1、蛋白质与酶工程第八章酶的应用酶参与了生物体内所有的生命活动和生命过程酶参与了生物体内所有的生命活动和生命过程n执行具体的生理功能-唾液、胃液中的消化酶，凝血酶等n清除有害物质,起保卫作用-过氧化物酶，朝氧化物岐化酶等n协同激素等生理活性物质在体内发挥信号转换,传递与放大作用,调节生理功能-蛋白激酶n催化代谢反应,建立各种各样代谢体系与代谢途径-葡萄糖、氨基酸、核酸代谢酶是生物学有力的研究工具酶是生物学有力的研究工具n基因工程工具酶n基因组学n蛋白组学酶和工农业生产与医学实践有着密切的关系酶和工农业生产与医学实践有着密切的关系n工业用酶：淀粉糖业n农业用酶：饲料n医疗用酶：蛋白酶 检测试剂n抗病
2、毒等新药物开发 自20世纪中叶以来，工业用酶制剂的市场得到了蓬勃发展。据统计数据表明：1981年工业酶制剂生产量约65 000t，产值4亿美元；1985年工业酶制剂约生产75 000 t，产值约6亿美元。进入20世纪90年代后，市场对酶制剂的需求增强，以世界上最大的酶制剂生产商丹麦的Novo Nordisk公司为例：1993年酶制剂销售为9亿美元；1998年产业用酶的销售额为15.18亿美元。目前在世界上最有影响的酶制剂厂主要有：丹麦的丹麦的Novo Nordisk公司公司(在全世界50个国家有13 000个从业人员，在140个国家销售其产品)荷兰的荷兰的GistBrocades公司公司美国的
3、美国的Genencor公司，公司，其产品占市场的74.3%酶制剂的来源酶制剂的来源 1.工业用酶制剂的数量及主要种类工业用酶制剂的数量及主要种类：自然界发现的酶有数千种，但工业上常用的酶只有数十种，而目前大量生产的仅有十余种。其中80的工业酶是水解酶，主要用于降解自然界中的高聚物，如淀粉、蛋白质、脂肪等物质。故蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶是目前工业应用的3大主要酶制剂。蛋白酶可用于去污剂、奶制品业、皮革业等；淀粉酶用于烘焙、酿造、淀粉糖化和纺织业，脂肪酶用于去污剂、食品和精细化工工业等。2.动植物来源的酶：动植物来源的酶：大多数生物都是有用酶的来源，但只有有限数量的植物和动物是经济的酶源，多数酶是从
4、微生物获得的。植物和动物来源的酶一般是食品工业的重要用酶。植物来源的酶主要有：植物来源的酶主要有：木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶、麦芽淀粉水解酶、大豆脂肪氧合酶等。动物酶来源的酶主要有：动物酶来源的酶主要有：猪胰蛋白酶和胃脂肪酶等。3.微生物来源的酶：微生物是酶制剂的重要来源，这是因为微生物具备如下优势：微生物繁殖速度快微生物繁殖速度快 细菌在合适的条件下2030 min就可以繁殖一代，其生长速度为农作物的500倍，为家畜的l 000倍。微生物种类繁多，酶的品种全微生物种类繁多，酶的品种全 在不同环境下生存的微生物有不同的代谢途径，可以产生适应不同环境的酶分子，如高温酶、中温酶和低温酶，
5、耐高盐酶，耐酸、碱酶等。微生物培养方法简单微生物培养方法简单 微生物培养所用的原料大多为农副产品，来源丰富，机械化程度高，易于大批量生产。连续发酵生产可以提供经济有效的酶制剂产品。利用微生物可以生产一些极端酶利用微生物可以生产一些极端酶 由于酶在应用过程中常出现不稳定现象，尤其在高温、强酸、强碱和高渗等极端条件下更易失活，因此限制了酶在工业上的应用。利用嗜极菌生产的极端酶可克服这一缺陷。第一个极端酶嗜热DNA聚合酶已成功地应用于PCR技术。一些嗜极菌极端酶的应用见下表：Contents of chapter 81、酶在医药方面的应用2、酶在食品方面的应用3、酶在轻工、化工方面的应用 4、酶在环
6、境保护中的应用GoGoGoGo5、酶在生物技术方面的应用Go8.1 8.1 酶在医药方面的应用酶在医药方面的应用n用酶进行疾病的诊断疾病的诊断n用酶进行疾病的治疗疾病的治疗n用酶制造各种药物药物n一、酶在疾病诊断方面的应用一、酶在疾病诊断方面的应用n酶学诊断是通过酶的催化作用测定体内某些物质的含量变化了，或者通过体内原有酶活力的变化情况进行疾病诊断的方法。n酶学诊断可靠、简便又快捷。n(1)(1)、通过酶活力变化进行疾病诊断、通过酶活力变化进行疾病诊断n(2)(2)、用酶测定物质的量的变化进行疾病诊断、用酶测定物质的量的变化进行疾病诊断1、通过酶活力变化进行疾病诊断、通过酶活力变化进行疾病诊断
