福建农林大学 食品酶学课件8
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酶工程食品PPT课件
（如热稳定性和难降解常是毒性或致敏性成分的共性）
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• 生产食品酶制剂的菌种的安全性
1.潜在的产毒素性
如一些细菌、放线菌，导致食物中毒
2.潜在的致病性
3.安全菌株
已确定无致病性、不产毒素的菌种，尤其是在
安全用于食品酶制造方面有悠久历史的微生物，
即使经过改造，仍然是产生安全菌种的最优选
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•特点：
1.产品中存在酶工程采用的基因改造序列 2.产品中存在酶工程采用的氨基酸序列修饰成分 3.产品具有本身的酶工程所设计的性状和功能
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三、酶工程食品的研究进展
• 1953年开始研究酶的固定化 • 1967年酶反应器问世 • 1969年，日本首次用固定化酶技术生产L-氨基酸 • 20世纪50~60年代，酶修饰技术
一、酶工程概述
• 【酶工程/酶反应技术】
在一定的生物反应器内，通过对酶制剂的 改组、修饰、固定或创造新的酶类制品等 途径，改善酶制剂的稳定性、催化能力、 专一性、调节性及使用条件，寻求和开发 耐极端条件的酶产品。
耐高温、耐酸碱、 耐盐、耐有机溶剂
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•
酶工程研究内容
1. 化学/初级酶工程
（动/植/微生物细胞 活/死/休止细胞、 整细胞、细胞碎片、 细胞器）
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酶的模拟技术
• 【模拟酶/人工酶/酶模型】采用有机化学、生 物化学等方法，设计和合成一些比天然酶简单， 但又具有天然酶中起主导作用的结构和催化功 能的非蛋白质分子或蛋白质分子。
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五、酶工程食品的应用
定点突变
天然酶 基因
随机突变、筛选
分子杂合
江南大学《食品酶学》课件5-8
• 整个反应可用图来表示： 整个反应可用图来表示：
A B
P Q
EAB EPQ
B
A
Q P
3、Ping Pong机制 、 机制 在这类反应机制中，一次仅一个底物（或产物） 在这类反应机制中，一次仅一个底物（或产物）与酶相结 合也称为Ping Pong BiBi机制 合也称为 机制
k1 E+A k-1 EA k2 k-2 FP k3 k-3P F k4B k-4 FB k5 k-5 EQ k6 k-6 E+Q
第五章 酶动力学的引论
第一节 底物浓度对酶催化反应速度的影响 一、酶—底物结合的一般概念 初速 度 • 酶浓度不变 • 其他底物浓度不变 反应速度 底物浓度 biphasic nature
底物浓度
底物首先同酶相结合， 底物首先同酶相结合，再转变成产物 Sucrose· invertase ·
sucrose+invertase
酶不能被底物饱和 d(ES)/dt=0 的条件不存在， 的条件不存在， 即便在最初阶段也是如此
• 二、一底物反应
一底物反应包括水解酶（ 一底物反应包括水解酶（如果将水看作是过 量的）、异构酶和大多数裂解酶。假定在酶催化 量的）、异构酶和大多数裂解酶。 ）、异构酶和大多数裂解酶 反应中， 反应中，E和S之间快速而可逆地形成一个络合物 ES，然后这个络合物以较慢的速度分解成产物P ES，然后这个络合物以较慢的速度分解成产物P， 同时酶E再生。 同时酶E再生。
在反应中生成四个二元络合物（ ， 在反应中生成四个二元络合物（EA， FP， FB， EQ） ， ， ） EA FP FB EQ 这两步包含着共价键的生
