1、食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系 第二章第二章 食品酶学食品酶学第一节第一节 酶的概念和作用特点酶的概念和作用特点第二节第二节 酶的作用机理酶的作用机理第三节第三节 酶促反应动力学酶促反应动力学第四节第四节 食品加工中酶的应用食品加工中酶的应用第五节第五节 酶制剂的生产原理酶制剂的生产原理食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系第一节第一节 酶的概念和作用特点酶的概念和作用特点1、酶（、酶（enzyme）的概念）的概念八十年代以前八十年代以前:酶是一类由活
2、性细胞产生的具有催化作用和高度专酶是一类由活性细胞产生的具有催化作用和高度专一性的特殊蛋白质。一性的特殊蛋白质。八十年代以后八十年代以后:酶是一类由活性细胞产生的生物催化剂。酶绝大多酶是一类由活性细胞产生的生物催化剂。酶绝大多数都是蛋白质，少数为核酸分子。数都是蛋白质，少数为核酸分子。2、酶的组成、酶的组成 绝大多数的酶是蛋白质，绝大多数的酶是蛋白质，具有蛋白质的一切理化性具有蛋白质的一切理化性质质。一、酶的化学本质一、酶的化学本质迄今为止，已确认迄今为止，已确认2000多种酶是蛋白质。多种酶是蛋白质。食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食
3、品与生物工程系单纯酶：单纯酶：仅由蛋白质组成，水解的最终产物是氨基酸，如胃蛋仅由蛋白质组成，水解的最终产物是氨基酸，如胃蛋白酶，肽酶，木瓜蛋白酶。白酶，肽酶，木瓜蛋白酶。结合白酶（全酶）：结合白酶（全酶）：由酶蛋白和辅助因子结合。由酶蛋白和辅助因子结合。辅助因子包括包括金属离子和有机小分子，在酶的催辅助因子包括包括金属离子和有机小分子，在酶的催化作用过程中起传递电子、原子等作用。有机小分子包括化作用过程中起传递电子、原子等作用。有机小分子包括辅酶和辅基，一般是结构复杂的有机化合物。辅酶和辅基，一般是结构复杂的有机化合物。辅酶：结合松散，易透析除去。辅酶：结合松散，易透析除去。辅基：结合紧密，不
4、易透析除去。辅基：结合紧密，不易透析除去。按组成可分为：单纯酶按组成可分为：单纯酶、结合酶（全酶）、结合酶（全酶）食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系单体酶：单体酶：只有单一的三级结构蛋白质构成。只有单一的三级结构蛋白质构成。寡聚酶：寡聚酶：由多个（两个以上）具有三级结构的亚基聚合而成。由多个（两个以上）具有三级结构的亚基聚合而成。多酶复合体：多酶复合体：由几个功能相关的酶嵌合而成的复合体。由几个功能相关的酶嵌合而成的复合体。根据结构不同酶分类根据结构不同酶分类 食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品
5、酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系据酶分子据酶分子组成分类组成分类据酶蛋白据酶蛋白特征分类特征分类单纯酶类单纯酶类结合酶类结合酶类酶蛋白酶蛋白辅酶辅酶金属离子金属离子有机有机小分子小分子单体酶单体酶寡聚酶寡聚酶多酶复合体多酶复合体食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系二、酶的命名和分类二、酶的命名和分类1、习惯命名法、习惯命名法 根据以下根据以下5个原则决定的：个原则决定的：（1）根据酶的催化反应的性质来命名）根据酶的催化反应的性质来命名（2）根据被作用的底物来命名）根据被作用的底物来命名（3）将酶的作用底物与催化反
6、应的性质结合起来命名）将酶的作用底物与催化反应的性质结合起来命名（4）将酶的来源与作用底物结合起来命名）将酶的来源与作用底物结合起来命名（5）将酶作用的最后）将酶作用的最后pH和作用底物结合起来命名和作用底物结合起来命名食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系2、系统命名法、系统命名法 应标明底物名称、反应性质，最后加一个酶字。如应标明底物名称、反应性质，最后加一个酶字。如有两种底物，中间用有两种底物，中间用“：”分开。例如：分开。例如：习惯名称习惯名称:谷丙转氨酶谷丙转氨酶 系统名称系统名称:L-丙氨酸：丙氨酸：-酮戊二酸氨基
7、转移酶酮戊二酸氨基转移酶 酶催化的反应酶催化的反应:-酮戊二酸酮戊二酸+L-丙氨酸丙氨酸 L-谷氨酸谷氨酸+丙酮酸丙酮酸 CH3CHCOOHNH2HOOCCH2CH2CCOOHOHOOCCH2CH2CHCOOHNH2CH3CCOOHO食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系3、系统分类及编号、系统分类及编号 1961年国际生物学会酶学委员会规定了酶的分类原则，年国际生物学会酶学委员会规定了酶的分类原则，按反应类型可将酶分为六大类：按反应类型可将酶分为六大类：（1）氧化还原酶类）氧化还原酶类 （2）转移酶类）转移酶类 （3）水解酶