7、酶疾病与酶活力变化淀粉酶胰脏疾病，肾脏疾病时升高；肝病时下降胆碱酯酶肝病、肝硬化、有机磷中毒、风湿等，活力下降酸性磷酸酶前列腺癌、肝炎、红血球病变时，活力升高碱性磷酸酶佝偻病、软骨化病、骨瘤、甲状旁腺机能亢进时，活力升高；软骨发育不全等，活力下降谷丙转氨酶/谷草转氨酶肝病、心肌梗塞等，活力升高-谷氨酰转肽酶（-GT）原发性和继发性肝癌，活力增高至200单位以上，阻塞性黄疸、肝硬化、胆道癌等，血清中酶活力升高醛縮酶急性传染性肝炎、心肌梗塞，血清中酶活力显著升高胃蛋白酶胃癌，活力升高；十二指肠溃疡，活力下降磷酸葡糖变位酶肝炎、癌症，活力升高乳酸脱氢酶肝癌、急性肝炎、心肌梗塞，活力显著升高；肝硬化，
8、活力正常端粒酶癌细胞中含有端粒酶，正常体细胞内没有端粒酶活性山梨醇脱氢酶（SDH）急性肝炎，活力显著提高脂肪酶急性胰腺炎，活力明显增高，胰腺癌、胆管炎患者，活力升高肌酸磷酸激酶（CK）心肌梗塞，活力显著升高；肌炎、肌肉创伤，活力升高羟基丁酸脱氢酶心肌梗塞、心肌炎，活力增高磷酸己糖异构酶急性肝炎，活力极度升高；心肌梗塞、急性肾炎，脑溢血，活力明显升高鸟氨酸氨基甲酰转移酶急性肝炎，活力急速增高；肝癌，活力明显升高乳酸脱氢酶同工酶心肌梗塞、恶性贫血，LDH1增高；白血病、肌肉萎缩，LDH2增高；白血病、淋巴肉瘤、肺癌，LDH3增高；转移性肝癌、结肠癌，LDH4增高；肝炎、原发性肝癌、脂肪肝、心肌梗塞
9、、外伤、骨折，LDH5增高葡萄糖氧化酶测定血糖含量，诊断糖尿病亮氨酸氨肽酶（LAP）肝癌、阴道癌、阻塞性黄疸，活力明显升高2用酶测定体液中某些物质的量诊断疾病用酶测定体液中某些物质的量诊断疾病 酶具有专一性强、催化效率高等特点，可以利用酶来测定体液中某些物质的含量，从而诊断某些疾病。例如：例如：利用葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的联合作用，检测血液或尿液中葡萄糖的含量，从而作为糖尿病临床诊断的依据，这两种酶都可以固定化后制成酶试纸或酶电极，从而十分方便地用于临床检测。利用尿酸酶测定血液中尿酸的含量，从而诊断痛风病。固定化尿酸酶巳在临床诊断中使用。利用胆碱酯酶或胆固醇氧化酶测定血液中胆固醇的含量，从而
10、诊断心血管疾病和高血压等这两种酶都经固定化制成酶电极使用。柑橘果实制品，如柑橘罐头、橘子汁、橘子酱等，由于柑橘果实中含有柚苷，而具有苦味。连续发酵生产可以提供经济有效的酶制剂产品。以往多采用接种乳酸菌的方法进行蛋白的脱糖，但是处理时间较长，效果不大理想。利用脂肪酶的作用，将甘油三酯水解生成的甘油单酯，简称为单甘酯，是一种广泛应用的食品乳化剂。嫩化时间要控制好，时间太短则达不到嫩化效果；葡萄糖氧化酶+过氧化物酶加酶牙膏、牙粉和嗽口水：美国医学家WF安德森等人对腺苷脱氨酶缺乏症（ADA缺乏症）的基因治疗，是世界上第一个基因治疗成功的范例。可添加到洁齿用品中的酶有蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和右旋糖酐酶等
11、其中右旋糖酐酶对预防龋齿有显著功效。目前工业产品主要是经过分子蒸馏含量达90%以上的单甘酯，以及单甘酯含量为4050的单双酯混合物。在以后的10个月内她又接受了7次这样的治疗，同时也接受酶治疗。Escherichia coli Rye13可添加到洁齿用品中的酶有蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和右旋糖酐酶等其中右旋糖酐酶对预防龋齿有显著功效。6葡萄糖，会与蛋白质反应生成小黑点，并影响其溶解性，从而影响产品质量。细菌在合适的条件下2030 min就可以繁殖一代，其生长速度为农作物的500倍，为家畜的l 000倍。测定血糖、尿糖，诊断糖尿病心肌梗塞、急性肾炎，脑溢血，活力明显升高另含：能抑制过多胃酸的葡萄糖
12、酸钙，能缓解反胃薄荷叶和茴香DNA聚合酶的共同特点是：（1）需要模板与引物。微生物的污染会引起食品的变质、腐败。用酶测定物质的量的变化进行疾病诊断用酶测定物质的量的变化进行疾病诊断 酶测定的物质用 途葡萄糖氧化酶葡萄糖测定血糖、尿糖，诊断糖尿病葡萄糖氧化酶+过氧化物酶葡萄糖测定血糖、尿糖，诊断糖尿病尿素酶尿素测定血液、尿液中尿素的量，诊断肝脏、肾脏病变谷氨酰胺酶谷氨酰胺测定脑脊液中谷氨酰胺的量，诊断肝昏迷、肝硬化胆固醇氧化酶胆固醇测定胆固醇含量，诊断高血脂等DNA聚合酶基因通过基因扩增，基因测序，诊断基因变异、检测癌基因PKU苯丙酮尿症脑发育受阻，严重脑力呆滞，智商 050苯丙氨酸代谢途径关系