成和断裂， 表示反应中酶的性质有瞬间的改变。 成和断裂，F 表示反应中酶的性质有瞬间的改变。
食品酶学课件第3章蛋白酶
蛋白酶在食品工业中的应用
乳制品加工
在乳制品加工过程中，利用蛋白 酶将牛奶中的蛋白质水解成多肽 和氨基酸，可以提高乳制品的口 感和营养价值。
啤酒酿造
在啤酒酿造过程中，利用蛋白酶 将麦芽中的蛋白质水解成可溶性 的氨基酸和肽，可以提高啤酒的 口感和稳定性。
01
肉类加工
在肉类加工过程中，利用蛋白酶 将肉类中的胶原蛋白水解成可溶 性的明胶，可以提高肉类的嫩度 和口感。
各国食品酶制剂法规
不同国家对食品酶制剂的管理法规存在差异，包括生产许可、质量标准、使用限 制等方面的规定。
食品酶制剂的生产许可与监管
生产许可制度
为了确保食品酶制剂的安全性和质量 可控性，各国政府建立了生产许可制 度，只有经过审查合格的企业才能获 得生产许可。
质量监管
政府对获得生产许可的企业进行质量 监管，包括定期检查、抽检以及不合 格产品的处理等方面的规定。
味。
提取肉类蛋白
利用蛋白酶水解肉类蛋白质，可 以提取出高营养价值的肉类蛋白，
用于食品加工。
乳制品加工中的应用
酸奶制作
蛋白酶能够水解牛奶中的蛋白质，使牛奶发酵成为酸奶，提高酸 奶的口感和营养价值。
干酪制作
在干酪制作过程中，蛋白酶能够促进蛋白质水解，提高干酪的质地 和口感。
乳清处理
乳清是乳制品加工过程中的副产品，蛋白酶可以水解乳清中的蛋白 质，将其转化为有价值的食品原料。
蛋白酶在一定的温度、pH值和盐浓度 范围内具有较好的稳定性，能够在加 工和储存过程中保持较高的活性。
蛋白酶的活性中心与催化三联体
01
02
03
活性中心
蛋白酶的活性中心是其催 化肽键断裂的关键区域， 通常由几个氨基酸残基组 成。
《食品酶学第五章》PPT课件
蛋白酶在面包生产中的作用——主要表现在面团 发酵过程中。
1.应用蛋白酶可以缩短发酵时间。 由于蛋白酶的作用，使面粉中的蛋白质降解为 肽、氨基酸，以供给酵母氮源，促进发酵。 因为在发酵初期酵母可利用存在于面粉中的含 氮化合物，在发酵后期含氮化合物不足，添加蛋白 酶的效果就能较充分地显示出来。
2.降低面团的粘度
3. 20世纪20年代初美国较大规模生产淀粉糖品，用酸法技术制 葡萄糖和糖浆等。
4. 60年代初期酶法技术发展，先是酸酶法，以后是双酶法，不 同酶法逐步代替了酸法技术。
5. 1967年又采用异构化酶转变甜度较低葡萄糖成更甜的果糖， 生产果葡糖浆，大大促进了淀粉制糖工业的发展。
酶法生产过程中应用的酶有： α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、脱支酶和葡萄糖异构酶、环状糊精葡萄
借助本品可使用普通面粉来生产奶油和苏打饼干。
脂肪氧合酶
存在：植物中。 各种植物的种子，特别是豆科植物的种子含量丰富，尤其以大豆中含量最高。
表5-4 几种植物中脂肪氧合酶的相对活力 植 物 大豆 绿豆 豌豆 小麦 花生
相对活力/％ 100 47 35
2
1
作用特点：脂氧合酶对底物具有高度的特异性，它 作用的底物脂肪，在其脂肪酸残基上必须含有一个 顺 ， 顺 1 ， 4- 戊 二 烯 单 位 （ —CH ＝ CH—CH2—CH ＝ CH—）。
根霉
α (G.A.) α-1,4; α-1,6
黑曲酶 α (G.A.) α-1,4;α-1,6
糊精及麦芽糖
糊精及麦芽糖
葡萄糖6%、麦 芽糖30%、糊精 葡萄糖100% 葡萄糖90%、其 它为寡糖
Ca2+能保护酶 Cl-能活化酶 Ca2+能保护酶 Cl-能活化酶 Ca2+能保护酶
最新[理学]食品酶学课件本第四章固定化酶PPT课件
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⑤1973年，千畑一郎等人又采用固定化微生物细胞连续化生
产L—天冬氨酸，后来又发展到固定化增殖细胞即固定化活
细胞。 1/9/2021
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三、酶和菌体的固定化方法
