吉林大学食品化学第6章 酶
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食品化学 第六章_酶
第三节
固定化酶
固定化酶是通过吸附、偶联、交联和包埋等物理或 化学的方法把酶连接到某种载体上，做成仍具有酶 催化活性的水不溶性酶。
作用特点：稳定性提高，易分离，可反复使用，提 高操作的机械强度。
1.固定化酶的制备
2.固定化酶在食品工业中的应用
酶的化学本质是蛋白质，其最大弱点是不稳定性，对
体。
酶和一般催化剂的共性：
◦ 加快反应速度；
◦ 不改变平衡常数；
◦ 自身不参与反应。
专一性：即酶只能对特定的一种或一类底物起作用。 可分为：
◦ 绝对专一性：有些酶只作用于一种底物，催化 一个反应，而不作用于任何其它物质。 ◦ 相对专一性：这类酶对结构相近的一类底物都 有作用。包括键的专一性和基团的专一性。 ◦ 立体异构专一性：这类酶只对底物的某一种构 型起作用，而不催化其他异构体。包括旋光异 构专一性和几何异构专一性。
生成不稳定的中间络合物
（ES），再分解成产物（ P）并释放出酶，使反应
E1
能 量 水 平
ES
E2
E+S
G
沿一个低活化能的途径进
行，降低反应所需活化能 ，所以能加快反应速度。
P+ E
反应过程
酶原：没有活性的酶的前体。 酶原的激活：酶原在一定条件下经适当的物质作用
可转变成有活性的酶。酶原转变成酶的过程称为酶
原的激活。
本质：酶原的激活实质上是酶活性部位形成或暴露
的过程。
第二节
影响酶活力的因素
一、底物浓度对酶活力的影响
在酶浓度，pH，温度等条件 不变的情况下研究底物浓度 和反应速度的关系。如右图 所示： 在低底物浓度时, 反应速度 与底物浓度成正比，表现为 一级反应特征。 当底物浓度达到一定值，几 乎所有的酶都与底物结合后， 反应速度达到最大值 （Vmax），此时再增加底 物浓度，反应速度不再增加， 表现为零级反应。
食品酶学-蛋白酶
共六十五页
7.1 溶菌酶的种类(zhǒnglèi)
• 溶菌酶的研究最早是从1907年发表(fābiǎo)枯草杆菌溶解因
子的报告开始的。1922年英国细菌学家弗莱明(Fleming)
发现人的唾液、眼泪中存在这种能溶解细菌细胞壁 的酶，因其具有溶菌作用，故命名为溶菌酶。
共六十五页
• 1937年由Abraham与Robinson从卵蛋白中最先分离(fēnlí) 出晶体溶菌酶，此后人们在人和动物的多种组织、分泌
液化产品：皮革脱毛(tuō máo)、丝绸脱胶、加酶洗涤剂等 颗粒状产品：稳定性好、无粉尘、颗粒均匀、强度 高、不破碎，是加酶洗衣粉最理想的添加剂。
共六十五页
3、使用(shǐyòng)条件
有效温度范围：20~65 ℃ 最适作用温度：40~50℃ 有效pH范围：8~12 最适作用pH：10~11 金属离子(lízǐ)：可被Ca 2+激活，Hg 2+、 Ag 2+ 、Cu 2+ 、Zn
共六十五页
– 鸡蛋清溶菌酶在碱性环境条件下稳定性较差，其它 鸟类蛋清溶菌酶也是由129个氨基酸残基组成，但 其排列(páiliè)顺序和鸡蛋清溶菌酶不同，并且活性 部位也不相同。
共六十五页
– 人溶菌酶分子量为14600单位，对人的溶菌酶 研究发现(fāxiàn)它是由130个氨基酸残基组成，也有4 个S-S键，其一级结构氨基酸顺序及组成与鸡蛋清溶
共六十五页
• 凝乳酶催化酪蛋白沉淀是干酪(gānlào)制造中非常重
要的一步。
• 原料乳杀菌——添加发酵剂、凝乳酶、色素— —凝块形成——排除乳清——切块、搅拌、加 热——成型压榨——腌渍——发酵成熟——上 色挂蜡——成品
