食品酶
食品酶学知识
要点二
酶的性质和作用机制尚不明确
尽管食品酶学已经取得了一定的进展，但是对于酶的性质和作用机制的认识尚不完全明确，需要进一步研究。
技术更新换代速度慢
食品酶学所面临的技术更新换代速度较慢，不能很好地适应新的酶源开发和生产工艺提升等方面的需求。
要点三
推进技术更新
加快推进技术的更新换代，开发出更加高效、安全、环保的提取和纯化技术，降低生产成本，提高产品质量。
酶可以参与合成某些有益于人体健康的物质，如维生素、氨基酸和有机酸等。
食品中酶的作用
影响食品中酶活性的因素
大多数酶在高温下会失活，因此温度是影响酶活性的重要因素之一。
温度
pH值
水分活度
抑制剂
大多数酶只能在一定的pH值范围内保持活性。
水分活度对酶的活性也有影响，过高或过低都会导致酶活性下降。
某些物质（如重金属离子、有机溶剂和氧化剂等）可以抑制酶的活性。
例如，柠檬酸合成酶可以催化乙酰CoA和草酰乙酸生成柠檬酸，丙酮酸脱羧酶可以催化丙酮酸脱羧成乙醛，这些合成酶类在食品加工和保鲜中也有着重要的作用。
合成酶类
食品加工中酶的应用实例
在肉类加工中，加入适量的蛋白酶可以嫩化肉类并提高肉制品的出品率。
在果汁加工中，加入适量的果胶酶和纤维素酶可以改善果汁的澄清度和口感。
通过测定反应产物颜色的变化来计算酶的活性。
比色法
通过测定反应产物吸光度的变化来计算酶的活性。
分光光度法
通过测定反应过程中电流的变化来计算酶的活性。
电化学法
食品中酶的活性检测方法
提高食品中酶稳定性的方法
向食品中添加适量的稳定剂（如明胶、果胶等）可以保护酶的活性，减少酶的失活。
添加稳定剂
食品酶学复习重点
1、单成分酶：只有蛋白质成分，由蛋白质起催化功能。
双成分酶：除蛋白质部分外，还含有非蛋白组分的酶，也叫全酶。
即：全酶=酶蛋白+辅助因子辅助因子：包括辅酶，辅基，金属离子辅酶：与E蛋白结合较松弛，易分离的有机辅因子辅基：与E蛋白结合紧密，不易分离的有机辅因子酶原：没有活性的酶的前体同工酶：催化同一种化学反应，但其酶蛋白本身的分子结构不同的一组酶固定化酶：指在一定的空间范围内起催化作用，并能够反复和连续使用的酶。
固定化细胞：被限制自由移动的细胞，即细胞被约束或限制在一定的空间范围内，但仍保留催化活性并能被反复连续使用。
2、酶的催化作用为什么具有专一性？(1)锁钥假说（2）诱导契合学说：E表面由于底物诱导形成的互补形状①当底物结合到E的活性部位上时，E的构象发生一定的改变②催化基因的正确定向对催化是必要的③底物诱导酶蛋白构象变化导致催化基团的正确定向和底物结合到酶的活性部位上去（3）结构性质互补学说3、E的催化作用为什么具有高效性？高效作用机制？（一）可降低反应的活化能，提高反应速度(二)作用机制（1）E的邻近与定向效应使底物浓度在活性中心附近很高酶对底物分子的电子轨道具有导向作用E使分子间的反应转变为分子内反应邻近效应和定向效应对底物起固定作用（2）诱导契和底物形变的催化效应E从低活性形式转变成高活性形式，利于催化底物形变，利于形成ES复合物底物构象变化，过渡态结构大大降低活化能（3）酸碱催化：可通过暂时提供（或接受）一个质子以稳定过渡态达到催化的反应目的（4）共价催化：底物分子的一部分与E分子上的活性基团间通过共价结合而形成的中间产物，快速完成反应（5）静电催化（6）活性部位的微环境效应疏水环境：介电常数低，加强极性基团间的作用电荷环境：在E活性心附近，往往有一电荷离子，可稳定过渡态的离子4、酶的固定化有哪些优点？固定化应遵循的原则优点：⑴固定化酶在较长时间内可反复使用，使酶的使用效率提高，使用成本降低。
食品酶学考试重点
食品酶学重点1、酶活概念定义：在一定条件下，一定时间内将一定量的底物转化为产物所需要的酶量。
可以用每克酶制剂或每毫升酶制剂含有多少酶单位来表示（U/g或U/ml）。
2、生长因子概念功能生长因子是指某些微生物不能用普通的碳源、氮源物质进行合成，而必须另外加入少量的生长需求的有机物质。