8、类）水解酶类 （4）裂合酶类）裂合酶类 （5）异构酶类）异构酶类 （6）合成酶类）合成酶类 每一大类又分为若干亚类，各亚类又分为若干次亚类每一大类又分为若干亚类，各亚类又分为若干次亚类并用并用4位数字编号系统。例：过氧化氢酶：位数字编号系统。例：过氧化氢酶：EC.1.11.1.6。EC代表酶学委员会，数字含义依次是类，亚类，次亚类，在代表酶学委员会，数字含义依次是类，亚类，次亚类，在次亚类中的序号。次亚类中的序号。食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系（1）氧化还原酶氧化还原酶 Oxidoreductase 氧化氧化-还原酶催
9、化氧化还原酶催化氧化-还原反应，主要包括脱氢还原反应，主要包括脱氢酶酶(dehydrogenase)和氧化酶和氧化酶(Oxidase)。如乳酸。如乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。CH3CHCOOHOHNAD+H+CH3CCOOHONADH食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系（2）转移酶转移酶 Transferase 转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的基转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。团或原子转移到另一个底物的分子上。例如，例如，谷
10、丙转氨酶催化的氨基转移反应。谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。CH3CHCOOHNH2HOOCCH2CH2CCOOHOHOOCCH2CH2CHCOOHNH2CH3CCOOHO食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系（3）水解酶）水解酶 hydrolase 水解酶催化底物的加水分解反应，主要包括淀粉酶、水解酶催化底物的加水分解反应，主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。例如，脂肪酶蛋白酶、核酸酶及脂酶等。例如，脂肪酶(Lipase)催化的催化的脂的水解反应：脂的水解反应：H2OCOOCH2CH3RRCOOHCH3CH2OH食品化学食
11、品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系（4）裂合酶）裂合酶 Lyase 裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子形裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应，主要包括醛缩酶、水化酶成双键的反应及其逆反应，主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。例如，及脱氨酶等。例如，延胡索酸水合酶催化的反应：延胡索酸水合酶催化的反应：HOOCCH=CHCOOHH2OHOOCCH2CHCOOHOH食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系（5）异构酶）异构酶 Isomeras
12、e 异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程。例如，分子内基团或原子的重排过程。例如，6-磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖异构酶催化的反应：异构酶催化的反应：OCH2OHOHOHOHOHOCH2OHCH2OHOHOHOH食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系（6）合成酶）合成酶 Ligase or Synthetase 合成酶，又称为连接酶，能够催化合成酶，又称为连接酶，能够催化C-C、C-O、C-N 以及以及C-S 键的形成反应，这类反应必须与键的形成反应，这类反应必