共六十五页
二、中性(zhōngxìng)蛋白酶
7.1 溶菌酶的种类(zhǒnglèi)
• 溶菌酶的研究最早是从1907年发表(fābiǎo)枯草杆菌溶解因
子的报告开始的。1922年英国细菌学家弗莱明(Fleming)
发现人的唾液、眼泪中存在这种能溶解细菌细胞壁 的酶，因其具有溶菌作用，故命名为溶菌酶。
共六十五页
• 1937年由Abraham与Robinson从卵蛋白中最先分离(fēnlí) 出晶体溶菌酶，此后人们在人和动物的多种组织、分泌
液化产品：皮革脱毛(tuō máo)、丝绸脱胶、加酶洗涤剂等 颗粒状产品：稳定性好、无粉尘、颗粒均匀、强度 高、不破碎，是加酶洗衣粉最理想的添加剂。
共六十五页
3、使用(shǐyòng)条件
有效温度范围：20~65 ℃ 最适作用温度：40~50℃ 有效pH范围：8~12 最适作用pH：10~11 金属离子(lízǐ)：可被Ca 2+激活，Hg 2+、 Ag 2+ 、Cu 2+ 、Zn
共六十五页
– 鸡蛋清溶菌酶在碱性环境条件下稳定性较差，其它 鸟类蛋清溶菌酶也是由129个氨基酸残基组成，但 其排列(páiliè)顺序和鸡蛋清溶菌酶不同，并且活性 部位也不相同。
共六十五页
– 人溶菌酶分子量为14600单位，对人的溶菌酶 研究发现(fāxiàn)它是由130个氨基酸残基组成，也有4 个S-S键，其一级结构氨基酸顺序及组成与鸡蛋清溶
共六十五页
• 凝乳酶催化酪蛋白沉淀是干酪(gānlào)制造中非常重
要的一步。
• 原料乳杀菌——添加发酵剂、凝乳酶、色素— —凝块形成——排除乳清——切块、搅拌、加 热——成型压榨——腌渍——发酵成熟——上 色挂蜡——成品
共六十五页
二、中性(zhōngxìng)蛋白酶
《生物化学》教学课件-第六章 酶
最适温度：使V达到最大时的反应温度
四、 pH对反应速度的影响
• 影响酶、底物、辅助因子等的解离程度 • 体外实验选取适当缓冲液
最适pH——酶促反应速度达到最大时的溶液的pH
五、激活剂对反应速度的影响
激活剂——能使酶活性提高的物质 Mg2+－ATP对己糖激酶 Cl－对唾液淀粉酶
必需激活剂（无活性变为有活性 ） 非必需激活剂（酶活性提高）
六、抑制剂对反应速度的影响
抑制剂（inhibitor）—— 使酶活性降低而又不使酶变性的物质
抑制作用
不可逆抑制
丝氨酸酶抑制剂 巯基酶抑制剂 竞争性抑制作用
可逆性抑制
非竞争性抑制作用 反竞争性抑制作用
（一）不可逆抑制作用
• 概念：抑制剂与酶活性中心必需基团共价结合， 不能用透析、超滤等物理方法将其除去恢复酶 活性。
J.B.萨姆纳 James Batcheller Sumner 美国 (1887～1955) 1926年：脲酶结晶 1937年：过氧化氢酶结晶 1946年：获诺贝尔化学奖
生物催化剂
酶 核酶（具有催化作用的核酸）
教学内容
酶的分子组成与活性中心 酶促反应特点与机制 酶促反应动力学 酶的调节 酶的命名与分类 酶与医学的关系
酶的磷酸化与脱磷酸化
ATP
ADP
蛋白激酶 Thr Ser -OH Tyr
磷蛋白磷酸酶
酶蛋白
Thr Ser -O-PO3H2 Tyr
磷酸化的酶蛋白
Pi
H2O
3.酶促化学修饰调节的特点及生理意义
（1）具有 无活性 和 有活性 两种 (低活性) (高活性)
（2）活性互变由不同的酶所催化 （3）属快速调节方式 （4）有共价键的变化 （5）有放大效应
吉林大学食品生物化学 5 酶
第二节 pH对酶反应速度的影响
pH对酶反应速度的影响较大。其原因有：
