食品酶学期末复习提纲

食品酶学

1、酶的特性及其对食品科学的重要性

⑴酶的一般特性：酶的催化效率高、酶作用的专一性、大多数酶的化学本质是蛋白质

⑵酶对食品科学的重要性：

①酶对食品加工和保藏的重要性：；例如葡萄糖氧化酶作为除氧剂普遍应用于食品保鲜及

包装中，延长食品保质期。

②酶对食品安全的重要性：利用酶的作用去除食品中的毒素，

③酶对食品营养的重要性：利用酶作用去除食品中的抗营养素，提高食品的营养价值

④酶对食品分析的重要性：酶法分析具有准确、快速、专一性和灵敏性强等特点，其中最大优点就是酶的催化专一性强

⑤酶与食品生物技术：酶工程的主要研究内容是把游离酶固定化，然后直接应用于食品生产过程中物质的转化。

2名词解释

1、酶：

2、胞外酶：

3、胞内酶：

4、多酶体系：

5、同功酶：

6、酶活力单位：

7、酶原：

3、酶的发酵生产对培养基的要求

⑴碳源：①产酶微生物大部分利用的是有机碳，如麸皮、玉米等②不同微生物所需的碳源不同，因此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

⑵氮源：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

⑶碳氮比：①在微生物酶生产培养中碳氮比是随生产的酶类、生产菌株的性质和培养阶段的不同而改变的。②发酵时，不同发酵阶段要求的碳氮比也是不同的。

⑷无机盐：微生物酶生产和其他微生物产品生产一样，培养基中需要有磷酸盐及硫、钾、钠、钙、镁等元素存在。

⑸生长因子：微生物需要一些微量的像维生素一类的物质，才能正常生长发育

⑹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，这类物质称为产酶促进剂。包括诱导物与表面活性剂。

4、分离纯化酶有哪些?根据什么?

根据酶和杂蛋白的性质差异，它们的分离方法可分为：

⑴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

⑵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

⑶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

⑷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

⑸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

5、酶分子修饰的方法和意义

酶分子修饰：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。酶分子修饰的方法:对酶分子的修饰方法分为化学法、生物法、和物理法。

化学法可分为金属离子置换法、大分子修饰法、肽链有限水解法、蛋白侧链基团的小分子修饰法等。生物法是通过基因工程的手段改变蛋白质，即基于核算水平对蛋白质进行改造，利用基因操作技术对DNA或mRNA进行改造和修饰，以期获得化学结构更为合理的蛋白质。物理法的特点是不改变酶的组成和基团，酶分子的共价键不发生变化。

意义：（1）提高酶的活力，(2)增强酶的稳定性活力稳定性和热稳定性（3）降低或消除酶的抗原性（4）研究和了解酶分子中主链侧链组成单位金属离子和各种物理因素对酶分子空间构象的影响

6、酶的动力学研究包括哪些内容？以L-B图表示竞争性抑制，非竞争性抑制及反竞争性抑制的区别。

研究内容：底物浓度、抑制剂、温度、PH和激活剂等因素对酶促反应速度的影响。

竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制

7、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

含义：米氏常数Km值是当酶促反应速度达到最大反应速度的一半时的底物浓度。

应用价值：①Km是酶的一个特征性常数，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；

③Km可以作为酶和底物结合紧密程度的一个度量指标，用来表示酶与底物结

合的亲和力大小；

④如果已知某个酶的Km值，就可以计算出在某一个底物浓度条件下，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。

可逆抑制与不可逆抑制的区别：

鉴别可逆抑制作用和不可逆抑制作用，除了用透析、超滤和凝胶过滤等物理方法能否除去抑制剂来判断外，还可采用化学动力学的方法来区分。

（一）曲线1，无抑制剂；曲线2，不可逆抑制剂；曲线3，可逆抑制剂

在测定酶活力的系统中加入一定量的抑制剂，然后测定不同酶浓度条件下的酶促反应初

速度，以酶促反应初速度对酶浓度作图。在测定酶活力的系统中不加抑制剂时，以酶促反应初速度对酶浓度作图得到如图1曲线1所示的一条通过原点的直线；当测定酶活力的系统中加入一定量的不可逆抑制剂时，由于抑制剂会使一定量的酶失活，因此只有加入的酶量大于不可逆抑制剂的量时，才表现出酶活力。