13、到三种遗传病苯丙氨酸代谢途径关系到三种遗传病n苯丙酮尿症(PKU)n PKU临床表现为智力低下、癫痫、精神情绪异常等症状，患者主要是新生儿。全球大约每10000人中就有1名患者。中国PKU患者已经达到约四万人，每年新增患儿2000多人。河北省自2006-2008年三年筛查了新生儿1530000例，其中有604人确诊为PKU患者，发病率高达1/2500。n苯丙酮尿症(PKU)的检测n发病机理：由于肝脏苯丙氨酸羟化酶缺乏或活性减低而导致苯丙氨酸代谢障碍的一种遗传性疾病。n在苯丙氨酸解氨酶（PAL)作用下检测血液中的苯丙氨酸的含量。n1、酶在医药方面的应用n苯丙酮尿症(PKU)的防治体检表中有关酶的
14、选项体检表中有关酶的选项二、酶在疾病治疗方面的应用二、酶在疾病治疗方面的应用酶 名来 源用 途淀粉酶胰脏、麦芽、微生物治疗消化不良，食欲不振蛋白酶胰脏、胃、植物、微生物治疗消化不良，食欲不振，消炎，消肿，除去坏死组织，促进创伤愈合，降低血压脂肪酶胰脏、微生物治疗消化不良，食欲不振纤维素酶霉菌治疗消化不良，食欲不振溶菌酶蛋清、细菌治疗各种细菌性和病毒性疾病尿激酶人尿治疗心肌梗塞，结膜下出血，黄斑部出血链激酶链球菌治疗血栓性静脉炎，咳痰，血肿，下出血，骨折青霉素酶蜡状芽孢杆菌治疗青霉素引起的变态反应L-天冬酰胺酶大肠杆菌治疗白血病超氧化物歧化酶微生物，植物，动物预防辐射损伤，治疗红斑狼疮，皮肌炎，
15、结肠炎凝血酶动物，蛇，细菌，酵母等治疗各种出血病胶原酶细菌分解胶原，消炎，化脓，脱痂，治疗溃疡右旋糖酐酶微生物预防龋齿 胆碱酯酶细菌治疗皮肤病，支气管炎，气喘溶纤酶蚯蚓溶血栓弹性蛋白酶胰脏治疗动脉硬化，降血脂核糖核酸酶胰脏抗感染，祛痰，治肝癌尿酸酶牛肾治疗痛风 酶作为药物可以治疗多种疾病。而且具有疗效显著，副作用小的特点。应用日益广泛。1蛋白酶蛋白酶 ：蛋白酶可用于治疗多种疾病，是在临床上使用最早，最广的药用酶之一。蛋白酶可作为消化剂，用于治疗消化不良和食欲不振。使用时往往与淀粉酶，脂肪酶等制成复合制剂，以增加疗效。作为消化剂使用时，蛋白酶一般制成片剂，以口服方式给药 蛋白酶可作为消炎剂，治疗
16、各种炎症有很好的疗效。蛋白酶之所以有消炎作用，是由于它能分解一些蛋白质和多肽，使炎症部位的坏死组织溶解，增加组织的通透性，抑制浮肿，促进病灶附近组织积液的排出井抑制肉芽的形成。给药方式可以口服、局部外敷或肌肉注射等。蛋白酶经静脉注射，可治疗高血压。这是由于蛋白酶催化运动迟缓素原及胰血管舒张素原水解部分肽段而生成运动迟缓素和胰血管舒张素，使血压下降。蛋白酶注射入人体后，可能引起抗原反应。通过酶分子修饰技术，可使抗原性降低或消除。另外，蛋白酶在使用时还可能产生某些局部过敏反应，要引起注意。目前临床上使用的蛋白酶大部分来自动物和植物酶，胃蛋白酶和菠萝蛋白酶等急性肝炎，活力急速增高；心肌梗塞、急性肾炎
17、，脑溢血，活力明显升高酶法生产的饴糖中，麦芽糖的含量可达6070，可以从中分离得到麦芽糖。心肌梗塞、心肌炎，活力增高蛋类制品如蛋白粉、蛋白片、全蛋粉等，由于蛋白中含有0.L-氨基酸是组成蛋白质的主要成分。蛋白酶可用于治疗多种疾病，是在临床上使用最早，最广的药用酶之一。由反丁烯二酸制造天冬氨酸由猪胰岛素（Ala-30）转变为人胰岛素（Thr-30）另含：能抑制过多胃酸的葡萄糖酸钙，能缓解反胃薄荷叶和茴香L-氨基酸是组成蛋白质的主要成分。亮氨酸氨肽酶（LAP）心肌梗塞，活力显著升高；蛋白酶可作为消化剂，用于治疗消化不良和食欲不振。柑橘果实制品，如柑橘罐头、橘子汁、橘子酱等，由于柑橘果实中含有柚苷，
18、而具有苦味。Xanthomonas badriiDigest with EcoRI and BamHI急性肝炎，活力显著提高Providencia stuartii碱性磷酸酶可以除去DNA或RNA链中的5磷酸。2溶菌酶溶菌酶 溶苗酶也是一种应用广泛的药用酶，具有抗菌、消炎、镇痛等作用 溶菌酶作用于细菌的细胞壁，可使病原菌，腐败性细菌等溶解死灭，对抗生素有耐药性的细菌同样起溶菌作用，具有显著疗效而对人体的副作用很小，是一种较为理想的药用酶，溶菌酶与抗生素联合使用，可显著提高抗生素的疗效。溶菌酶溶菌酶栓溶酶类与心血管疾病栓溶酶类与心血管疾病凝血酶凝血酶n健美生消化酶帮助肠胃蠕动【产品规格】90片瓶
19、【食用方法】成人每日3片，随主餐服用【成分(每片含)】1)消化蛋白质：木瓜蛋白酶50毫克、菠萝蛋白酶30毫克；2)消化脂肪：脂肪酶30毫克；3)消化碳水化合物/淀粉：淀粉酶50毫克；4)消化乳制品：乳糖酶30毫克；5)消化纤维：纤维素酶15毫克。另含：能抑制过多胃酸的葡萄糖酸钙，能缓解反胃薄荷叶和茴香【适用人群】消化不良者肠胃疾病患者大病初愈者消化酶类消化酶类SOD 美国医学家WF安德森等人对腺苷脱氨酶缺乏症（ADA缺乏症）的基因治疗，是世界上第一个基因治疗成功的范例。谢德尔，谢德尔，1999n三、酶医药制造在方面的应用n 酶在药物制造方面的应用是利用酶的催化作用将前体物质转变为药物。现已有不