13、须与ATP分解反应相分解反应相互偶联。互偶联。A+B+ATP+H-O-H=A B+ADP+Pi 例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。丙酮酸丙酮酸 +CO2 草酰乙酸草酰乙酸食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系 酶具有一般催化剂的酶具有一般催化剂的共性共性：如加快反应速度、不改变：如加快反应速度、不改变平衡常数、自身质量无改变。同时具有一般催化剂所没有平衡常数、自身质量无改变。同时具有一般催化剂所没有的特性：的特性：三、酶的催化作用特点三、酶的催化作用特点1、高效催化性：、高效催化性：反应速度与不加催化
14、剂相比可提高反应速度与不加催化剂相比可提高1081020，与加普通催化剂相比可提高，与加普通催化剂相比可提高1071013；2、高度专一性：、高度专一性：即酶只能对特定的一种底物、一类化即酶只能对特定的一种底物、一类化合物、一定的化学键、一种异构体或一定的化学反应起合物、一定的化学键、一种异构体或一定的化学反应起作用。作用。绝对专一性绝对专一性 相对专一性相对专一性 立体化学专一性立体化学专一性食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系 绝对专一性：绝对专一性：有些酶只作用于一种底物，催化一有些酶只作用于一种底物，催化一个反应，而
15、不作用于任何其它物质。个反应，而不作用于任何其它物质。相对专一性：相对专一性：这类酶对结构相近的一类底物都有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。作用。包括键的专一性和基团的专一性。立体化学专一性：立体化学专一性：这类酶只对底物的某一种构型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。和几何异构专一性。3、不稳定性、不稳定性 易受各种因素的影响，在活细胞内受到精密严格易受各种因素的影响，在活细胞内受到精密严格的调节控制。反应条件温和：常温、常压、中性的调节控制。反应条件温和：常
16、温、常压、中性pH。食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系第二节第二节 酶的作用机理酶的作用机理 酶催化作用的中间络合物学说酶催化作用的中间络合物学说一、酶催化作用在于降低反应活化能一、酶催化作用在于降低反应活化能二、中间络合物的生成二、中间络合物的生成 酶如何降低活化能：酶先与底物结合形成不稳定的的酶如何降低活化能：酶先与底物结合形成不稳定的的中间产物中间产物中间络合物，这种中间络合物具有较高的活性，中间络合物，这种中间络合物具有较高的活性，不仅容易生成，而且容易变成产物，并释放出酶。不仅容易生成，而且容易变成产物，并释放出
17、酶。1kSE 1kES 2kEP 酶催化作用的中间络合物学说示意图酶催化作用的中间络合物学说示意图:食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系E+SP+EES能能量量水水平平反应过程反应过程 G E1 E2 酶（酶（E）与底物（）与底物（S）结合生成不稳定的中间结合生成不稳定的中间络合物（络合物（ES），再分解），再分解成产物（成产物（P）并释放出）并释放出酶，使反应沿一个低活酶，使反应沿一个低活化能的途径进行，降低化能的途径进行，降低反应所需活化能，所以反应所需活化能，所以能加快反应速度。能加快反应速度。食品化学食品化学FOOD
18、 CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系三、酶作用高效性的机理三、酶作用高效性的机理 酶为什么会与底物形成中间产物？酶为什么具有高酶为什么会与底物形成中间产物？酶为什么具有高效率、专一性、可调节等特性？都与酶本身的特殊结构效率、专一性、可调节等特性？都与酶本身的特殊结构直接相关。直接相关。由少数必需基团组成的能与底物分子结合并完成特由少数必需基团组成的能与底物分子结合并完成特定催化反应的空间小区域，称为定催化反应的空间小区域，称为酶的活性中心酶的活性中心。必需基团有：结合基团、催化基团。必需基团有：结合基团、催化基团。酶活性中心出现频率最高的氨基酸：丝
19、氨酸，组氨酶活性中心出现频率最高的氨基酸：丝氨酸，组氨酸，半胱氨酸，酪氨酸，天冬氨酸，谷氨酸和赖氨酸。酸，半胱氨酸，酪氨酸，天冬氨酸，谷氨酸和赖氨酸。食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系通常将酶的结合部位和催化部位总通常将酶的结合部位和催化部位总称为称为酶的活性部位或活性中心酶的活性部位或活性中心。结合部位结合部位(Binding site)：酶分子酶分子中与底物结合的部位或区域一般称为中与底物结合的部位或区域一般称为结合部位。结合部位。催化部位催化部位(Catalytic site):酶分子酶分子中促使底物发生化学变化的部