分类：化学结构分成维生素、氨基酸、嘌呤（或嘧啶）及其衍生物和类脂等四类功能：以辅酶与辅基的形式参与代谢中的酶促反应3、酶活性部位活性部位：酶分子中直接与底物结合，并和酶催化作用直接有关的部位。
4、酶有几种诱导物诱导物一般可以分为3类：酶的作用底物如纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶等酶的催化反应产物如纤维二糖诱导纤维素酶作用底物的类似物蔗糖甘油单棕榈酸诱导蔗糖酶5、PAGE电泳几类PAGE根据其有无浓缩效应，分为：连续电泳:采用相同孔径的凝胶和相同的缓冲系统不连续电泳:采用不同孔径的凝胶和不同缓冲体系不连续PAGE分为：电荷效应、分子筛效应、浓缩效应6、果胶酶几种（1）聚半乳糖醛酸酶（PG）：a.内切PG b.外切（exo-PG）（2）聚甲基半乳糖醛酸裂解酶（PMGL）：即果胶裂解酶。
（3）聚半乳糖醛酸裂解酶（PGL）（4）果胶酯酶（PE）7、几类酶包埋法(1)凝胶包埋法天然凝胶：条件温和，操作简便，对酶活影响小，强度较差。
合成凝胶：强度高，耐温度、pH值变化强，因需聚合反应而使部分酶变性失活。
适用性：不适用于底物或产物分子很大的酶类的固定化。
(2)半透膜（微胶囊）包埋法将酶包埋在由各种高分子聚合物制成的小球内。
半透膜：聚酰胺膜、火棉膜等，孔径几埃至几十埃，比酶分子直径小。
适用性：底物和产物都是小分子物质的酶。
微胶囊：直径一般只有几微米至几百微米。
8、单体酶、寡聚酶、多酶复合体单体酶（monomeric enzyme)：一般由一条多肽链组成，如溶菌酶；但有的单体酶是由多条肽链组成，肽链间二硫键相连构成一整体。
寡聚酶(oligomeric enzyme)：由几个或多个亚基组成，亚基牢固地联在一起，单个亚基没有催化活性。
食品酶简介
• 2 酶在食品科学与工程中的应用
• 2.1 在粮谷类食品加工中的应用
• 1）制糖工业 • （1）酶法生产葡萄糖 • （2）果葡糖浆的生产 • • • •
（3）饴糖、麦芽糖、高麦芽糖浆 饴糖、麦芽糖、 （4）麦芽糊精 （5）偶联糖 （6）制糖工业的其他应用
• 2） 烤焙食品加工
• 面粉中适量添加α-淀粉酶，可调节麦芽糖生成量，使二氧 面粉中适量添加α
ν =
ν max [S ]
K m + [S ]
• 2 酶促反应的影响因素
• 2.1 底物浓度对酶促反应速度的影响 • 随着底物浓度的增加，酶反应速度并不是直线增
加，而是在高浓度时达到一个极限速度。这时所 有的酶分子已被底物所饱和，即酶分子与底物结 合的部位已被占据，速度不再增加。这与米氏方 程相符。
• （2）系统命名法
• 2.4 酶促反应机理 • 一般认为是因为酶能降低化学反应所需的
活化能
• 二 酶催化反应动力学
• 1 酶的基本动力学
• 为了建立反应的动力学方程，一般先要了解反应
的方式和反应的历程。酶促反应的动力学方程一 般遵循米氏方程，该方程依据中间产物学说推导 而来，适合于酶对单底物的催化作用。
• 在实际生产和研究中，经常需要对酶活力进行测
• 2 酶的比活力作为酶纯度的一个指标。所
谓酶的比活力是指在特定的条件下，每mg 谓酶的比活力是指在特定的条件下，每mg 蛋白或RNA所具有的酶活力单位数。即：酶 蛋白或RNA所具有的酶活力单位数。即：酶 比活力＝酶活力（单位）／mg（蛋白或 比活力＝酶活力（单位）／mg（蛋白或 RNA）比活力愈高表示酶愈纯，即表示单位 RNA）比活力愈高表示酶愈纯，即表示单位 蛋白质中酶催化反应的能力愈大。
食品酶技术的应用
食品酶技术的应用食品酶技术是指利用酶对食品进行加工、改良、调味等一系列工艺，以达到提高食品的品质、改良口感、增加营养价值等目的的一种科技。
由于其优越的加工膳食品的能力，除了广泛应用于食品工业外，酶技术也在其他领域逐渐被广泛应用。
本文将以酶技术在食品加工中的应用作主题进行探究。
一、酶技术在乳制品工业中的应用乳制品是酶技术应用的重要领域之一。
牛乳和羊乳中含有一种叫做乳酸菌的菌群，因此我们常常可以看到添加了“菌菇乳”的酸奶和发酵奶类产品。