pH影响酶分子解离状态。 pH影响底物的解离，从而影响酶与底物的结合。 极度pH的条件引起酶蛋白的变性。
每种酶只能在一定的pH范围内表现出它的活性， 且在某一pH值范围内活性最高，其两侧活性都下降。
∴ 酶促反应具有一最适pH。
抑制程度的表示方法：一般用反应速率的变化来表示。 不加抑制剂时的反应速率为v0，加入抑制剂后的反 应速率为vi，则表示： （1）相对活力分数（残余活力分数）：
a = vi / v 0 （2）相对活力百分数（残余活力百分数）： a % = vi / v0 ×100% （3）抑制分数：指被抑制而失去活力的分数
（3）当底物浓度相当高时，酶全部被底物饱和，
反应速度不会因底物浓度增加而提高，反应为0 级。
二．酶促反应的动力学方程式
1. 米氏方程的推导
Michaelis & Menten推导米氏方程。
V=
Vmax· [ S] Km + [ S] Ks
Ks为ES的解离常数 （Ks=k2/k1）
1925 年 Briggs and Haldane 提出了稳态理论，对米 氏方程做了一项重要的修正 ： （1）反应分二步进行： K3 K1 E + P ES E + S K4 K2 [E]酶总量；[Et]反应后t时的酶量； [ES]中间产物浓度 [Et ] [E]-[ES]
ES的生成量 = ES的分解量 即： v1 =v23 k1[（E）-（ES）][S] = [ES] （k2 k3） [（E）-（ES）][S]/ [ES] = （k2 k3）/ k1 设 Km=(k2+k3)/k1 将(3)重排得 [ES] =[E][S]/ Km [S] (4) (3)
食品化学-酶
Km ：Michaelis 常数，米氏常数 Vmax：最大反应速度，所有的酶都以ES形式
存在，及酶被底物饱和
精选课件
21
1/v
截距=1/vmax
斜率=Km/ vmax
精选课件
22
vmax的意义 在最适条件和被底物饱和时的理论上的最 高酶活力
Km的意义
v=vmax/2时，Km=[S] 当酶反应速度达到最高反应速度一半时的
反应进行 [S]下降 反应遵循一级动力学
dp dt k 0
反应速度常数
ddpt k1(SP)
底物浓度
精选课件
23
Km指示酶与底物的亲和力
较低Km，亲和力高，催化效率高
精选课件
24
二、酶浓度
当[E]＜＜[S]， 反应速度∝酶浓度
精选课件
25
长时间范围内
初速度保持不 变，然后下降
初速度保持的 时间与酶的种 类有关
酶活下降的原因
产物的抑制作 用
酶失活
精选课件
26
反应动力学
反应早期 [S]是一个常数 酶反应是零级反应
A、B：催化基团
C：结合基团
精选课件
6
三、酶的命名
习惯命名
α-淀粉酶、纤维素酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白 酶、过氧化物酶或过氧化氢酶
商品名称 系统命名
4位数字组成的酶委员会编号（EC number）
精选课件
7
酶的系统命名的原则
第一位数字（大类） 反应本质 1．氧化还原酶 电子转移
2．转移酶
基团转移
和手性的位置
被合成的键:C-C、 底物S1、底物S2、第三
C-O、C-N 等
底物（共底物）几乎总是
存在，及酶被底物饱和
精选课件
21
1/v
截距=1/vmax
斜率=Km/ vmax
精选课件
22
vmax的意义 在最适条件和被底物饱和时的理论上的最 高酶活力
Km的意义
v=vmax/2时，Km=[S] 当酶反应速度达到最高反应速度一半时的
反应进行 [S]下降 反应遵循一级动力学