20、位称为中促使底物发生化学变化的部位称为催化部位。催化部位。结合部位决定酶的专一性，催化结合部位决定酶的专一性，催化部位决定酶所催化反应的性质。部位决定酶所催化反应的性质。食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系1、底物与酶的趋近效应和定向效应、底物与酶的趋近效应和定向效应2、张力作用、张力作用3、酸碱催化作用、酸碱催化作用4、共价催化作用、共价催化作用食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系 第三节第三节 酶促反应动力学酶促反应动力学 酶促反应动力学是研究酶促反应
21、速度及影响反应速度酶促反应动力学是研究酶促反应速度及影响反应速度的各种因素的科学，对于深入了解酶催化作用的本质、机的各种因素的科学，对于深入了解酶催化作用的本质、机制以及对于酶的分离纯化及应用等方面都具有重要意义。制以及对于酶的分离纯化及应用等方面都具有重要意义。1、酶浓度对酶促反应的影响、酶浓度对酶促反应的影响 当底物充足，其它因素不变，并且反应系统中不含当底物充足，其它因素不变，并且反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其它不利于酶发挥作用的因素时，有抑制酶活性的物质及其它不利于酶发挥作用的因素时，反应速率与酶浓度成正比反应速率与酶浓度成正比；底物浓度不足或酶浓度过高、；底物浓度不足或酶浓度过
22、高、产物积累对反应有抑制作用，会妨碍反应速率；实际生产物积累对反应有抑制作用，会妨碍反应速率；实际生产中，酶浓度如过高，既浪费又影响产品质量。产中，酶浓度如过高，既浪费又影响产品质量。食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系2、底物浓度对酶促反应的影响、底物浓度对酶促反应的影响 底物浓度底物浓度反应速度反应速度 在酶浓度、在酶浓度、pH、温度等条件、温度等条件不变的情况下研究底物浓度和反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：应速度的关系。如右图所示：在低底物浓度时在低底物浓度时,反应速度反应速度与底物浓度成正比，
23、表现为一级与底物浓度成正比，表现为一级反应特征。反应特征。当底物浓度达到一定值当底物浓度达到一定值，几，几乎所有的酶都与底物结合后，反乎所有的酶都与底物结合后，反应速度达到最大值（应速度达到最大值（Vmax），），此时再增加底物浓度，反应速度此时再增加底物浓度，反应速度不再增加，表现为零级反应。不再增加，表现为零级反应。食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系V=Vmax SKm+SKm 米氏常数米氏常数Vmax 最大反应速度最大反应速度（1）米氏方程）米氏方程 1913年，德国化学家年，德国化学家Michaelis和和Ment
24、en根据中间产物根据中间产物学说对酶促反映的动力学进行研究，推导出了表示整个反学说对酶促反映的动力学进行研究，推导出了表示整个反应中底物浓度和反应速度关系的著名公式，称为米氏方程。应中底物浓度和反应速度关系的著名公式，称为米氏方程。食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系（2）米氏常数的意义）米氏常数的意义 由米氏方程可知，当反应速度等于最大反应速度一半由米氏方程可知，当反应速度等于最大反应速度一半时，即时，即V=1/2 Vmax,Km=S 。即：。即：米氏常数是反应速度为最大值的一半时的底物浓度。因米氏常数是反应速度为最大值的
25、一半时的底物浓度。因此，米氏常数的单位为此，米氏常数的单位为mol/L。Km值只是在固定的底物，一定的温度和值只是在固定的底物，一定的温度和pH条件下，一条件下，一定的缓冲体系中测定的，不同条件下具有不同的定的缓冲体系中测定的，不同条件下具有不同的Km值。值。Km值表示酶与底物之间的亲和程度：值表示酶与底物之间的亲和程度：Km值大表示亲和值大表示亲和程度小，酶的催化活性低程度小，酶的催化活性低;Km值小表示亲和程度大值小表示亲和程度大,酶的催酶的催化活性高。化活性高。不同的酶具有不同不同的酶具有不同Km值，它是酶的一个重要物理常数。值，它是酶的一个重要物理常数。Km值最小的底物称为该酶的最适合