20、少药物包括一些贵重药物都是由酶法生产的。酶在药物制造方面的应用酶在药物制造方面的应用 酶主要来源用途青霉素酰化酶微生物制造半合成青霉素和头孢菌素11-羟化酶霉菌制造氢化可的松L-酪氨酸转氨酶细菌制造多巴（L-二羟苯丙氨酸）-酪氨酸酶植物制造多巴-甘露糖苷酶链霉菌制造高效链霉素核苷磷酸化酶微生物生产阿拉伯糖腺嘌呤核苷（阿糖腺苷）酰基氨基酸水解酶微生物生产L-氨基酸5-磷酸二酯酶桔青霉等微生物生产各种核苷酸多核苷酸磷酸化酶微生物生产聚肌胞，聚肌苷酸无色杆菌蛋白酶细菌由猪胰岛素（Ala-30）转变为人胰岛素（Thr-30）核糖核酸酶微生物生产核苷酸蛋白酶动物、植物、微生物生产L-氨基酸-葡萄糖苷酶黑
21、曲霉等微生物生产人参皂甙-Rh2青霉素酰化酶与抗生素改造青霉素酰化酶与抗生素改造为了使酶与固体洗涤剂能够混合均匀，可将酶制剂加工成一定形状，一定相对密度的颗粒，已有多种型号的造粒机可供选择使用。急性肝炎，活力急速增高；葡萄糖的生产除了使用游离酶分批进行液化和糖化以外，也可以采用固定化糖化酶，将糊精连续水解成葡萄糖。果汁、果酒的澄清三、酶在蛋白质类食品生产方面的应用解决氧化问题的根本方法是除氧。心肌梗塞、急性肾炎，脑溢血，活力明显升高Streptomyces albus利用胆碱酯酶或胆固醇氧化酶测定血液中胆固醇的含量，从而诊断心血管疾病和高血压等这两种酶都经固定化制成酶电极使用。其工艺流程如下：
22、蛋白质原料处理加蛋白酶水解反应氨基酸混合液分离纯化氨基酸产品例如：用延胡索酸酶生产L苹果酸。根据洗涤对象的不同，添加的酶有所差异。苯丙酮尿症(PKU)的检测1 酶在医药方面的应用在酱油或豆酱的生产中，利用蛋白酶催化大豆蛋白质水解，可以大大缩短生产周期，提高蛋白质的利用率用蛋白酶还可以生产出优质低盐酱油或无盐酱油。十二指肠溃疡，活力下降这些酶类在生物体内是至关重要的，它们催化各种各样的生物合成反应。解决氧化问题的根本方法是除氧。L-氨基酸是组成蛋白质的主要成分。转移性肝癌、结肠癌，LDH4增高；青霉素酰化酶青霉素酰化酶(pennicillin acylase)是在半合成抗生素是在半合成抗生素的生
23、产上有重要作用的一种酶。它可催化青霉素或头孢的生产上有重要作用的一种酶。它可催化青霉素或头孢霉素水解生成霉素水解生成6-氨基青霉烷酸氨基青霉烷酸(6-APA)或或7-氨基头孢霉氨基头孢霉烷酸烷酸(7-ACA)，又可催化酰基化反应，由，又可催化酰基化反应，由6-APA合成新合成新型青霉素或由型青霉素或由7-ACA合成新型头孢霉素。其化学反应式合成新型头孢霉素。其化学反应式如图所示。如图所示。n-酪氨酸酶(-tyrosinase)可催化L-酪氨酸氧化，生成二羟苯丙氨酸(DOPA，多巴)。反应如下：多巴是治疗帕金森氏多巴是治疗帕金森氏(Parkinson)综合症的一种重要药物综合症的一种重要药物。B
24、PAL酶法生产L-Phe糖尿病,肥胖病患者氨基酸失衡,肿瘤患者老人,妇女美容美发L-苯丙氨酸阿斯巴甜氨基酸复合试剂抗肿瘤药物皮肤增白保湿染发护发L-Phe生产工艺生产方法 蛋白质 水解法化学合成法 微生物发酵法酶法优点缺点工艺简单产量极低 提取容易原料价格高收率低，工艺烦琐可利用廉价原料产物浓度低，生产周期长工艺简便，产物浓度、转化高酶活稳定性差解氨酶基因工程菌种子培养发酵培养菌体生物转化肉桂酸氨水提取分离得到苯丙氨酸PAL来源 Digest with EcoRI and BamHI Recovery tac Digest with EcoRI,BamHI，SalI and PstI Obta
25、in pal gene with PCRDigest with SalI and PstI酶法生产的饴糖中，麦芽糖的含量可达6070，可以从中分离得到麦芽糖。(1)限制性核酸内切酶将化学合成的N-酰基-DL-氨基酸经L-氨基酸酰化酶进行不对称水解，L酰基氨基酸被水解生成L-氨基酸，余下的N-酰基-D-氨基酸经化学消旋再生成DL-酰基氨基酸，重新进行不对称水解。工业上巳采用固定化黄色短杆菌或产氨短杆菌的延胡索酸酶连续生产L苹果酸。PKU临床表现为智力低下、癫痫、精神情绪异常等症状，患者主要是新生儿。在酱油或豆酱的生产中，利用蛋白酶催化大豆蛋白质水解，可以大大缩短生产周期，提高蛋白质的利用率用蛋白