通过这些发酵奶制品的加工，不仅能够使牛奶中蛋白质更易消化，更能提升其脱脂蛋白、果糖等营养成分的含量，增加了食品的营养价值。
二、酶技术在肉制品工业中的应用肉制品工业也是酶技术应用的重要领域之一。
当我们食用木瓜酶、菠萝酶等膳食品时，如果我们同时食用富含胶原蛋白的肉制品，则能有效促进胶原蛋白在我们肉体内的吸收。
同时，肉类中的钙、铁以及蛋白质等营养成分也能被酶技术提升，进一步增强了食品的营养价值。
三、酶技术在酒类加工中的应用酒类是酶技术应用的又一重要领域。
发酵中就是利用了酵母菌等微生物，在其生长繁殖中产生的各种特殊酶，对葡萄、黄酒、啤酒等原料中的糖类、脂类等营养成分进行分解和转化，使其在特定温度、湿度和压力条件下，慢慢变成了我们所熟悉的葡萄酒、黄酒、啤酒等。
四、酶技术在烘焙食品中的应用酶技术也在烘焙食品中得到了广泛应用。
例如，制作面包、糕点等甜品时，添加的酵母、啤酒曲等成分能与小麦中的淀粉发生作用，使其水解成葡萄糖，并释放出二氧化碳，使面团膨胀，创造了松软的口感，同时还能增加食品中的糖类营养素的含量。
总之，酶技术在食品加工中有着广泛的应用。
通过运用酶技术，加工出的食品品质更佳、口感更好、营养价值更高，能够更好地满足消费者的需求。
通过不断地创新和研究，相信酶技术的应用领域将越来越广泛，不仅仅局限于食品加工，还有很大的发展空间。
食品酶工程名词解释
食品酶工程名词解释
食品酶工程是指利用酶作为催化剂，应用于食品工业中的生产过程中的一门科学技术。
它涉及到使用酶来改善食品生产过程中的工艺和品质，提高食品的产量和质量，降低生产成本等方面。
在食品酶工程中，常用的名词解释包括：
1. 酶：酶是一种特殊的蛋白质，能够催化特定的化学反应。
在食品酶工程中，常用的酶包括蛋白酶、淀粉酶、脱氧核糖核酸酶等。
2. 酶底物：酶催化反应中所需的反应物称为酶底物。
不同的酶有不同的底物，比如淀粉酶的底物是淀粉，蛋白酶的底物是蛋白质。
3. 酶活力：酶的活力指的是单位时间内酶催化反应的能力。
酶活力高表示能够更快地催化反应，提高产量和效率。
4. 酶抑制剂：酶抑制剂是一种能够抑制酶催化活性的物质。
在食品酶工程中，可以使用酶抑制剂来控制酶活力，达到调控反应的目的。
5. 酶工程：酶工程是利用基因重组和生物技术手段改良酶的性质和功能的过程。
通过酶工程，可以提高酶的活力和稳定性，提高酶的产量和质量。
6. 酶催化反应：酶催化反应是指在酶作用下，底物经历一系列的化学变化转化为产物的过程。
酶通过特定的催化机制降低活化能，加速反应速率。
7. 酶反应条件：酶反应需要在一定的条件下进行，如酶的适宜温度、pH值等。
不同的酶反应条件不同，选择合适的条件可以提高反应效率。
以上是食品酶工程中常用的一些名词解释，它们涉及到酶的性质、功能和应用，为食品工业中的生产过程提供了科学的指导和技术支持。
《食品酶学》课件
使用。
02
国际标准
国际标准化组织（ISO）制定了一系列食品酶的国际标准，包括ISO
16187、ISO 16188等。
03
国家标准
各国政府根据本国实际情况制定了相应的食品酶国家标准，如中国国家
食品安全标准《食品添加剂使用标准》（GB2760-2014）等。
食品酶的监管与认证
监管机构
各国政府设立了专门的监管机构对食品酶进行监管，如中国的国家卫生和计划生育委员会 、美国食品药品监督管理局（FDA）等。
感谢各位观看
利用电场强度和电渗流的共同作用，实现对 蛋白质的分离。
食品酶的纯度与活性检测
纯度检测
通过电泳、质谱等技术检测酶蛋白的 纯度。
活性检测
通过生化反应速率法、荧光法等技术 检测酶的活性。
05
食品酶的安全性与法规
食品酶的安全性评估
安全性评估流程
对食品酶进行安全性评估是确保其安 全使用的重要环节，包括急性毒性试 验、亚慢性毒性试验、慢性毒性试验 等步骤。
食品酶的来源
1 2
微生物来源
许多酶类是由微生物分泌的，如酵母、霉菌和细 菌等。
植物来源
植物也是酶的重要来源，如菠萝蛋白酶、木瓜蛋 白酶等。