26、底物或天然底物。值最小的底物称为该酶的最适合底物或天然底物。食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系表表1 某些酶的某些酶的Km值值 酶酶 底物底物 Km(mmol/L)乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶 丙酮酸丙酮酸 0.017己糖激酶己糖激酶 D-葡萄糖葡萄糖 0.05 D-果糖果糖 1.5-半乳糖苷酶半乳糖苷酶 D-乳糖乳糖 4.0碳酸酐酶碳酸酐酶 H2CO3 9.0过氧化氢酶过氧化氢酶 H2O2 25蔗糖酶蔗糖酶 蔗糖蔗糖 28糜蛋白酶糜蛋白酶 甘氨酰酪氨酰甘氨酸甘氨酰酪氨酰甘氨酸 108食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第
27、二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系-4-202468100.00.20.40.60.81.01/S(1/mmol.L-1)1/v1/Vmax斜率斜率=Km/Vmax-1/Km（3）米氏常数求法）米氏常数求法测定测定Km和和V的方法很多，最常用的是的方法很多，最常用的是LineweaverBurk的作图法的作图法 双倒数作图法。双倒数作图法。取米氏方程式的倒数形式：取米氏方程式的倒数形式：maxV1S1maxVKmV1+=食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系3、pH对酶促反应的影响对酶促反应的影响在一
28、定的在一定的pH下，酶具有最大的催化活性，通常称此下，酶具有最大的催化活性，通常称此pH为最适为最适pH。食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系102030405060708090020406080100Temperature OCRelative Activity(%)最适温度一方面是温度升高，酶促一方面是温度升高，酶促反应速度加快。反应速度加快。另一方面，温度升高，酶另一方面，温度升高，酶的高级结构将发生变化或的高级结构将发生变化或变性，导致酶活性降低甚变性，导致酶活性降低甚至丧失。至丧失。因此大多数酶都有一个最因此大多数
29、酶都有一个最适温度。适温度。在最适温度条件在最适温度条件下，反应速度最大。下，反应速度最大。4、温度对酶促反应的影响、温度对酶促反应的影响食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系5、抑制剂对酶促反应的影响、抑制剂对酶促反应的影响 有些物质能与酶分子上某些必须基团结合（作用），有些物质能与酶分子上某些必须基团结合（作用），使酶的活性中心的化学性质发生改变，导致酶活力下降或使酶的活性中心的化学性质发生改变，导致酶活力下降或丧失，这种现象称为酶的抑制作用。能够引起酶的抑制作丧失，这种现象称为酶的抑制作用。能够引起酶的抑制作用的化合物则
30、称为抑制剂（用的化合物则称为抑制剂（inhibitor)。酶的抑制剂一般具备两个方面的特点：酶的抑制剂一般具备两个方面的特点：a.在化学结构上与被抑制的底物分子或底物的过渡状在化学结构上与被抑制的底物分子或底物的过渡状态相似。态相似。b.能够与酶的活性中心以非共价或共价的方式形成比能够与酶的活性中心以非共价或共价的方式形成比较稳定的复合体或结合物。较稳定的复合体或结合物。食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系（1）不可逆抑制作用）不可逆抑制作用 抑制剂与酶反应中抑制剂与酶反应中心的活性基团以共价形心的活性基团以共价形式结合，引
31、起酶的永久式结合，引起酶的永久性失活。如有机磷毒剂性失活。如有机磷毒剂二异丙基氟磷酸酯。二异丙基氟磷酸酯。食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系（2）可逆抑制作用）可逆抑制作用 抑制剂与酶蛋白以非共价方式结合，引起酶活性暂抑制剂与酶蛋白以非共价方式结合，引起酶活性暂时性丧失。抑制剂可以通过透析等方法被除去，并且能时性丧失。抑制剂可以通过透析等方法被除去，并且能部分或全部恢复酶的活性。部分或全部恢复酶的活性。根椐抑制剂与酶结合的情况，又可以分为二类：竞根椐抑制剂与酶结合的情况，又可以分为二类：竞争性抑制，非竞争性抑制。争性抑制，
32、非竞争性抑制。食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系a、竞争性抑制、竞争性抑制 某些抑制剂的化学结构与底物相似，因而能与底物竟某些抑制剂的化学结构与底物相似，因而能与底物竟争与酶活性中心结合争与酶活性中心结合。当抑制剂与活性中心结合后，底物。当抑制剂与活性中心结合后，底物被排斥在反应中心之外，其结果是酶促反应被抑制了。被排斥在反应中心之外，其结果是酶促反应被抑制了。竞争性抑制可用下式表示：竞争性抑制可用下式表示：竟争性抑制通常可以通过增大底物浓度，即提高底物竟争性抑制通常可以通过增大底物浓度，即提高底物的竞争能力来消除。的竞争