dp dt k 0
反应速度常数
ddpt k1(SP)
底物浓度
精选课件
23
Km指示酶与底物的亲和力
较低Km，亲和力高，催化效率高
精选课件
24
二、酶浓度
当[E]＜＜[S]， 反应速度∝酶浓度
精选课件
25
长时间范围内
初速度保持不 变，然后下降
初速度保持的 时间与酶的种 类有关
酶活下降的原因
产物的抑制作 用
酶失活
精选课件
26
反应动力学
反应早期 [S]是一个常数 酶反应是零级反应
A、B：催化基团
C：结合基团
精选课件
6
三、酶的命名
习惯命名
α-淀粉酶、纤维素酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白 酶、过氧化物酶或过氧化氢酶
商品名称 系统命名
4位数字组成的酶委员会编号（EC number）
精选课件
7
酶的系统命名的原则
第一位数字（大类） 反应本质 1．氧化还原酶 电子转移
2．转移酶
基团转移
和手性的位置
被合成的键:C-C、 底物S1、底物S2、第三
C-O、C-N 等
底物（共底物）几乎总是
食品化学06第六章 酶
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二、酶的化学本质与分类
酶的命名与分类
主要根据催化反应的类型将酶分成6大类： ④裂解酶类（lyases）指催化一个底物分解为两个化合物，催化C-C、C-O、 C-N的裂解或消去某一小的原子团形成双键，或加入某原子团而消去双键的反 应。例如，半乳糖醛酸裂解酶、天冬氨酸酶等。 ⑤异构酶类（isomerases）指催化各种同分异构体之间相互转化的酶类。例 如，磷酸丙糖异构酶、消旋酶等。 ⑥连接酶类（ligases）指催化两分子底物合成为一分子化合物，同时还必须 偶联有ATP的磷酸键断裂的酶类。例如，谷氨酰胺合成酶、氨基酸-tRNA连接 酶等。
S E ES E P
11
二、酶的化学本质与分类
酶催化专一性的两种学说
锁和钥匙学说（lock-and-key model theory）
已经提出了两种模型解释酶如何结合它的底物。1984年 Emil Fischer提出锁和钥匙模型（lock-and-key model）。该模 型认为，底物的形状和酶的活性部位被认为是彼此相适合， 像钥匙插入锁孔中认为两种形状是刚性的（rigid）和固定的 （fixed），当正确组合在一起时，正好互相补充。
第四个数字则表示对相同作用的酶的流水编号。
19
二、酶的化学本质与分类
酶的辅助因子
从酶的组成来看，有些酶仅由蛋白质或核糖核酸组成，这种酶称 为单成分酶。而有些酶除了蛋白质或核糖核酸以外，还需要有其他非 生物大分子成分，这种酶称为双成分酶。蛋白类酶中的纯蛋白质部分 称为酶蛋白。核酸类酶中的核糖核酸部分称为酶RNA。其他非生物大 分子部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。
16
二、酶的化学本质与分类
酶的命名与分类
食品化学-06酶
（2）酸处理法 ） • 多数酚酶最适 ＝6～7，PH < 3失活。 多数酚酶最适PH＝ ～ ， 失活。 失活 • 常用的酸有：柠檬酸、苹果酸、磷酸、抗坏血酸、混合酸。 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 ，还可络合酚酶辅基 2+，但单独用效果不大。常 柠檬酸可降低pH，还可络合酚酶辅基Cu 但单独用效果不大。 与抗坏血酸、亚硫酸合用。 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。 实践证明： 抗坏血酸效果好。 柠檬酸 抗坏血酸效果好 • 抗坏血酸还可使酚酶失活，且可耗氧。 抗坏血酸还可使酚酶失活，且可耗氧。
