1、食品酶学复习笔记1.酶的特性及其对食品科学的重要性1. 酶的特性及其对食品科学的重要性1) 酶的一般特性：酶的催化效率高（比一般反应速度快106-1013倍）、酶作用的专一性（键专一性、基团专一性、绝对专一性、立体异构专一性）、大多数酶的化学本质是蛋白质2) 酶对食品科学的重要性：a.酶对食品加工和保藏的重要性：例如葡萄糖氧化酶作为除氧剂普遍应用于食品保鲜及包装中，延长食品保质期。b.酶对食品安全的重要性：利用酶的作用除去食品中的毒素。例如：利用乳糖酶预先处理乳制品。c.酶对食品营养的重要性：利用酶作用去除食品中的抗营养素，提高食品营养价值，例如：谷类中的植酸为抗营养因子。d.酶对食品分析的重
2、要性：酶法具有准确、快速、专一性和灵敏性强等特点，其中最大优点就是酶的催化专一性强e. 酶与食品生物技术：酶工程的主要研究内容是把游离酶固定化，然后直接应用于食品生产过程中物质的转化。2.酶：催化特定化学反应的蛋白质、RNA或其复合体。是生物催化剂，能通过降低反应的活化能加快反应速度，但不改变反应的平衡点。绝大多数酶的化学本质是蛋白质。具有催化效率高、专一性强、作用条件温和等特点。胞外酶：细胞内合成而在细胞外起作用的酶胞内酶：在细胞内起催化作用的酶，这些酶在细胞内常与颗粒体结合并有着一定的分布。多酶体系：在完整细胞内的某一代谢过程中，由几种不同的酶联合组成的一个结构和功能的整体，催化一组连续的
3、密切相关的反应。同功酶：催化同一化学反，但由于结构基因不同，因而酶的一级结构、物理化学性质以及其他性质有所差别的一组酶。酶活力单位：用来表示酶活力大小的单位，通常用酶量来表示。1个酶活力单位是指在特定条件（25，其它为最适条件）下，在1分钟内能转化1微摩尔底物的酶量，或是转化底物中1微摩尔的有关基团的酶量。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身称为酶原,是不具有生物活性的蛋白质。3.酶的发酵技术对培养基的要求酶主要有微生物产生。微生物的营养物质有六大类要素，即水、碳源、氮源、无机盐、生长因子和能源。1.碳源：碳素是构成菌体成分的主要元素，也是细胞贮藏物质和生产各种代
4、谢产物的骨架，还是菌体生命活动的能量的主要来源。2氮源：氮是生物体内各种含氮物质，如氨基酸，蛋白质，核苷酸，和核酸等的组成部分。3.碳氮比：在微生物酶生长培养基中碳源和氮源的比例是随生产的酶类，生产菌株的性质和培养阶段的不同而改变的。4.无机盐：微生物酶生产和其他微生物产品生产一样，培养基中需要有磷酸盐及硫、钾、钠、钙、镁等元素存在。5.生长因子：微生物还需一些微量的像维生素一类的物质，才能正常生长发育，这类物质统称为生长因子(或维生素)，其中包括某些氨基酸，维生素，嘌呤或嘧啶等。6. 产酶促进剂：产酶促进剂是指在培养基中添加某种少量物质，能显著提高酶的产率，这类物质称为产酶促进剂。4.分离纯
5、化酶有哪些常用方法，根据是什么？ 酶的分离纯化工作主要是，将酶从杂蛋白中分离出来或者将杂蛋白从酶溶液中除去。现有的酶分离纯化方法都是依据酶和杂蛋白在性质上的差异而建立的。1、根据分子大小而设计的方法，如离心分离法、筛膜分离法、凝胶过滤法等。2、根据溶解度的大小分离的方法，如盐析法，有机溶剂沉淀法，共沉淀法，选择性沉淀法，等电点沉淀法。3、按分子所带正负电荷的多少分离的方法，如离子交换分离法，电泳分离法，聚焦层析法等。4、按稳定性差异建立的分离方法，如选择性热变性法，选择性酸碱变性法，选择性表面变性法等。5、按亲和作用的差异建立的分离方法，如亲和层析法，亲和电泳法。5.酶分子修饰的方法及意义 通
6、过各种方法使酶分子的结构发生某些改变，从而改变 酶的某些特性和功能的技术过程称为酶分子修饰。 酶分子的修饰方法分为化学法、生物法和物理法。化学法又可分为金属离子置换法、肽链有限水解法、蛋白质侧链基团的小分子修饰法等。生物法是通过基因工程的手段改变蛋白质，即基于核酸水平对蛋白质进行改造，利用基因操作技术对DNA或mRNA进行改造和修饰，以期获得化学结构更为合理的蛋白质。物理法的特点是不改变酶的组成和基团，酶分子的共价键不发生变化。6.酶的动力学研究包括哪些内容？以L-B图式表示竞争性抑制、非竞争性抑制及反竞争性抑制的区别酶的动力学学说：酶动力学主要是研究各种因素对酶催化反应速度的影响，这些因素包