33、能力来消除。食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系b、非竞争性抑制、非竞争性抑制 酶可同时与底物及抑制剂结合，引起酶分子构象变化，并导至酶活酶可同时与底物及抑制剂结合，引起酶分子构象变化，并导至酶活性下降性下降。由于这类物质并不是与底物竞争与活性中心的结合，所以称为。由于这类物质并不是与底物竞争与活性中心的结合，所以称为非竞争性抑制剂。非竞争性抑制剂。如某些金属离子（如某些金属离子（Cu2+、Ag+、Hg2+）以及）以及EDTA等，通常能与酶等，通常能与酶分子的调控部位中的分子的调控部位中的-SH基团作用，改变酶的空间构象，引
34、起非竞争性基团作用，改变酶的空间构象，引起非竞争性抑制。抑制。非竟争性抑制不能通过增大底物浓度的方法来消除非竟争性抑制不能通过增大底物浓度的方法来消除。非竞争性抑制可用下式表示：非竞争性抑制可用下式表示：食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系6、激活剂对酶促反应的影响、激活剂对酶促反应的影响 凡是能提高酶活性的物质均称为激活剂。其中大部分是凡是能提高酶活性的物质均称为激活剂。其中大部分是一些无机离子和小分子有机化合物。如：一些无机离子和小分子有机化合物。如：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+、Co2+、Cr2
35、+、Fe2+、Cl-、Br-、I-、CN-、NO3-、PO4-、抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽等；、抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽等；这些离子可与酶分子上的氨基酸侧链基团结合，可能是这些离子可与酶分子上的氨基酸侧链基团结合，可能是酶活性部位的组成部分，也可能作为辅酶或辅基的一个组成酶活性部位的组成部分，也可能作为辅酶或辅基的一个组成部分起作用；部分起作用；一般情况下，一种激活剂对某种酶是激活剂，而对另一一般情况下，一种激活剂对某种酶是激活剂，而对另一种酶则起抑制作用；种酶则起抑制作用；对于同一种酶，不同激活剂浓度会产生不同的作用。对于同一种酶，不同激活剂浓度会产生不同的作用。必需激活剂、非必需激活
36、剂必需激活剂、非必需激活剂 食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系1、酶法食品加工的优点、酶法食品加工的优点 改进了食品的传统加工方法；改进了食品的传统加工方法；创立了食品加工的一些新技术；创立了食品加工的一些新技术；改进了某些食品的加工工艺；改进了某些食品的加工工艺；提高了食品原料和制品质量；提高了食品原料和制品质量；酶法有助于降低食品加工的成本。酶法有助于降低食品加工的成本。第四节第四节 食品加工中酶的应用食品加工中酶的应用一、酶法食品加工的优点及使用要求一、酶法食品加工的优点及使用要求绿色健康绿色健康 酶力无限酶力无限食
37、品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系2、商品食用酶的使用要求、商品食用酶的使用要求 纯度要求高纯度要求高常掺有无机盐、抑菌剂、稳定剂、食常掺有无机盐、抑菌剂、稳定剂、食盐、蔗糖、淀粉等。盐、蔗糖、淀粉等。卫生要求高卫生要求高必须对人无害。必须对人无害。来源要求高来源要求高可食的无毒的动植物材料和无病理、可食的无毒的动植物材料和无病理、毒理的微生物。毒理的微生物。正确选择食品加工用的酶制剂正确选择食品加工用的酶制剂合理使用酶制剂合理使用酶制剂食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学
38、院食品与生物工程系二、食品加工中重要的酶二、食品加工中重要的酶1、淀粉酶、淀粉酶（）（）-淀粉酶淀粉酶 是一种内切酶，从淀粉分子内部随机水解是一种内切酶，从淀粉分子内部随机水解-1,4-糖苷键，糖苷键，但不能水解但不能水解 -1,6-糖苷键。反应分二步进行：糖苷键。反应分二步进行：淀粉淀粉 糊精糊精 -麦芽糖，少量的葡萄糖。麦芽糖，少量的葡萄糖。相对分子质量相对分子质量5104左右，每一种酶分子含有一个结左右，每一种酶分子含有一个结合的很牢的合的很牢的Ca2+，Ca2+维持酶蛋白的空间结构，使其具有维持酶蛋白的空间结构，使其具有最大的稳定性和活性。最大的稳定性和活性。最适温度最适温度55-77