5
酶的固定方法 2. 共价连接
利用酶与载体形成共价键固定酶 此法载体与酶结合牢固、半衰期长。 此法载体与酶结合牢固、半衰期长。 形成共价键的反应剧烈，常常引起酶蛋白高级结构发生变化， 形成共价键的反应剧烈，常常引起酶蛋白高级结构发生变化，因 此酶活力回收一般较低。 此酶活力回收一般较低。 共价结合法使用的载体主要有： 共价结合法使用的载体主要有： 纤维素、琼脂糖凝胶、葡聚糖凝胶、甲壳素及其衍生物、 纤维素、琼脂糖凝胶、葡聚糖凝胶、甲壳素及其衍生物、氨基酸 共聚物、甲基丙烯酸（或醇）共聚物、多孔玻璃等。 共聚物、甲基丙烯酸（或醇）共聚物、多孔玻璃等。
17
b．钙离子激活中性蛋白酶 分离出两种：CANPⅠ和CANPⅡ 分离出两种：CANPⅠ和CANPⅡ 都是二聚体 都是二聚体 含有相同的较小亚基（MW=30,000）和较大的亚基（MW=80,000， 含有相同的较小亚基（MW=30,000）和较大的亚基（MW=80,000，免疫性 质不同）。 ）。 质不同）。 完全激活：50～ μmol/L CANP I 完全激活：50～100 μmol/L Ca2+ 的激活： mmol/L CANP II 的激活：1～2 mmol/L Ca2+ 活性部位中含有半胱氨酸残基的巯基，被归属于巯基蛋白酶 活性部位中含有半胱氨酸残基的巯基， CANPS的作用 CANPS的作用 • 通过分裂特定的肌原纤维蛋白质影响肉的嫩化 • 同溶菌体蛋白酶协同作用 • 死后僵直的肌肉缓慢松弛，这样产生的肉具有良好的质构 死后僵直的肌肉缓慢松弛，
食品生物化学---第6章学习PPT教案
二、酶的催化特点
1．高效性
食品生物化学
2．高度专一性 3．反应条件温和 4．酶活性的可调控性
三、酶的化学本质与组成
1．酶的化学本质 酶的化学本质是蛋白质。不能说所有蛋白质都是酶，只是具有催化作用的蛋白质， 才称为酶。 一些核糖核酸物质也表现有一定的催化活性。如果仅仅把酶定义为生物催化剂， 则有催化活性的核糖核酸也应看成是酶。绝大多数酶是蛋白质,少数是核酶。
3．单体酶、寡聚酶和多酶复合体系
根据蛋白质结构上的特点，酶可分为三类 。
食品生物化学
（1）单体酶 只有一条多肽链的酶称为单体酶，它们不能解离为更小的单位。其 分子量为13,000～35,000。属于这类酶的为数不多，而且大多是促进底物发生水解反 应的酶，即水解酶，如溶菌酶、蛋白酶及核糖核酸酶等。
（2）寡聚酶 由几个或多个亚基组成的酶称为寡聚酶。寡聚酶中的亚基可以是相 同的，也可以是不同的。亚基间以非共价键结合，容易为酸、碱、高浓度的盐或其它 的变性剂分离。寡聚酶的分子量从35,000到几百万。如3-磷酸甘油醛脱氢酶等。
例如催化下述乳酸脱氢反应中的乳酸脱氢酶的系统命名为 L-乳酸：NAD氧化还原 酶，分类编号为EC1.1.1.27，其中EC为国际酶学委员会的缩写，前三个数字分别表示 所属大类、亚类、亚亚类，根据这三个标码可判断酶的催化类型和催化性质，第四个 数值则表示该酶在亚亚类中占有的位置，根据这四个数字可以确定具体的酶。
1．氧化还原酶类
催化氧化还原反应的酶称为氧化还原酶。此类酶中包括有脱氢酶、加氧酶、氧化 酶、还原酶、过氧化物酶等。催化反应通式为：
AH2 ＋ B
A ＋ BH2
例如乳酸脱氢酶催化乳酸氧化成丙酮酸。
食品生物化学
2．转移酶类