26、酶还可以生产出优质低盐酱油或无盐酱油。若在加入-淀粉酶进行糖化的同时，添加一些支链淀粉酶，则可以减少糊精的量而生产出麦芽糖含量更高的饴糖。葡萄糖氧化酶(glucose oxidase，是一种有效的除氧保鲜剂。Hacmophilus aegyptius(2)、用酶测定物质的量的变化进行疾病诊断其中，苏氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、色氨酸、组氨酸等8种氨基酸是人体内不能合成，要从食品中摄取的必需氨基酸，具有重要的营养价值和生理功能。生物抛光是一种用纤维素酶改善纤维素纤维制品表面的整理工艺,以达到持久的抗起毛起球并增加织物的光洁度和柔软度另含：能抑制过多胃酸的葡萄糖酸钙，能缓解反
27、胃薄荷叶和茴香用核苷磷酸化酶，可催化肌苷进行磷酸化生成5-肌苷酸，催化鸟苷生成5-鸟苷酸等。心肌梗塞、急性肾炎，脑溢血，活力明显升高天苯肽(aspartein)是由L-天冬氨酸和L-苯丙氨酸甲酯缩合而成的二肽甲酯，是一种常用的甜味剂。第一个极端酶嗜热DNA聚合酶已成功地应用于PCR技术。2、酶在大分子切割方面的应用水果加工，去除桔汁苦味溶苗酶也是一种应用广泛的药用酶，具有抗菌、消炎、镇痛等作用8.2 8.2 酶在食品方面的应用酶在食品方面的应用 n生物技术在食品工业中应用的代表就是酶的应用，目前已经有几十种酶成功用于食品工业。n食品加工n食品添加剂生产n改善食品风味n食品保鲜酶 名来 源主 要
28、 用 途淀粉酶枯草杆菌、米曲霉、黑曲霉淀粉液化，制造糊精、葡萄糖、饴糖、果葡糖浆，淀粉酶麦芽、巨大芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌制造麦芽，啤酒酿造糖化酶根霉、黑曲霉、红曲霉、内孢霉淀粉糖化，制造葡萄糖、果葡糖异淀粉酶气杆菌、假单胞杆菌制造直链淀粉、麦芽糖蛋白酶胰脏、木瓜、枯草杆菌、霉菌啤酒澄清，水解蛋白、多肽、氨基酸右旋糖酐酶霉菌 糖果生产果胶酶霉菌 果汁、果酒的澄清葡萄糖异构酶放线菌、细菌 制造果葡糖、果糖葡萄糖氧化酶黑曲霉、青霉 蛋白加工、食品保鲜柑苷酶黑曲霉 水果加工，去除桔汁苦味橙皮苷酶黑曲霉 防止柑桔罐头及桔汁出现浑浊氨基酰化酶霉菌、细菌 由DL氨基酸生产L氨基酸天冬氨酸酶大肠杆菌、假单胞杆
29、菌 由反丁烯二酸制造天冬氨酸磷酸二酯酶桔青霉、米曲霉 降解RNA，生产单核苷酸用作食品增味剂色氨酸合成酶细菌 生产色氨酸核苷磷酸化酶酵母 生产ATP纤维素酶木霉、青霉 生产葡萄糖溶菌酶蛋清，微生物 食品杀菌保鲜一、酶在食品保鲜方面的应用一、酶在食品保鲜方面的应用 1、食品除氧保鲜、食品除氧保鲜n 氧气是影响食品质量的主要因素之一。氧的存在容易引起花生、奶粉、冰淇淋、奶油、饼干、油炸食品等富含油脂的食品发生氧化作用，引起油脂酸败，产生不良的味道和气味，降低营养价值，甚至产生有毒物质；氧化还会使去皮的马铃薯、苹果等水果及果汁、果酱等果蔬制品变色；氧化也会使肉类褐变。n 解决氧化问题的根本方法是除氧
30、。葡萄糖氧化酶(glucose oxidase，是一种有效的除氧保鲜剂。2、蛋类制品脱糖保鲜、蛋类制品脱糖保鲜n 蛋类制品如蛋白粉、蛋白片、全蛋粉等，由于蛋白中含蛋类制品如蛋白粉、蛋白片、全蛋粉等，由于蛋白中含有有0.5O.6葡萄糖，会与蛋白质反应生成小黑点，并葡萄糖，会与蛋白质反应生成小黑点，并影响其溶解性，从而影响产品质量。影响其溶解性，从而影响产品质量。n 为了尽可能地保持蛋类制品的色泽和溶解性，必需进行为了尽可能地保持蛋类制品的色泽和溶解性，必需进行脱糖处理，将蛋白中含有的葡萄糖除去。以往多采用接种脱糖处理，将蛋白中含有的葡萄糖除去。以往多采用接种乳酸菌的方法进行蛋白的脱糖，但是处理时
31、间较长，效果乳酸菌的方法进行蛋白的脱糖，但是处理时间较长，效果不大理想。应用葡萄糖氧化酶进行蛋白的脱糖处理，是将不大理想。应用葡萄糖氧化酶进行蛋白的脱糖处理，是将适量的葡萄糖氧化酶加到蛋白液或全蛋液中，采用适当的适量的葡萄糖氧化酶加到蛋白液或全蛋液中，采用适当的方法通进适量的氧气，通过葡萄糖氧化酶作用，使所含的方法通进适量的氧气，通过葡萄糖氧化酶作用，使所含的葡萄糖完全氧化从而保持蛋品的色泽和溶解性。葡萄糖完全氧化从而保持蛋品的色泽和溶解性。n3、食品灭菌保鲜、食品灭菌保鲜n 微生物的污染会引起食品的变质、腐败。防止微生物的污染是食品微生物的污染会引起食品的变质、腐败。防止微生物的污染是食品保
32、鲜的主要任务。杀灭微生物污染的方法很多，诸如加热、添加防腐剂保鲜的主要任务。杀灭微生物污染的方法很多，诸如加热、添加防腐剂等，但这些方法可能引起食品品质的改变，防腐剂的添加还可能对人体等，但这些方法可能引起食品品质的改变，防腐剂的添加还可能对人体健康带来某些不良的影响。如果采用溶菌酶进行食品保鲜，则不但效果健康带来某些不良的影响。如果采用溶菌酶进行食品保鲜，则不但效果好，而且不存在食品安全问题。好，而且不存在食品安全问题。n 溶菌酶溶菌酶(1ysozyme，是一种催化细菌细胞壁中的肽多糖水解的水，是一种催化细菌细胞壁中的肽多糖水解的水解酶。专一地作用于肽多糖分子中解酶。专一地作用于肽多糖分子中