39、；最适；最适pH4.5-7.0。广泛分布于动植物。广泛分布于动植物和微生物中。和微生物中。用作消化药物，制作面包等。用作消化药物，制作面包等。食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系（2）淀粉酶淀粉酶外切酶，也只能水解外切酶，也只能水解-1,4-糖苷键，不能水解糖苷键，不能水解-1,6-糖苷键。糖苷键。（3）葡萄糖淀粉酶）葡萄糖淀粉酶 外切酶，不仅能水解外切酶，不仅能水解-1,4-糖苷键，也能水解糖苷键，也能水解-1,6-糖苷糖苷键和键和-1,3-糖苷键。糖苷键。（4）异淀粉酶）异淀粉酶 水解支链淀粉或糖原的水解支链淀粉或糖原的
40、-1,6-糖苷键。糖苷键。（5）淀粉酶在食品工业中的应用）淀粉酶在食品工业中的应用 啤酒、面包、果葡糖浆啤酒、面包、果葡糖浆食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系分支糖分支糖原或支原或支链淀粉链淀粉-1,6-1,6-糖苷键酶的酶切位点糖苷键酶的酶切位点食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系淀粉液化液淀粉酶糖化酶糖化液喷雾干燥氢化还原结晶异构酶粉状葡萄糖山梨醇结晶葡萄糖果葡糖浆果糖42%葡萄糖55%低聚糖分离混合高果糖浆果糖浆果糖80-90%果糖55%葡萄糖39
41、%低聚糖食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系2、果胶酶、果胶酶果胶酯酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶裂解酶。果胶酯酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶裂解酶。食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系果汁生产与果胶酶果汁生产与果胶酶乳制品与凝乳酶乳制品与凝乳酶食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系3、蛋白酶、蛋
42、白酶分类分类来来 源源动物蛋白酶、植物蛋白酶，微生物蛋白酶动物蛋白酶、植物蛋白酶，微生物蛋白酶作用方式作用方式内肽酶、外肽酶内肽酶、外肽酶最适最适pH 酸性、碱性、中性蛋白酶酸性、碱性、中性蛋白酶活性中心活性中心丝氨酸、巯基、金属蛋白酶丝氨酸、巯基、金属蛋白酶 动物蛋白酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰乳蛋白酶动物蛋白酶：胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰乳蛋白酶 植物蛋白酶：木瓜、无花果、菠萝蛋白酶植物蛋白酶：木瓜、无花果、菠萝蛋白酶食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系4、多酚氧化酶、多酚氧化酶 含铜的酶，在有氧的情况下催化酚类底物，反应形含
43、铜的酶，在有氧的情况下催化酚类底物，反应形成黑色素类物质。成黑色素类物质。5、其他酶类、其他酶类过氧化氢酶、过氧化物酶、风味酶、脂肪酶、植酸酶。过氧化氢酶、过氧化物酶、风味酶、脂肪酶、植酸酶。食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系第五节第五节 酶制剂的生产原理酶制剂的生产原理一、酶制剂一、酶制剂1、液体酶制剂、液体酶制剂2、固体粗酶制剂、固体粗酶制剂3、食品级固体酶制剂、食品级固体酶制剂4、纯酶制剂、纯酶制剂二、酶制剂的生产二、酶制剂的生产细胞破碎细胞破碎溶剂抽提溶剂抽提离心离心浓缩浓缩纯化纯化干燥干燥食品化学食品化学FOOD
44、 CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系 固定化酶是通过吸附、偶联、交联和包埋等物理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。催化活性的水不溶性酶。三、固定化酶三、固定化酶包埋法包埋法 吸附法吸附法交联法交联法共价偶联法共价偶联法食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系作用特点：稳定性提高，易分离，可反复使用，提高操作用特点：稳定性提高，易分离，可反复使用，提高操作的机械强度。作的机械强度。1.固定化酶的制备固定化酶的制备 2.固定化酶在食品工业中的应用固定化酶在食品工业中的应用食品化学食品化学FOOD CHEMISTRY第二章第二章 食品酶学食品酶学闽北职业技术学院食品与生物工程系作业作业3 P118/4