以酶促反应初速度对酶浓度作图得到如图1曲线2所示的一条与曲线1平行的相交于横坐标正侧的直线，所以不可逆抑制剂的作用相当于把原点向右移动；当测定酶活力的系统中加入一定量的可逆抑制剂时，由于抑制剂的量是恒定的，因此以酶促反应初速度对酶浓度作图得到如图1曲线3所示的一条通过原点，但斜率较低于曲线1的直线。

8、固定化酶的优点和应用实例

优点：⑴同一批固定化酶在工艺流程中重复多次使用

⑵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

⑶稳定性显著提高

⑷可长期使用，并可预测衰变的速度

⑸提取了研究酶动力学的良好模型

应用实例：包埋法

①配成一定浓度的酶溶液和一定浓度的海藻酸钠，配成2%-3%海藻酸钠溶液；

②配制一定浓度0.3%-1.0%CaCl2溶液，最后将以上两种溶液混合配制形成海藻酸钙。

9、酶被固定化后的理化性质的变化，对工业应用的利弊。

（1）固定化酶的形状

固定化酶的形式多样，依不同用途有颗粒、线条、薄膜和酶管等形状。

（2）固定化酶的性质

酶在水溶液中以自由的游离状态存在，但是固定后酶分子便从游离的状态变为牢固地结合于载体的状态，其结果往往引起酶的性质的改变。

（3）酶活力

固定化酶的活力在多数情况下比天然酶的活力低；也有在个别情况下，酶经固定化后其活力升高

（4）固定化酶的稳定性

（a）操作稳定性（b）贮藏稳定性

（c）热稳定性（d）对蛋白酶的稳定性（e）酸碱稳定性

(5)固定化酶的反应特性

（a）底物特异性（b）反应的最适pH （c）反应的最适温度（d）最大反应速度

对工业应用的利弊：

优点：

①无需进行酶的分离和纯化，减少酶的活力损失，同时大大降低了成本；

②可进行多酶反应，且不需添加辅助因子，固定化细胞不仅可以作为单一的酶发挥作用，而且可以利用菌体中所含的复合酶系完成一系列的催化反应，对于这种多酶系统，辅助因子再生容易；

③对于活细胞来说，保持了酶的原始状态，酶的稳定性更高，对污染的抵抗力更强；

④细胞生长停滞时间短，细胞多，反应快等等。正是由于固定化细胞的这些无可比拟的优势，尽管其出现远远晚于固定化酶，但其应用范围比固定化酶更为广泛。

缺点：

①必须保持菌体的完整，需防止菌体的自溶，否则影响产物的纯度；

②必须抑制细胞内蛋白酶对目的酶的分解；

10、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（玉米）为原料，制造果葡糖浆，需要哪些酶参加催化反应

以支链淀粉（玉米）为原料，制造果葡糖浆，需要哪些酶参加催化反应

11、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：果胶酶与纤维素酶相类似，是一类复合酶，包含多种组分，大致分为果胶水解酶、果胶裂解酶、果胶酯酶等，它是指能够分解果胶物质的各种酶的总称。

作用位点及产物：

（1）聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase, PG）：此类能水解半乳糖醛酸中α-1,4键，生成具有不饱和键的半乳糖醛酸酯

(2)聚甲基半乳糖醛酸裂解酶（PMGL）：切断果胶分子α-1,4糖苷键，以随机方式解聚高度酯化的果胶，使溶液的粘度快速下降

(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，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）使果胶中的甲醇水解，生成果胶酸

果胶酶在食品工业中的应用：果胶物质存在于水果和蔬菜中，它的变化对于水果和蔬菜的结构有重要影响。果胶酶能降解果胶物质，因而在食品加工中和保藏中起重要的作用，微生物果胶酶是食品工厂中使用量最大的酶制剂之一，主要应用与果汁的萃取、澄清以及果酒酿造。在工艺过程中，添加果胶酶助剂能够提高出汁率，加速果汁澄清，降低成本。同时，由于果胶酶降解果胶质，产品更易于吸收和存储。

12、简述酶法低乳糖牛乳的生产工艺

鲜奶——检验牛乳中乳糖含量——85C保持15秒——冷却（3——6C）——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——6C）——灌装封口——保温——出厂