（一）吸附法 （二）包埋法 （三）结合法 （四）交联法 （五）热处理法 各固定方法的特点与比较
酶固定化方法示意图
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特点：最大优点是酶结合牢固，但成本较高，而且需要注 意避免酶活性中心上的基团被偶联而引起酶的失活，或酶 在与载体偶联后可能发生活性中心构象的变化而影响催化 能力（酶活回收率一般为30%左右）。
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（四）交联法
概念：采用双官能试剂将酶分子连接起来，从而使酶固定 化的方法，称为交联法。
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酶固定化方法示意图
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（一）吸附法
概念：吸附法是指利用各种固体吸附剂将酶或含酶
菌体吸附在其表面上而使酶固定化的方法。 吸附剂：常用有活性炭、氧化铝、硅藻土、多孔陶
瓷、多孔玻璃、硅胶、羟基磷灰石等。 特点：最大的优点是廉价简便、条件温和酶活损失
少；最大的缺点是酶易从载体上解吸附。
只有几微米到几百微米，称为微胶囊，所
以，半透膜包埋法也称为微胶囊包埋法。
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（三）结合法
概念：结合法是指通过离子键或共价键将
酶与载体结合在一起而使酶固定化的方法。
分类：①离子键结合法
②共价键结合法
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①离子键结合法
载 体 ： 常 用 的 载 体 有 DEAE— 纤 维 素 、 TEAE— 纤 维 素 、 DEAE— 葡 聚 糖 凝 胶 等 离 子 交换剂。
以上四种固定化酶方法各有其优缺点（见表4-1）。往往一 种酶可以用不同方法固定化，但没有一种固定化方法可以 普遍地适用于每一种酶。在实际应用时，常将两种或数种 固定化方法并用，以取长补短。
食品酶学在食品工程中的应用92页PPT
拉
60、生活的的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
食品酶学在食品工程中的应用
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
60、生活的的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
食品酶学在食品工程中的应用
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
食品酶学-酶学基础理论(第二章)
NADH + H+
CH3-CO- COOH 丙酮酸
用电泳法分离LDH可得到5种同工酶区带。都是 由H和M二种不同类型的亚基组成的四聚体。
乳酸脱氢酶同工酶电泳图谱
同工酶的测定可作为某些疾病的诊断指标。
正常人血清LDH主要来自红细胞渗出，活 力很低。当某一组织病变时，血清LDH同 工酶电泳图谱会发生变化。如肝细胞受 损早期，LDH总活性在正常范围内，但 LDH5升高；急性心肌变时，LDHl可升 高。
氢键
每个氨基酸残基 （第n个）的羰基 氧与多肽链C端方 向的第4个残基 （第n+4个）的酰 胺氮形成氢键。
β-折叠(β-sheet)
折叠片的构象是通过一个肽键的羰基氧和位于同一个肽链或相邻肽链 的另一个酰胺氢之间形成的氢键维持的。肽链分为平行排列（走向都 是由N到C方向）或者是反平行排列（肽链反向排列）。
1.总体积中只占相当小的部分（约1%2%）
2.酶分子表面的一个凹穴，具有一定柔性
3.活性中心为非极性的微环境 4.底物与酶通过形成较弱键力的次级 键相互作用并结合到酶的活性中心
