,-淀粉酶,葡萄糖淀粉酶,固定化葡萄糖异构酶柱,果糖 42% 葡萄糖 52%,沸石分子筛层析柱,果糖 91% 葡萄糖 8%,产品属淀粉糖,甜度高,成本低,代替蔗糖,此为酶工程在食品工业的最成功应用,另外,还利用糖酶去淀粉浑浊,提高啤酒澄清度,6.4.2.2 酶在乳品加工中的应用 凝乳酶用于制造干酪 P278 乳糖酶用于分解牛奶中的乳糖 过氧化氢酶用于消毒牛奶 溶菌酶用于防腐,添加于奶粉防止婴儿肠道感染 脂肪酶可
28、以增加干酪和黄油的香味,乳品工业,干酪生产,经切块,压,热,熟化,世界生产干酪用牛奶108 t/yr,占牛奶总产1/4,凝乳酶过去取自小牛,每年为此宰杀小牛4107头,现在大多已为微生物酶代替,先是日本发现,微生物凝乳酶,缺点:Pr水解产生苦肽,如今用基因工程将牛凝乳酶原基因植入大肠杆菌,获成功,可大量生产真正凝乳酶,分解乳糖,牛奶含乳糖4.5,乳糖不耐症,牛奶,脱乳糖奶,黑曲霉乳糖酶柱,水果加工, 果汁加工,用果胶酶出汁率,滤速,澄清度, 罐头加工,桃罐头加花青素酶,可脱去产生的颜色,橘子罐头用纤维素酶,半纤维素酶,果胶酶,除橘瓣囊衣,6.4.2.3 酶在水果加工中的应用 果胶酶在果汁加工中
29、应用可以促进果汁澄清,提高果汁产率。 在制作柑橘罐头时,用(半)纤维素酶、果胶酶,可以从柑橘瓣上除去囊衣。 用柚苷酶处理橘汁可以除去有苦味的柚苷。, 啤酒,E:来自大麦芽,此过程为节省麦芽,以辅料:,大米,玉米等代替部分麦芽,补充呼吸对淀粉的消耗,但引起酶力不足,可加淀粉酶,蛋白酶,-葡聚糖酶,发酵度,糖化时间,巴氏杀菌前,加蛋白酶,可防啤酒浑浊,白酒 以糖化酶代麸曲,出酒率27,果酒 用果胶酶,蛋白酶,改善压榨过滤, 澄清度,6.4.2.4 酶在酒类加工中的应用 用淀粉酶、蛋白酶可以增加发酵度,减少糖化时间。用蛋白酶处理啤酒,防止浑浊。用糖化酶部分代替酒曲处理,可以提高出酒率。果酒生产中应用
30、复合酶可以提高出酒率,有利过滤和澄清,提高产品质量。,6.4.2.5 酶在肉、蛋、鱼加工中的应用 蛋白酶可以作为肌肉嫩化剂, 用蛋白酶水解废弃的血、杂鱼、肉,开发蛋白质资源 用葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶共同处理蛋中的葡萄糖,消除蛋产品干制时的褐变。,肉的嫩化,牛肉、老畜禽肉中,结缔组织和肌纤维中,胶原蛋白(为纤维蛋白)耐热交联键多,机械强度高(幼畜禽不耐热交联键多),烹煮软化难,口感粗糙,嚼不烂,(木瓜蛋白酶,菠萝蛋白酶等)可予嫩化,用蛋白酶,酶涂抹肉片,酶液浸肉,宰杀前肌注酶液,转化废弃蛋白,杂鱼、动物血、碎肉用蛋白酶水解,浓缩干燥,得可溶蛋白粉,作蛋白饮料、饲料,开发Pr资源,嫩化方法,6.