33、N-乙酰胞壁酸和乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖之乙酰氨基葡萄糖之间的间的-1，4糖苷键，从而破坏细菌的细胞壁，使细菌溶解死亡。溶菌酶糖苷键，从而破坏细菌的细胞壁，使细菌溶解死亡。溶菌酶一般从蛋清中分离得到。一般从蛋清中分离得到。n 用溶菌酶处理食品，可以杀灭存在于食品中的细菌，以达到防腐保用溶菌酶处理食品，可以杀灭存在于食品中的细菌，以达到防腐保鲜的效果。在干酪、水产品、啤酒、清酒、鲜奶、奶粉、奶油、生面条鲜的效果。在干酪、水产品、啤酒、清酒、鲜奶、奶粉、奶油、生面条等生产中得到广泛应用等生产中得到广泛应用。n二、酶在淀粉类食品生产方面的应用二、酶在淀粉类食品生产方面的应用n含有大量淀粉或者以
34、淀粉为主要原料加工制成的食品。含有大量淀粉或者以淀粉为主要原料加工制成的食品。n1、葡萄糖的生产、葡萄糖的生产n 现在国内外葡萄糖的生产大都采用酶法。酶法生产葡现在国内外葡萄糖的生产大都采用酶法。酶法生产葡萄糖是以淀粉为原料，先经萄糖是以淀粉为原料，先经a一淀粉酶液化成糊精，再用糖一淀粉酶液化成糊精，再用糖化酶催化生成葡萄糖。化酶催化生成葡萄糖。n 在葡萄糖的生产过程中，淀粉先加水配制成在葡萄糖的生产过程中，淀粉先加水配制成30%40的淀粉浆，的淀粉浆，pH值一般调至值一般调至6.06.5，添加一定量的，添加一定量的淀粉酶后，在淀粉酶后，在8590的温度下保温的温度下保温45 min左右，使左
35、右，使淀粉液化成糊精。淀粉液化成糊精。n 液化完成后，将液化淀粉液冷却至液化完成后，将液化淀粉液冷却至5560，pH值值调至调至4.55.0，加入适量的糖化酶，保温糖化，加入适量的糖化酶，保温糖化48 h左右，左右，使糊精转变为葡萄糖。使糊精转变为葡萄糖。n 葡萄糖的生产除了使用游离酶分批进行液化和糖化以葡萄糖的生产除了使用游离酶分批进行液化和糖化以外，也可以采用固定化糖化酶，将糊精连续水解成葡萄糖外，也可以采用固定化糖化酶，将糊精连续水解成葡萄糖。n2、饴糖、麦芽糖的生产、饴糖、麦芽糖的生产n 饴糖是我国传统的淀粉糖制品，是以大米和糯米为原料，加进大麦饴糖是我国传统的淀粉糖制品，是以大米和糯
36、米为原料，加进大麦芽，利用麦芽中的芽，利用麦芽中的-淀粉酶和淀粉酶和-淀粉酶，将淀粉糖化而成的麦芽糖浆。淀粉酶，将淀粉糖化而成的麦芽糖浆。其中含麦芽糖其中含麦芽糖3040，糊精，糊精6070。n 饴糖除了用麦芽生产以外，也可以用酶法生产。饴糖的酶法生产是饴糖除了用麦芽生产以外，也可以用酶法生产。饴糖的酶法生产是将大米或糯米磨成粉浆，调节到密度为将大米或糯米磨成粉浆，调节到密度为1820。Be，pH值为值为6065，加入一定量的，加入一定量的-淀粉酶，在淀粉酶，在8590反应一段时间，以碘反应颜反应一段时间，以碘反应颜色正好消失时为终点色正好消失时为终点(DE 1520)。液化结束后，冷却至。液
37、化结束后，冷却至62左右，加左右，加入一定量的入一定量的-淀粉酶，保温反应一段时间，使糊精生成麦芽糖。酶法生淀粉酶，保温反应一段时间，使糊精生成麦芽糖。酶法生产的饴糖中，麦芽糖的含量可达产的饴糖中，麦芽糖的含量可达6070，可以从中分离得到麦芽，可以从中分离得到麦芽糖。糖。n 若在加入若在加入-淀粉酶进行糖化的同时，添加一些支链淀粉酶，则可以淀粉酶进行糖化的同时，添加一些支链淀粉酶，则可以减少糊精的量而生产出麦芽糖含量更高的饴糖。减少糊精的量而生产出麦芽糖含量更高的饴糖。n三、酶在蛋白质类食品生产方面的应用三、酶在蛋白质类食品生产方面的应用n1、氨基酸的生产氨基酸的生产n 蛋白质在蛋白酶的催化
38、作用下，可以完全水解生成蛋白质在蛋白酶的催化作用下，可以完全水解生成20种氨基酸。种氨基酸。其中，苏氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、色氨其中，苏氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、色氨酸、组氨酸等酸、组氨酸等8种氨基酸是人体内不能合成，要从食品中摄取的必需氨种氨基酸是人体内不能合成，要从食品中摄取的必需氨基酸，具有重要的营养价值和生理功能。基酸，具有重要的营养价值和生理功能。n 蛋白质在加酶水解之前，一般可以采用加热处理方法，使其变性，蛋白质在加酶水解之前，一般可以采用加热处理方法，使其变性，以利于酶的水解。在加酶水解过程中，要控制好温度、以利于酶的水解。在加酶