5.酶的活性部位与底物的几何图形并 非正好吻合，底物或酶或两者的构象 同时变化后才相互契合
酶活性中心示意图
举例：酪氨酸酶（多分氧化酶） 酪氨酸酶在生物色素形成中的作用
蜂蜜品质同工酶电泳检测
• 比较两种天然蜂蜜与掺假所用的工业淀粉酶的同工 酶电泳，发现天然蜂蜜的淀粉酶同工酶酶谱和工业 淀粉酶的同工酶酶谱存在差异。
三. 酶的催化机制
底酶
物的
结作
锁钥学说（lock and key hypothesis）
合用 后专
才一
表性
过渡态学说
现必 出须
食品酶学-葡萄糖氧化酶ppt课件
,尤其在 热加工过程中的损失很大。 研究表明:葡萄糖氧化酶的添加能把溶解氧 迅速降低到10-6以下,显著的保护柑桔果汁 中的Ｌ-ＡＳＡ。如果再添加过氧化氢酶, 则保护作用更显著。
3.防止虾肉变色——酶法保鲜
酶法保鲜的原理是利用酶的催化作用，防止或消 除外界因素对食品的不良影响，从而保持食品原 有的优良品性。 葡萄糖氧化酶用在鱼类冷藏制品的保鲜：一方面 是利用其氧化葡萄糖产生葡萄糖酸，使鱼制品表 面pH降低，抑制了细菌的生长；另一方面是除去 了氧，降低了脂肪氧合酶、多酚酶的活力。 利用葡萄糖氧化酶可防止虾仁变色。
第11章
葡萄糖氧化酶
葡萄糖氧化酶EC1.1.3.4
葡萄糖氧化酶(Glucose oxidase GOD)的系统名称 （β -D-葡萄糖：氧 氧化还原酶：EC1.1.3.4） , 最先于1928年在黑曲霉和灰绿青霉中发现。 能够在氧存在的条件下，催化葡萄糖氧化成δ-D-葡 萄糖酸内酯，对β-D-吡喃葡萄糖表现出很强烈的特 异性。 该酶在临床检测及食品工业中有广泛用途
三、葡萄糖氧化酶在 食品加工中的应用
葡萄糖氧化酶在食品加工中的应用是多种多样的， 根据其作用有四个方面 ①形成过氧化氢 ②形成葡萄糖酸 ③除去葡萄糖 ④除去氧 葡萄糖氧化酶是经微生物发酵和最先进的提纯技术 纯化而得到的绿色生物食品保鲜剂，无毒无副作用。 能够除去食品中溶解氧，起到保鲜、护色、防褐变、 保护维生素C、延长食品保质期的作用。
防止海产品的变色、腐败、抑制微生物生长
4.除去啤酒中的氧
氧对啤酒品质有很大的的影响,主要表现在啤酒浑浊, 风味老化,口味劣变,色泽变深等等。在啤酒加工过程 中加入适量的葡萄糖氧化酶可以除去啤酒中的溶解氧 和瓶颈氧,阻止啤酒的氧化变质。防止老化味产生，保 持啤酒原有风味。 它可以使氧与啤酒中的葡萄糖生成葡萄糖酸内酯而消 耗溶解氧。葡萄糖酸内酯较稳定,没有酸味,无毒副作 用,对啤酒质量没有什么影响,而且不具有氧化能力。 葡萄糖氧化酶又具有酶的专一性,不会对啤酒中的其他 物质产生作用。因此葡萄糖氧化酶在防止啤酒老化 ,保 持啤酒风味,延长保质期有显著的效果。
3.防止虾肉变色——酶法保鲜
酶法保鲜的原理是利用酶的催化作用，防止或消 除外界因素对食品的不良影响，从而保持食品原 有的优良品性。 葡萄糖氧化酶用在鱼类冷藏制品的保鲜：一方面 是利用其氧化葡萄糖产生葡萄糖酸，使鱼制品表 面pH降低，抑制了细菌的生长；另一方面是除去 了氧，降低了脂肪氧合酶、多酚酶的活力。 利用葡萄糖氧化酶可防止虾仁变色。
第11章
葡萄糖氧化酶
葡萄糖氧化酶EC1.1.3.4
葡萄糖氧化酶(Glucose oxidase GOD)的系统名称 （β -D-葡萄糖：氧 氧化还原酶：EC1.1.3.4） , 最先于1928年在黑曲霉和灰绿青霉中发现。 能够在氧存在的条件下，催化葡萄糖氧化成δ-D-葡 萄糖酸内酯，对β-D-吡喃葡萄糖表现出很强烈的特 异性。 该酶在临床检测及食品工业中有广泛用途
三、葡萄糖氧化酶在 食品加工中的应用
葡萄糖氧化酶在食品加工中的应用是多种多样的， 根据其作用有四个方面 ①形成过氧化氢 ②形成葡萄糖酸 ③除去葡萄糖 ④除去氧 葡萄糖氧化酶是经微生物发酵和最先进的提纯技术 纯化而得到的绿色生物食品保鲜剂，无毒无副作用。 能够除去食品中溶解氧，起到保鲜、护色、防褐变、 保护维生素C、延长食品保质期的作用。
防止海产品的变色、腐败、抑制微生物生长
4.除去啤酒中的氧