31、4.2.6 酶在烘烤食品加工中的应用 添加-淀粉酶,可以防止糕点老化 添加脂肪氧化酶,可以提高面筋筋力,增大面包体积。 6.4.2.7 酶在食品添加剂制造中的应用 酶在食品添加剂制造中的应用广泛:乳化剂、增稠剂、酸味剂、鲜味剂、甜味剂、强化剂、低聚糖,6.4.2.8 酶在食品保鲜方面的应用 1、葡萄糖氧化酶 葡萄糖氧化酶可以用于密封容器中除去氧气,防止食品氧化,起到保鲜作用。 用葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶共同处理蛋中的葡萄糖,消除蛋产品干制时的褐变。 2、溶菌酶 用于防腐保鲜,添加于奶粉防止婴儿肠道感染 作用于细胞壁肽多糖的-1,4糖苷键,破坏细菌的细胞壁,使细菌溶解死亡,达到保鲜目的。 6.4
32、.2.9 酶在食物解毒方面的应用 酶将食物的有毒成分分解为无毒化合物。P281 表8-5,6.4.3 酶在食品分析方面的应用 酶分析包括两个方面: 一是以酶为分析对象的分析,即“酶活力测定” 另一种是以酶为分析工具或分析试剂的分析,即酶法分析二者的测定原理和方法都是以酶能专一、高效催化化学反应为基础。通过酶反应速度的测定而检知相应物质的含量。 酶法分析的对象可以是酶的底物、辅酶、活化剂、抑制剂。 通过控制条件,分别使底物、辅酶、活化剂、抑制剂的浓度在酶反应中起决定反应速度的主导作用。根据测定酶反应速度及与它们间确定的比例关系可求知它们的浓度。 (一)被测物是酶的底物 (二)被测物是辅酶 (三)
33、 被测物是激活剂 (四)被测物是抑制剂 (五)固定化酶分析应用 如固定化酶柱、酶电极、含酶薄片、酶管感应分析器。,6.4.4 酶在食品废弃物处理方面的应用 食品废弃物经过加工、综合利用,可以变废为宝,减少环境污染。 如:柑橘皮渣,通过酶解可以制作全果饮料。 水产品加工废弃物,通过酶解可以制作蛋白质饮料,调味料 畜禽产品加工废弃物,通过酶解可以制作动物蛋白质,调味料,阅读材料: 酶的固定化 1.意义及概念 (1)意义 A. 提高酶的稳定性 B. 回收酶、降低成本,利于连续化生产。 C. 提高产物纯度(二者混在一起) (2)概念 将酶与水不溶性载体结合,制备固定化酶的过程称为酶的固定化。 固定在水
34、不溶性载体上,并在一定的空间范围内进行催化反应的酶,称为固定化酶。,2.固定化酶的制备方法,(1) 物理吸附,将酶吸附在Al2O3,皂土,纤 维素等材料的载体上,结合力较弱,易脱附,(2) 截留,将酶截留在天然或合成的 聚合物中,例:截留于凝胶网格中,(3) 微胶囊包埋,壁材:硝酸纤维等,只适Mr较小底物,(4) 离子结合,带电的酶分子在离子交换 树脂载体上交换吸附,(5) 交联,用双官能团试剂(例: 戊二醛)使E交联,(6) 共价结合,通过试剂使E上游离 -NH2or-COOH共价结 合于载体,固定化酶反应系统:, 搅拌槽法,将固定化酶及底物溶液放到反应槽中搅拌,反应毕用过滤等方法将二者分开
35、, 柱层析法,将固定化酶装柱,使底物溶液 流经酶柱,酶即催化底物反应,E,S,P, 酶膜反应器法,UF,反应釜,泵,3.固定化酶的性质 游离酶经固化后,可能引起酶性质的改变: 酶分子构象的改变 微环境的影响 底物在载体和溶液间存在分配效应、扩散效应 温度、pH可影响固定化酶的活力。 固定化后,酶的稳定性发生改变,有的变得更稳定,有的变得不稳定,有的不改变。,4. 应用 固定化酶使酶与产物分离,提高产物纯度。 固定化酶可连续使用,适合于规模化工业化生产。 食品工业应用实例: (1)固定化葡萄糖异构酶 将葡萄糖异构成果糖,可将玉米淀粉水解成葡萄糖后,再异构成高果糖玉米糖浆。 (2)固定化木瓜蛋白酶处理啤酒,防止混浊。 (3)固定果胶酶用于澄清果汁 (4)固定柚苷酶用于柑汁脱苦 (5)固定化酶法生产二肽甜味剂 (6)固定化磷酸二酯酶与AMP脱氨酶生产5肌苷酸。 (7)DL氨基酸的光学拆分合成氨基酸 (8) 面粉中的应用 (9)食品分析 应用酶电极测定氨基酸、乳酸、甲酸、乙醇,
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