39、水解过程中，要控制好温度、pH值等水解条值等水解条件，使蛋白质完全水解为各种氨基酸。水解完成后的件，使蛋白质完全水解为各种氨基酸。水解完成后的20种氨基酸的混种氨基酸的混合液，可以直接应用，也可以通过各种生化分离技术，将不同的氨基酸合液，可以直接应用，也可以通过各种生化分离技术，将不同的氨基酸分开，得到单一的氨基酸产品。分开，得到单一的氨基酸产品。n2、干酪的生产、干酪的生产n 干酪干酪(cheese)又称为奶酪，是乳中的酪蛋白凝固而成的一种营养又称为奶酪，是乳中的酪蛋白凝固而成的一种营养价值高、容易消化吸收的食品。其主要成分是蛋白质和乳脂，还含有丰价值高、容易消化吸收的食品。其主要成分是蛋白
40、质和乳脂，还含有丰富的维生素和少量无机盐。富的维生素和少量无机盐。n 干酪的生产可以采用乳酸菌发酵或通过加入凝乳蛋白酶的方法进行干酪的生产可以采用乳酸菌发酵或通过加入凝乳蛋白酶的方法进行。Streptomyces albus蛋白酶分解皮纤维间质中的可溶性蛋白质，使皮纤维进一步松散软化。防止柑桔罐头及桔汁出现浑浊低聚果糖是指在蔗糖的果糖基上结合13个果糖分子而成的非还原性糖。Providencia stuartii在动物宰杀之前510 min，按照每1 kg肉注射25 mg木瓜蛋白酶的比例，将所需的酶配制成一定浓度的酶液，通过颈静脉注射到动物体内，随着血液循环分布到全身，以达到肉的嫩化效果。肝病
41、、心肌梗塞等，活力升高3、酶在轻工、化工方面的应用从而缩短面团发酵时间，使制成的面包更加松软可口，色香味俱佳，而且可以防止面包老化，延长保鲜期。用于人工嫩化的酶是各种蛋白酶，如木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶等植物蛋白酶以及枯草杆菌蛋白酶、黑曲霉蛋白酶、米曲霉蛋白酶、根霉蛋白酶等微生物蛋白酶。水果加工，去除桔汁苦味如果采用溶菌酶进行食品保鲜，则不但效果好，而且不存在食品安全问题。通过酶的催化作用可以生产有机酸在实际应用过程中，只需要将果蔬制品加入一定浓度的花青素酶，于40条件下保温2030 min，即可达到脱色效果。有的废水中含有淀粉、蛋白质、脂肪等各种有机物质，可以在有氧和无氧的条件下用
42、微生物处理，也可以通过固定化淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等进行处理。DNA连接酶是1967年发现的能使双链DNA的缺口封闭的酶。其中，苏氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、色氨酸、组氨酸等8种氨基酸是人体内不能合成，要从食品中摄取的必需氨基酸，具有重要的营养价值和生理功能。在葡萄糖的生产过程中，淀粉先加水配制成30%40的淀粉浆，pH值一般调至6.许多果蔬含有花青素，在不同的pH值条件下呈现不同的颜色，在光照或高温下变为褐色，与金属离子反应则呈灰紫色，对果蔬制品的外观质量有一定的影响。n 首先选用符合要求的原料乳，进行灭菌处理，以除去原料乳中存在的微首先选用符合要求的原料乳，进行灭菌处
43、理，以除去原料乳中存在的微生物，通常采用巴氏灭菌法，即在生物，通常采用巴氏灭菌法，即在6065条件下灭菌条件下灭菌30 min。n 然后将灭菌后的原料乳降温至然后将灭菌后的原料乳降温至30，置于干酪槽中，按照每，置于干酪槽中，按照每100 L 乳加乳加入入2030 g的比例加进氯化钙和少量可溶性磷酸盐，再加入一定量的凝乳蛋的比例加进氯化钙和少量可溶性磷酸盐，再加入一定量的凝乳蛋白酶，在白酶，在35保温反应保温反应2060 min，直至蛋白质完全凝固。，直至蛋白质完全凝固。n 将上述蛋白质凝块切成将上述蛋白质凝块切成1 cm。左右的小方块，以利于乳清的排出。然后。左右的小方块，以利于乳清的排出。
44、然后升温至升温至3738，以加快凝块的脱水。，以加快凝块的脱水。n 用不锈钢筛网过滤排出乳清，然后将凝块装入模器，在用不锈钢筛网过滤排出乳清，然后将凝块装入模器，在1015下压榨下压榨，进一步排出乳清，并将奶酪压成一定的形状。，进一步排出乳清，并将奶酪压成一定的形状。n 将成形的奶酪浸入将成形的奶酪浸入20的食盐水中，以改善干酪的风味。再将生干酪置的食盐水中，以改善干酪的风味。再将生干酪置于成熟室，成熟室的温度保持在于成熟室，成熟室的温度保持在515，相对湿度保持，相对湿度保持8590%，经过，经过半年左右的成熟期，在此期间，生干酪中的蛋白质和糖类缓慢分解，生成游离半年左右的成熟期，在此期间，