催化基团转移的酶称为转移酶。催化反应通式为：
1．高效性
食品生物化学
2．高度专一性 3．反应条件温和 4．酶活性的可调控性
三、酶的化学本质与组成
1．酶的化学本质 酶的化学本质是蛋白质。不能说所有蛋白质都是酶，只是具有催化作用的蛋白质， 才称为酶。 一些核糖核酸物质也表现有一定的催化活性。如果仅仅把酶定义为生物催化剂， 则有催化活性的核糖核酸也应看成是酶。绝大多数酶是蛋白质,少数是核酶。
3．单体酶、寡聚酶和多酶复合体系
根据蛋白质结构上的特点，酶可分为三类 。
食品生物化学
（1）单体酶 只有一条多肽链的酶称为单体酶，它们不能解离为更小的单位。其 分子量为13,000～35,000。属于这类酶的为数不多，而且大多是促进底物发生水解反 应的酶，即水解酶，如溶菌酶、蛋白酶及核糖核酸酶等。
（2）寡聚酶 由几个或多个亚基组成的酶称为寡聚酶。寡聚酶中的亚基可以是相 同的，也可以是不同的。亚基间以非共价键结合，容易为酸、碱、高浓度的盐或其它 的变性剂分离。寡聚酶的分子量从35,000到几百万。如3-磷酸甘油醛脱氢酶等。
例如催化下述乳酸脱氢反应中的乳酸脱氢酶的系统命名为 L-乳酸：NAD氧化还原 酶，分类编号为EC1.1.1.27，其中EC为国际酶学委员会的缩写，前三个数字分别表示 所属大类、亚类、亚亚类，根据这三个标码可判断酶的催化类型和催化性质，第四个 数值则表示该酶在亚亚类中占有的位置，根据这四个数字可以确定具体的酶。
1．氧化还原酶类
催化氧化还原反应的酶称为氧化还原酶。此类酶中包括有脱氢酶、加氧酶、氧化 酶、还原酶、过氧化物酶等。催化反应通式为：
AH2 ＋ B
A ＋ BH2
例如乳酸脱氢酶催化乳酸氧化成丙酮酸。
食品生物化学
2．转移酶类
催化基团转移的酶称为转移酶。催化反应通式为：
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米氏方程的LB重排
1 km 1
v vmax[S] vmax
1/v
米氏常数km： 酶与底物的亲 和力，较低的 值，亲和力高
v=vmax/2时， km=[S]
1/vmax
-1/km
1/[S]
6.2.2 酸度对酶活力的影响
每种酶都有其最适pH 范围 影响底物的离子化和 反应的平衡位置 影响酶的活性部位中 质子移变基团的离子 化状态
6.2.1底物浓度对催化能力的影响
Vmax/2 Sa Sb
vmax 底物浓度
米氏方程
E S k1 ES k2 E P
v
k2 1
E总
k 1
k1 S
k2 E总S S km
k2
ES
假设条件：[S] ＞＞[E] [P] →0 k2＜ ＜k-1
结论： vmax k2 E 总
v
v max S S km
脂肪氧合酶：必需脂肪酸含量降低、产生自由基 抗坏血酸氧化酶、硫胺素酶等 一般水解酶类有益 超氧化物歧化酶（SOD）
食品中天然存在的抑制剂
蛋白酶抑制剂 α-淀粉酶抑制剂 转化酶抑制剂 化学法制作的抑制剂
酶作为加工助剂和配料
利用酶的作用可以使食品和功能性质产生关键的变 化，除去毒物和产生新的配料
酶催化具有特异性
酶的重要性
特点： 催化作用专一性强 催化效率高 反应条件温和
重要性： 食品原料中包含广泛的内源酶
酶工程的主要内容： 酶的发酵生产、酶的分离纯化、固定化酶技术、酶 反应动力学、酶的应用等
酶能降低反应的活化能
酶的催化反应
酶催化反应的“锁匙模型”
酶的诱导楔合模型
能与水互溶的溶剂，在浓度超过5%～10%时， 一般能使酶失活
6.3 酶在食品加工和保鲜中的应用