13、蛋白酶分类？蛋白酶水解生产水解蛋白产生苦味的来源

（一）蛋白酶分类

<1>、来源：

（1）植物：菠萝、木瓜、无花果

（2）动物：胃、胰蛋白酶、凝乳酶（胃）

（3）微生物：1398枯草杆菌、3942栖土曲霉蛋白酶、放线菌蛋白酶

<2>、最适作用条件：

（1）中性蛋白酶：pH6~8 1398枯草杆菌、3942栖土曲霉蛋白酶

（2）碱性蛋白酶：pH9~11 2709枯草杆菌蛋白酶

（3）酸性蛋白酶：pH1~3 胃蛋白酶

<3>、对底物作用方式：

（1）内肽酶：产物为脲、胨、多肽、低肽

（2）外肽酶：羧肽酶：从羧基末端氨肽酶：从氨基末端

<4>、根据酶活性部位：

（1）丝氨酸蛋白酶（2）巯基蛋白酶（3）金属蛋白酶（4）羧基蛋白酶

蛋白酶水解生产水解蛋白产生苦味的来源：

水解蛋白质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。当蛋白质处于天然稳定状态时，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。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，使肽链具有足够的长度将疏水性氨基酸埋藏在它的内部，就能减少水解蛋白质的苦味。

14、超氧化歧化酶（SOD）的特性及作用原理

当SOD受到外界各种因素，如温度、pH、氰化物、变性剂和电离辐射等的影响，其分子结构和酶活性都会发生变化。

1)热稳定性超氧化物歧化酶是一种金属蛋白，它对热表现出异常的稳定性。

2)pH的影响pH的改变会引起酶蛋白与金属辅因子结合状态的改变

3)对氰化物的敏感性不同种类的SOD对氰化物的敏感性是不同的。

4)金属辅因子Cu-Zn-SOD中Cu与Zn的作用是不同的，Zn仅与酶分子的结构有关，

而与催化活性无关，而Cu却与催化活性有关。

5)变性剂和还原剂SOD的解聚会导致酶活性的降低。

电离辐射SOD能清除超氧阴离子，所以SOD具有抗辐射作用

作用机理：SOD

2O2-+ 2H+→O2+ H2O2

根据衰老的自由基学说，老化是自由基产生和清除发生障碍的结果。在生物体内由于作用外界和内在的因素，瞬间能产生大量的自由基。超氧化物歧化酶是专一清除氧自由基的清除剂。SOD能清除O2ˉ，同时生成H2O2，H2O2可被过氧化氢酶清除生成H2O 和O2。所以，SOD可清除机体代谢过程中所产生的过量O2ˉ，延缓由于自由基侵害而出现的衰老现象。

15、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 + AH2 —2H2O +A

食品工业中的应用：①过氧化物酶是果疏成熟和衰老的指标：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过氧化物酶的活力与果疏产品，特别是非酸性蔬菜在保藏期间形成的

不良风味有关。

③过氧化物酶属于最耐热的酶类，在果疏加工中常被当作热处理是否充

分的指标

不良风味的原因：

16、多酚氧化酶作用的底物有哪些？如何利用和控制酶促褐变

多酚氧化酶作用的底物有：儿茶素、3，4-二羟基肉桂酸酯、3，4-二羟基苯丙氨酸、酪氨酸利用：红茶、乌龙茶的生产工艺

控制酶促褐变：酶促褐变的三要素：底物、O2、酶

⑴对酶的抑制：多酚氧化酶以酮为辅基，金属螯合物；如抗坏血酸、柠檬酸、EDTA、果胶作用

⑵与酶反应产物和底物抑制：①同邻一二酚氧化产物醌作用的还原剂；如抗坏血酸、SO2、偏重亚硫酸盐。②醌的偶合剂：与醌作用，生成稳定的无色化合物；如半胱氨酸、谷胱氨酸。

③与酚类底物作用的化合物；PVP与酚强烈缔合，消去底物。

⑶热烫处理

⑷脱氢处理

17、葡萄糖氧化酶对底物氧化形式在食品工业中应用

葡萄糖氧化酶的催化反应，按条件不同有如下3种形式：

①在没有过氧化氢酶存在条件下，1mol葡萄糖氧化酶氧化时消耗1mol氧

C6H12O6+O2+H2O →C6H12O7+H2O2

②在有过氧化氢酶存在条件下，1mol葡萄糖氧化酶氧化时消耗0.5mol氧

C6H12O6+1/2 O2→C6H12O7

③在有乙醇和过氧化氢酶存在条件下，过氧化氢同时被用于乙醇的氧化作用，此时，1mol 葡萄糖氧化酶氧化时消耗1mol氧

C6H12O6+C2H5OH+ O2→C6H12O7+CH3CHO+ H2O

葡萄糖氧化酶的作用归纳起来有四个方面：一是去葡萄糖；二是脱氧；三是杀菌；四是测定葡萄糖含量。

18、脂肪氧合酶作用条件对食品质量的影响

19、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国内外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。