45、生干酪中的蛋白质和糖类缓慢分解，生成游离氨基酸和某些挥发酸等风味物质，而得到干酪。氨基酸和某些挥发酸等风味物质，而得到干酪。n3、肉类的嫩化肉类的嫩化 n 用于人工嫩化的酶是各种蛋白酶，如木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无用于人工嫩化的酶是各种蛋白酶，如木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶等植物蛋白酶以及枯草杆菌蛋白酶、黑曲霉蛋白酶、米曲霉花果蛋白酶等植物蛋白酶以及枯草杆菌蛋白酶、黑曲霉蛋白酶、米曲霉蛋白酶、根霉蛋白酶等微生物蛋白酶。其中木瓜蛋白酶等蛋白酶的嫩化蛋白酶、根霉蛋白酶等微生物蛋白酶。其中木瓜蛋白酶等蛋白酶的嫩化效果较好。采用木瓜蛋白酶进行肉类嫩化处理的常用方法有浸渍法和宰效果较好。采用木瓜
46、蛋白酶进行肉类嫩化处理的常用方法有浸渍法和宰前注射法等。前注射法等。n 浸渍法浸渍法n 浸渍法是常用的肉类嫩化方法，可在工厂进行大规模处理，也可以浸渍法是常用的肉类嫩化方法，可在工厂进行大规模处理，也可以在家庭、饭店使用。在家庭、饭店使用。n 首先将需要嫩化的肉类切成肉片或肉块，然后浸入含有蛋白酶的嫩首先将需要嫩化的肉类切成肉片或肉块，然后浸入含有蛋白酶的嫩化液中，于化液中，于60左右浸渍适当时间，达到嫩化目的。嫩化时间要控制好左右浸渍适当时间，达到嫩化目的。嫩化时间要控制好，时间太短则达不到嫩化效果；时间过长，水解过度则影响口感，甚至，时间太短则达不到嫩化效果；时间过长，水解过度则影响口感，
47、甚至变成肉汤。变成肉汤。n 宰前注射法宰前注射法n 在动物宰杀之前在动物宰杀之前510 min，按照每，按照每1 kg肉注射肉注射25 mg木瓜蛋木瓜蛋白酶的比例，将所需的酶配制成一定浓度的酶液，通过颈静脉注射到动白酶的比例，将所需的酶配制成一定浓度的酶液，通过颈静脉注射到动物体内，随着血液循环分布到全身，以达到肉的嫩化效果。物体内，随着血液循环分布到全身，以达到肉的嫩化效果。n四、酶在果蔬类食品生产方面的应用四、酶在果蔬类食品生产方面的应用 n1、柑橘制品去除苦昧、柑橘制品去除苦昧n 柑橘果实制品，如柑橘罐头、橘子汁、橘子酱等，由于柑橘果实柑橘果实制品，如柑橘罐头、橘子汁、橘子酱等，由于柑橘
48、果实中含有柚苷，而具有苦味。中含有柚苷，而具有苦味。n 柚苷又称为柚配质柚苷又称为柚配质-7-芸香糖苷，可以在柚苷酶的作用下，水解生芸香糖苷，可以在柚苷酶的作用下，水解生成鼠李糖和无苦味的普鲁宁成鼠李糖和无苦味的普鲁宁(柚配质柚配质-7-葡萄糖苷葡萄糖苷)。普鲁宁还可以在。普鲁宁还可以在一一葡萄糖苷酶的作用下，进一步水解生成葡萄糖和柚配质。葡萄糖苷酶的作用下，进一步水解生成葡萄糖和柚配质。n 在柑橘果汁的生产过程中，于果汁中加进一定量的柚苷酶，在在柑橘果汁的生产过程中，于果汁中加进一定量的柚苷酶，在3040左右处理左右处理12 h，即可脱去苦味。，即可脱去苦味。n 用于柑橘罐头生产时，将柑橘和
49、含有一定量柚苷酶的糖水一起装用于柑橘罐头生产时，将柑橘和含有一定量柚苷酶的糖水一起装罐，密封后升温至柚苷酶适宜的温度范围内，保温一段时间，然后再升罐，密封后升温至柚苷酶适宜的温度范围内，保温一段时间，然后再升温至灭菌温度。经过柚苷酶作用，使柚苷水解脱出鼠李糖，即可除去苦温至灭菌温度。经过柚苷酶作用，使柚苷水解脱出鼠李糖，即可除去苦味。味。n2、果蔬制品的脱色、果蔬制品的脱色n 许多果蔬含有花青素，在不同的许多果蔬含有花青素，在不同的pH值条件下呈现不同的颜色，在值条件下呈现不同的颜色，在光照或高温下变为褐色，与金属离子反应则呈灰紫色，对果蔬制品的外光照或高温下变为褐色，与金属离子反应则呈灰紫色
50、，对果蔬制品的外观质量有一定的影响。观质量有一定的影响。n 为此，含花青素的果蔬制品如葡萄汁、草莓酱、桃子罐头、芹菜汁为此，含花青素的果蔬制品如葡萄汁、草莓酱、桃子罐头、芹菜汁等须经脱色处理。等须经脱色处理。n 如果采用一定浓度的花青素酶处理水果、蔬菜，可使花青素水解，如果采用一定浓度的花青素酶处理水果、蔬菜，可使花青素水解，以防止变色，从而保证产品质量。以防止变色，从而保证产品质量。n 花青素酶是催化花青素水解生成在花青素酶是催化花青素水解生成在-葡萄糖和它的配基的一种葡萄糖和它的配基的一种-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶(-D-glucosidase，。，。n 花青素酶催化作用的最适花青素酶催化作用