3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
动物来源
动物体内也产生一些酶，如胃蛋白酶、胰蛋白酶 等。
食品酶的性质
专一性
大多数酶具有专一性，只能催化一种或一类化学 反应。
最适pH值
酶活性在一定的pH值下达到最大值，称为最适pH 值。
认证制度
为了确保食品酶的安全性和质量，各国政府建立了认证制度，对符合要求的食品酶进行认 证，如中国的绿色食品认证、欧盟的有机食品认证等。
食品酶学复习总结
食品酶学复习总结1、酶的特性及其对食品科学的重要性。
酶的特性：酶的催化效率高；具有高度的专一性。
对食品科学的重要性主要体现在：1）内源酶对食品质量包括：颜色、质地、风味、营养质量的影响2）外源酶制剂在食品工业中的应用，可以高效地提高食品品质和产量3）酶在食品分析中的应用，可以快速、专一、高灵敏度和高精确度检测进行分析2、酶、胞外酶、胞内酶、同工酶、酶活力单位、比活力、酶原概念。
酶是一类具有专一性生物催化功能的生物大分子。
根据酶分子化学组成可分为蛋白类酶和核酸类酶。
酶在生活细胞中产生，但有些酶被分泌到细胞外发挥作用。
如人和动物消化管中以及某些细菌所分泌的水解淀粉，脂肪和蛋白质的酶，这类酶称胞外酶。
其他大部分酶在细胞内起催化作用，称为胞内酶。
同工酶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（包括不同的氨基酸序列、空间结构等）的酶.酶活力单位：酶活力高低用酶活力单位表示，国际酶学委员会规定：在特定条件下（最适pH，25℃，最适底物浓度，最适缓冲液离子强度），1min内能转化1umol底物或催化1umol产物形成所需要的酶量为一个国际单位（IU）。
比活力：每毫克酶蛋白所具有的酶活力单位数。
酶原：某些酶在细胞内合成或初分泌时没有活性，这些没有活性的酶的前体称为酶原。
3、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(1)碳源: 尽量选用具有诱导作用的碳源，不用或少用有分解代谢物阻遏作用的碳源。
(2)氮源: 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)无机盐:需要有磷酸盐及硫、钾、钠、钙、镁等元素存在(4)生长因子: 包括某些氨基酸、维生素、嘌呤或嘧啶(5)产酶促进剂: 显着提高酶的产率。
酶的发酵生产根据细胞培养方式不同对培养基的要求不同，例如：发酵温度、pH、溶氧量等的要求以及培养基固液态，应根据实际生产要求设计不同的培养基。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
酶的稳定性和固定化
摘要：固定化酶，不溶于水的酶。
是用物理的或化学的方法使酶与水不溶性大分子载体结合或把酶包埋在水不溶性凝胶或半透膜的微囊体中制成的。
酶固定化后一般稳定性增加，易从反应系统中分离，且易于控制，能反复多次使用。
便于运输和贮存，有利于自动化生产。
固定化酶是近十余年发展起来的酶应用技术，在工业生产、化学分析和医药等方面有诱人的应用前景。
关键词：固定化酶，稳定性
正文：
一、酶稳定的分子原因
1、稳定蛋白质构象的力（盐键、氢键、二硫键和疏水作用）。
2、金属离子、底物、辅助因子和其他低相对分子量配体的相互作用使酶蛋白构象稳定。
3、金属离子由于结合到多肽链的不稳定部分（特别是拐弯处），可以显著增加酶的稳定性。
4、蛋白质与其它的生物大分子尤其是蛋白质与脂的作用。
在生物体内，蛋白质常与脂类或多糖相互作用形成复合物，屏蔽了蛋白质表面的疏水区域，从而显著增加蛋白质的稳定性。
5、氨基酸残基的坚实装配
蛋白质分子中存在约25%的体积的空隙，这些空隙通常为水分子所充满。
由布朗运动调节的极性水分子与蛋白质疏水核的接触会导致蛋白质不稳定。
6、对氧化修饰敏感的氨基酸含量较低
活性部位的氨基酸残基的氧化作用是酶失活的最常见机理之一。
如半胱氨酸的巯基和色氨酸的吲哚环，对氧化特别敏感。