酶,从早期的酿造、发酵食品开始,至今已广泛应用到各种食品 上。 随着生物科技进展,不断研究、开发出新的酶制剂,已成为当今 新的食品原料开发、品质改良、工艺改造的重要环节。 在食品工业中广泛采用酶来改善食品的品质以及制造工艺,酶 作为一类食品添加剂,其品种不断增多。 与以前的化学催化剂相比,酶反应显得特别温和,这对避免食品 营养的损失是很有利的。
叶绿素酶 最适温度60～82.2℃
多酚氧化酶 弊：褐变、营养损失、风味变化 利：
6.4.2 对质构的影响
果胶酶 纤维素酶 淀粉酶：水解酶，有三类 表6-4 蛋白酶：如谷氨酰胺转氨酶（154页）、菠萝蛋白
酶、木瓜蛋白酶、组织蛋白酶等
6.4.3 与风味相关的酶
产生食品风味和香气的物质是无数的，难以确定这 些化合物关键性的结合，所以难以鉴定决定食品风 味物质中的酶 过氧化物酶：产生自由基，热稳定性好 如豆腥味、玉米中的不良风味：脂肪氧合酶 柚皮苷及其酶 脂肪酶、葡萄糖苷酶、
补： 食品废料处理中的酶
淀粉酶 纤维素酶 半纤维素酶和戊聚糖酶 蛋白酶 脂肪酶
补 食品分析中的酶
酶具有高度灵敏性和专一性 通常采用的方法
测定酶度物浓度的变化 食品分析中的固定化酶
可反复作用，简便快速 充分热烫和巴氏杀菌的指示剂（E-book: p519
table 30) 充分热烫果蔬中：过氧化物酶
第6章 酶
6.1 酶的概述（化学本质、定义、特点） 6.2 影响酶活力的因素 6.3 酶在食品加工及保鲜中的应用 6.4 酶与食品质量的关系 6.5 固定化酶在食品工业中的应用
6.1酶的概述
酶是蛋白质 蛋白部分 非蛋白部分：辅助因子、辅酶
酶是催化剂 以周转数表示催化效率 当酶被饱和时，在1s（1min）内，1mol活性酶能催 化底物为产物的摩尔数 大多数水解酶周转数10～100/s；大多数氧化酶的周 转数为106～107 /s
144页，表6-2
6.3.1 氧化还原酶
葡萄糖氧化酶 减少褐变、除去氧气、护色增香，延长货架期
过氧化氢酶 分解过氧化物
脂肪氧化酶：漂白和改善面团的流变性 醛脱氢酶：除豆腥味（已醛→羧酸） 丁二醇脱氢酶：
6.3.2 水解酶
蛋白酶：溶解度增加，有利于消化吸收；苦味 焙烤食品、乳品、肉的嫩化、饮料的澄清、 生物活性肽
6.4.4 与营养相关的酶
•酶缺乏 Enzyme Deficiencies •酶的水平被基因构成、年龄和饮食所控制
•婴儿和老年人的特殊食品 •老年人对食品的容耐性增加，可能与酶的生物合成的变化有 关
•毒物与抗营养成分 Toxicans and Antinutrients •过敏物质 allergenic substance 不利的酶
6.2.3 温度对酶催化反应的影响
Q10值： 2～3
热变性导致 酶的失活
6.2.4 水分活度对酶活力的影响
水分活度对酶有两方面的影响： ①影响稳定性 低水分活度，酶制剂保藏过程中能保持最高的 稳定性； 在较低水分活度下酶蛋白变性速度会显着地减 缓，而且能有效地防止微生物的生长． ②影响催化活性 低水分活度下，酶的催化活性较低。因此，在 加工中改变食品的水分活度可以控制不期望的 酶的活力．
水分活度对酶的热稳定性的影响
在磨碎的燕麦粒中 的脂酶，在水分含 量为23％和30℃ 的条件下开始失活；
而当水分含量降为 10%时， 直至温度提高到 60℃时，脂酶才开 始失活
6.2.5 酶浓度对催化速度的影响
酶活力的测定方法
在一定条件下，酶与底物反应一段时间后，测定 反应液中产物和底物的变化量
淀粉酶（α-、β-）、葡萄糖淀粉酶、支链淀粉酶 啤酒、糕点
维素酶和半纤维素酶 葡萄糖硫苷酶：芥末油 果胶酶：提高果汁得率及澄清果汁 脂肪酶：增强风味 溶菌酶：水解细菌细胞壁肽聚糖的β-1,4糖苷键