氧对啤酒品质有很大的的影响,主要表现在啤酒浑浊, 风味老化,口味劣变,色泽变深等等。在啤酒加工过程 中加入适量的葡萄糖氧化酶可以除去啤酒中的溶解氧 和瓶颈氧,阻止啤酒的氧化变质。防止老化味产生，保 持啤酒原有风味。 它可以使氧与啤酒中的葡萄糖生成葡萄糖酸内酯而消 耗溶解氧。葡萄糖酸内酯较稳定,没有酸味,无毒副作 用,对啤酒质量没有什么影响,而且不具有氧化能力。 葡萄糖氧化酶又具有酶的专一性,不会对啤酒中的其他 物质产生作用。因此葡萄糖氧化酶在防止啤酒老化 ,保 持啤酒风味,延长保质期有显著的效果。
《食品酶学第三章》PPT课件
具体操作：细胞离心
收集菌体
加入冷却的丙酮液
搅拌
抽滤
反复用冷丙酮液洗涤
置干燥器中低温保存。
经丙酮处理的细胞干粉称为丙酮粉。丙酮还 能除去细胞膜部分脂肪，更利于酶的提取。
三、酶的抽提
What？
在酶的分离纯化前期，将经过处理 或破坏的细胞置于一定溶液中，使被 提取的目的酶与其它物质分离的过程， 包括酶与细胞固体残渣的分离、酶与 其他物质的分离。
二、酶源材料的预处理（胞内酶）
•
机械破碎法
•
物理方法
•
酶解法
•
表面活性剂处理法
•
丙酮粉法
机械破碎法包括研磨法和细菌磨法 • 研磨法 • 细菌磨法——此法比研磨法省力，其破碎率也比研
磨法效率高。
细菌磨结构示意图
物理方法
超声波破碎法
渗透压法
冻融法
基本原理是利用超声 波（10-15KHz）的机 械振动而使细胞破碎。 由于超声波发生时的 空化作用，致使液体 形成局部减压引起液 体内部产生很大的压 力导致细胞破碎。
PM-30 PM-20 PM-10 UM-2 UM-0.5
表3-2 “Diaflo” 超滤膜的物理特性
截留酶的分子质量/U 近似平均孔径/nm
300 000
14
100 000
5.5
50 000
3
30 000
2.2
20 000
1.8
10000
1.5
1000
1.2
500
1
2. 超滤膜的材料 醋酸纤维素、各种芳香聚酰胺、聚砜和
• 因为一般蛋白质都含有相当数量的-SH，若提取液 中有氧化剂或与空气中的氧气接触过多都会使-SH 氧化为二硫键，导致酶活性的丧失。
理学食品酶学本固定化酶课件
（1）酶的底物为小分子化合物
一般来说，当酶的底物为小分子化合物时，固定化酶的底物特异性大多数情况下不发生变化。例如，氨基酰化酶、葡萄糖氧化酶、葡萄糖异构酶等，酶的底物为大分子化合物
当酶的底物为大分子化合物时，如蛋白酶、α-淀粉酶、磷酸二酯酶等，固定化酶的底物特异性往往会发生变化。这是由于载体引起的空间位阻作用，使大分子底物难以与酶分子接近而无法进行催化反应，酶的催化活力难以发挥出来，催化活性大大下降；而分子量较小的底物受到空间位阻作用的影响较小，与游离酶没有显著区别。 酶底物为大分子化合物时，底物分子量不同，对固定化酶底物特异性的影响也不同，一般随着底物分子量的增大，固定化酶的活力下降。例如，糖化酶用CMC叠氮衍生物固定化时，对分子量8000的直链淀粉的活性为游离酶的77％，而对分子量为50万的直链淀粉的活性只有15%～17％。
以上四种固定化酶方法各有其优缺点（见表4-1）。往往一种酶可以用不同方法固定化，但没有一种固定化方法可以普遍地适用于每一种酶。在实际应用时，常将两种或数种固定化方法并用，以取长补短。
各固定方法的特点与比较
四、 固定化酶的特性
（一）固定化酶的形状 （二）固定化酶的性质 （三）酶活力 （四）固定化酶的稳定性 （五）固定化酶的反应特性
酶经固定化后，其对蛋白酶的抵抗力提高。这可能是因为蛋白酶是大分子，由于受到空间位阻的影响，不能有效接触固定化酶。例如，千畑一郎发现，用尼龙或聚脲膜包埋，或用聚丙烯酰胺凝胶包埋的固定化天门冬酰胺酶，对蛋白酶极为稳定，而在同一条件下，游离酶几乎全部失活。另外固定化后酶对有机试剂和酶抑制剂的耐受性也得到了提高。
固定化可延长酶的贮藏有效期。但长期贮藏，活力也不免下降，最好能立即使用。如果贮藏条件比较好，亦可较长时间保持活力。例如，固定化胰蛋白酶，在0.0025mol/L磷酸缓冲液中，于20℃保存数月，活力尚不损失。