二、酶的固定化方法
（一）、吸附法
物理吸附法：酶被物理吸附于不溶性载体的一种固定化方法。
此类载体很多，无机载体有多孔玻璃、活性炭、酸性白土、漂白土、高岭石、氧化铝、硅胶、膨润土、羟基磷灰石、磷酸钙、金属氧化物等；天然高分子载体有淀粉、白蛋白等；最近，大孔型合成树脂、陶瓷等载体也十分引人注目；此外还有疏水基的载体（丁基或己基-葡聚糖凝胶）可以疏水性吸附酶，以及以单宁作为配体的纤维素衍生物等载体。
物理吸附法酶活力损失少，但容易脱落。
离子吸附法(ion binding)：酶通过离子键结合于具有离子交换基的水不溶性载体的固定化方法。
用于此法的载体有阴离子交换剂如DEAE-纤维素，DEAE-葡聚糖凝胶，Amberlite IRA-93, IRA-410, IRA-900；阳离子交换剂如CM-纤维素，Amberlite CG-50, IRC-50, IR-120,Dowex-50等。
离子吸附法：酶通过离子键结合于具有离子交换基的水不溶性载体的固定化方法。
（二）、共价结合法
酶与载体以共价键结合的固定化方法，是载体结合法中报道最多的方法。
归纳起来有两类，一是将载体有关基团活化，然后与酶有关基团发生偶联反应；另一种是在载体上接上一个双功能试剂，然后将酶偶联上去。
可与载体结合的酶的功能团有氨基、羧基、巯基、羟基、咪唑基、酚基等，参与共价结合的氨基酸残基不应是酶催化活性所必需的，否则会造成固定后酶活力丧失。
所用载体分三类：天然有机载体（如多糖、蛋白质、细胞）、无机物（玻璃、陶瓷等）和合成聚合物（聚酯、聚胺、尼龙等），其活化方法依载体性质各不相同。
（三）、交联法
用双功能或多功能试剂使酶与酶或微生物与微生物细胞之间交联的固定化方法。
最常见的交联剂是戊二醛。
交联法反应条件比较剧烈，固定化酶活回收率一般较低。
（四）、包埋法
将酶或微生物包埋在高分子凝胶细微网格中的称为凝胶包埋。
载体材料有聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和光敏树脂等合成高分子化合物以及淀粉、明胶、胶原、海藻酸和角叉菜胶等天然高分子化合物。
合成高分子化合物常采用单体或预聚物在酶或微生物存在下聚合的方法，而溶胶状天然高分子化合物则在酶或微生物存在下凝胶化。
网格型包埋法是固定化微生物中用得最多、最有效的方法。
三、固定化酶的优点
1、易将酶与底物、产物分开；
2、可以在较长时间内进行反复分批反应和装柱连续反应；
3、在大多数情况下，能够提高酶的稳定性；
4、酶反应过程能够加以严格控制；
5、产物溶液中没有酶的残留，简化了提纯工艺；
6、较游离酶更适合于多酶反应；
7、可以增加产物的收率，提高产物的质量；
8、酶的使用效率提高，成本降低。
四、固定化酶的前景及应用
（一）、在工业上的应用
1.氨基酰化酶
2.葡萄糖异构酶
3.酒精和啤酒的生产
使用的菌种大多为酿酒酵母，固定化方法大多数采用海藻酸钙凝胶和卡拉胶包埋法。
固定化细胞技术用于啤酒生产后，将原来的分批发酵改为连续生产，大大缩短了啤酒发酵和成熟时间，生产能力大大提高。
（二）、化学分析和临床诊断方面的应用
酶纸、酶柱和酶管，可与分光光度计、荧光计或电量计结合，形成酶电极，进行某些物质的自动分析。
（三）、医学方面的应用
固定化青霉素酰化酶，只要改变pH值等条件，就可以生成不同的产物。
（四）、环境保护方面的应用
1、环境监测
2、污染物处理
（五）、能源开发方面的应用
将植物的叶绿体中的铁氧还原蛋白氧化酶系统用胶原膜包被，可用于水的光介产生氢气和氧气。
参考文献：
[1] 乔德亮，胡冰，曾晓雄.酶固定化及其在食品工业中应用新进展[J].食品工业科技，2008，1(29):304—308.
[2] 王坤.固定化酶在工业中的应用[J].山东理工大学学报(自然科学版)，2006，20(5)：107—
109.
[3] 薛屏，卢冠忠，郭杨龙等.含环含氧基亲水性固定化青霉素酰化酶共聚载体的合成与性能研究［J］.高等学校化学学报，2004，25：361—365.。