6.3.3 异构酶
葡萄糖异构酶 葡萄糖→果糖
6.3.4 转移酶
谷氨酸-γ-谷氨酰转移酶（TGase） 主要功能是参与体内蛋白质代谢，来源广泛 使蛋白质分子内和分子间发生交联，分子量变大， 生成网络状的超大蛋白质分子，能有效改善蛋白 质胶凝性质，从而改善食品的品质、口味、提高 食品的强度和稳定性。 用于动物性食品的加工
非竞争性
同时生成ESI和EI 反竞争性
仅生成ESI
• 氰化物、硫化物和CO 与酶中金属离子形成稳定的络合物
如氰化物与含铁卟啉细胞色素氧 化酶结合
• 青霉素（penicillin） 与细菌糖肽转肽酶Ser-OH活性， 影响细胞壁合成。
6.2.8 影响酶活力的其他因素
高压 HEFP 黏度 剪切 超声能量 离子辐射作用 溶剂
要求酶的构象适应性
酶的 诱导楔合与 专一性
酶的分类
氧化还原酶 转移酶 水解酶 裂合酶 异构酶 连接酶（合成酶）
的命名
推荐名： 底物名称+催化反应类型+酶
系统命名： 底物+酶作用基团+催化反应类型 如：葡萄糖氧化酶 β-D-Glu，氧1-氧化还原酶
系统编号 四位编码（enzyme commission，EC) 葡萄糖氧化酶：EC 1.1.3.4
产物浓度
有激活剂
E1 E2
底物不足或有 抑制剂
时间
6.2.6 激活剂对酶反应速率的影响
①无机离子 阳离子 K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Zn2+等 阴离子 Cl -、Br -等
②中等大小的有机分子 ③某些激酶
6.2.7 抑制剂的影响
任何能降低酶催化反应速度的物质 不可逆抑制
能与酶反应生成稳定共价键 E＋I → EI 应用：
确定酶的活性部位及靠近酶活性部位的反应基团
• 氰化物、硫化物和CO 与酶中金属离子形成稳定的络合物
如氰化物与含铁卟啉细胞色素氧化酶结合
• 青霉素（penicillin） 与细菌糖肽转肽酶Ser-OH活性， 影响细胞壁合成。
可逆抑制
竞争性
ES不与I结合、EI也不与S结合
最大速度不受I的影响
增加底物浓度可克服抑制剂的影响
补 ： 重组DNA技术和基因工程
食品原材料 富含赖氨酶的谷类
控制内源酶 抑制聚半乳糖醛酸酶的基因表达，
食品中的特制酶 可以通过基因工程而改变的酶性质： 提高纯度、减少副反应 稳定性、最适pH值、底物特异性、效率、易 于固定化
6.4 酶对食品质量的影响
颜色 肉是红色，蔬菜水果以“绿色”判断质量
质构 果蔬取决于碳水化合物 动物组织和高蛋白植物食品取决于蛋白酶
风味和香气 营养质量
6.4.1 对颜色的影响
脂肪氧合酶：亚油酸：氧 氧化还原酶；EC1.13.11.12 弊：产生自由基、氧化脂类色素、必需脂肪酸含量降低 利：面粉漂白、
同功酶
在同一个生物品种或组织中，可能存在着能催化 相同反应的不同的酶的形式
差别在于氨基酸顺序、三维结构、共价改性等 多酶体系
具有两种以上催化活力的那些酶，在分类中具有 多个位置
6.2 影响酶活力的因素
①底物浓度 ②酶的浓度 ③酸度 ④温度 ⑤水分活度 ⑥酶的激活剂 ⑦酶的抑制剂 ⑧其它因素：HEFP、高压
酶的高度特异性，能在低温下（25-45℃）作用和 不产生副反应
较粗的酶制剂成本较低 P414;E p501 table 7.15,7.16,7.17,-7.22
6.5食品加工中的固定化酶
优点 使酶能重复使用，在反应结束时得到不含酶的产 物 降低成本
方法 共价结合 物理截留在凝胶中 吸附 分子间交联 半透膜（微胶囊）