2)酶在焙烤食品中的应用在焙烤食品中应用的酶制剂主要有淀粉酶、蛋白酶、葡萄

糖氧化酶、木聚糖酶、脂酶等，这些酶制剂的使用可以增大面包体积，改善面包表

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加工面条的原料主要为粮谷原料，化学组成主要为淀粉

和蛋白质以及少量的非淀粉碳水化合物和脂质等。酶制剂的选用主要考虑面条的原

料组成和加工工艺，以期最终达到改善品质的目的。目前，能够用于面条加工酶制

剂主要有以下几种：氧化酶、脂肪酶、木聚糖酶、诺帕酶、面用改良剂

4)酶在啤酒生产中的应用

在啤酒生产中，许多酶制剂还被用来提高麦汁，节省糖化过滤时间，改善啤酒品质。

如专门在啤酒糖化阶段使用的复合酶，由半纤维素酶、纤维素酶、β-葡萄糖酶、

中性蛋白酶及中温淀粉酶等组成。这种复合酶不但能克服因大麦麦汁中β-葡萄糖

酶含量较高而影响麦汁和啤酒过滤的问题，而且可有效破解麦芽的胚乳细胞，加大

原料利用率，提高麦汁收率。

20、举例说明酶在果蔬类食品生产中的应用

⑴提取果疏汁。果浆榨汁前添加一点量果胶酶可以有效地分解果肉组织中的果胶物质，使果汁黏度降低，容易榨汁、过滤，从而提高出汁率。

⑵酶在果疏加工上的新用途。增香、除异味；提取果胶；真空或加压渗酶法处理完整果疏；去除酚类化物；提取蔬菜汁

⑶酶在葡萄酒中的应用。在葡萄酒生产的过程中，已广泛应用酶制剂，主要应用的酶有果胶酶和蛋白酶。

21、举例说明酶在食品分析中的应用

⑴酶联免疫测定。酶联免疫测定是将酶促反应的高效率和免疫反应的高度专一性有机结合起来，可对生物体内各种微量有机物的含量进行测定。包括：毒素检测，农药残留检测，细菌污染检测，肉类品质检测，动物性食品中药物残留检测等

⑵聚合酶链式反应（PCR）。指以特定的基因片断为模板，利用人工合成的一对寡聚核苷酸为引物，以4种脱氧核苷酸为底物，在DNA聚合酶的作用下，通过DNA模板的变性，达到基因扩增的目的。目前，PCR是区分鸡肉和火鸡肉的惟一方法。

⑶酶生物传感器。主要利用它对生物体的催化特性，且对特定底物有反应的特异性，把这种特异性与电化学分析的迅速性和简便性结合起来，从含有多种多样有机物的生物试样中，有选择地把特定物质迅速测定出来。

⑷酶抑制率法。在一定条件下，有机磷和氨基甲酸酯类农药对乙酰胆碱脂酶的活性有抑制作用，在底物的作用下，酶分解成可发生显色反应的硫代胆碱。与显色剂反应后，用分光光度计测定吸光度随时间的变化值，计算出酶抑制率，通过酶抑制率判定蔬菜中农药残留的存在情况。

22、酶与食品质量安全的关系

⑴酶制剂作为食品添加剂进入食品的潜在危害。（过敏反应和毒素作用）

⑵酶催化有毒物质的产生。

⑶酶作用导致食品中营养组分的损失。例如，脂肪氧合酶催化胡萝卜素降解使面粉漂白，在其他食品如一些蔬菜的加工过程中脂肪氧合酶也参与了胡萝卜素的破坏过程。另外，在食品加工过程中，酶也参与了维生素B的破坏过，例如，在一些用发酵方法加工的鱼制品中，由于鱼和细菌中硫胺素酶的作用，使这些食品缺少维生素B。

⑷酶作用的解毒反应。去除食品中的抗营养因子；水解乳糖中的乳糖；降低淀粉类食品高温产生的丙烯酰胺含量；其他。

⑸酶作为检测手段。如酶联免疫测定、PCR、生物传感器、酶抑制率法