7、括底物浓度、酶浓度、产物、pH、温度、抑制剂和激活剂等。对反应速度的影响，从而找到最有利的反应条件从而提高酶催化反应的效率以及了解酶在代谢过程中的作用和某些活性物质的作用机制。竞争性抑制：Vmax不变，Km变大 非竞争性抑制：Km值不变，Vmax变小反竞争性抑制: Km及Vmax都变小7.可逆抑制和不可逆抑制的区别可逆的作用：抑制剂与酶的必须基团以非共价键的形式结合，是能用透析和过滤的物理方法去除抑制剂，使酶复活。抑制作用是可逆的。不可逆的抑制作用：抑制剂与酶的必须基团以共价键的形式结合，是不能用透析和过滤的物理方法去除抑制剂，使酶复活。抑制作用是不可逆的。在酶活力的系统中，不加抑制剂以反应初
8、速度对酶浓度作图，得到一条过原点的直线，加不可逆抑制剂，得到原点向右的直线。加可逆抑制剂，得到是通过原点，但斜率低于无抑制剂的。如果在不同抑制剂浓度下，对每个抑制剂浓度都作一条酶促反应初速度与酶浓度关系曲线，不可逆抑制剂可以得到一组不通过原点的平行线，而可逆抑制剂得到一组通过原点但斜率不同的直线。8.固定化酶的优点及其应用实例优点：1、固定化酶在较长时间内可反复利用，使酶的使用效率提高，使用成本降低。2、固定化酶极易与反应体系分离，产物溶液中没有酶的残留，简化了提纯工艺，而且产品吸收率高，质量好3、在多数情况下，酶经固定后，稳定性提高4、具有一定的机械强度，可以用搅拌或裝柱的方式作用于底物溶液
9、，便于酶催化反应的自动化和连续化操作。5、固定化酶的催化反应更易控制。6、与游离酶相比，更适于多酶体系使用，不仅可利用多酶体系中的协同效应使酶催化反应速度提高，而且还可以控制反应按一定速度进行。应用实例：1，采用固定化葡萄糖异构酶将葡萄糖转化为果糖，制作成果葡糖浆。2用固定化黑曲霉乳糖酶处理牛奶生产脱乳糖牛奶。等等详见书P1119.酶被固定化后的理化性质的变化，对工业应用的利弊？酶的活力在多数情况下比天然酶的活力低；个别情况下，会升高，主要由于固定化后的抗抑能力提高。固定化后酶的稳定性一般比游离酶提高的多。固定化酶的反应特性：（1）底物的特异性与底物分子量的大小有一定关系。在分子量大的时候发生
10、反应，分子量小的时候一般不发生反应。（2）反应的最适ph发生偏移，一般来时带负电荷的载体制备的固定化酶偏高，带正电荷的载体制备的固定化酶偏低。（3）最适反应温度偏高（4）固定化酶的米氏常数增大（5）最大的反应速度与游离酶大多是相同的。只是一半优点：（1）无需进行酶的分离和纯化，减少酶的活力损失，减小成本。（2）可以进行多酶反应，且不需要添加辅助因子，不仅可以单一的酶发挥作用，而且可以利用所含的复合酶系完成一系列的催化反应。（3）保持了酶的原始状态，稳定性更高，对污染的抵抗力更好。4）细胞生长停滞时间短，细胞多反应快。缺点：1)必须保持菌体的完整，防止自溶。2）必须抑制细胞内蛋白酶对目的酶的分解
11、。3）细胞内酶的存在影响副产物。4）载体细胞膜或细胞壁造成底物渗透和底物的障碍。10.比较淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、淀粉酶、异淀粉酶的作用位点（即水解键）及其产物？以支链淀粉为原料，制造果葡萄浆，需要哪些酶参加反应？作用位点水解产物淀粉酶或液化酶不规则的分解淀粉、糖原类1,4糖苷键直链淀粉：麦芽糖、少量葡萄糖支链淀粉：麦芽糖、少量葡萄糖、异麦芽糖葡萄糖淀粉酶（糖化酶）从非还原性末端以葡萄糖为单位顺次分解淀粉，糖原类的1,4糖苷键1,3糖苷键、1,6糖苷键（速度慢）以直链淀粉为底物时，产物葡萄糖以支链淀粉为底物时，不完全，有葡萄糖，可能还有-限制糊精，淀粉酶从非还原性末端以麦芽糖为单位，凤姐淀粉糖原
12、类的1,4糖苷键直链淀粉：70%90%麦芽糖 支链淀粉：50%60%麦芽糖、极限糊精异淀粉酶1,6糖苷键麦芽糖，直链淀粉参与催化的酶有：淀粉酶、异淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、葡萄糖异构酶11.果胶酶属于哪类酶？其作用位点及其产物，在食品工业中如何合理和有效使用果胶酶果胶酶与纤维素酶相类似，是一类复合酶，包含多种组分，大致分为果胶水解酶、果胶裂解酶、果胶酯酶和原果胶酶等，它是指能够分解果胶物质的各种酶的总称。名称作用位点水解产物聚半乳糖醛酸酶PG半乳糖醛酸中-1,4糖苷键（1）分子内部无规则的切断-1，4糖苷键，生成相对分子质量较小的寡聚半乳糖醛酸（2）从分子末端逐个切断-1，4糖苷键，生成半乳糖醛酸
13、聚甲基半乳糖醛酸裂解酶（PMGL）（果胶裂解酶）果胶中分子中-1,4糖苷键（1）随即切断-1，4糖苷键，生成相对分子质量较小的聚甲基半乳糖醛酸（2）从分子末端逐个切断-1，4糖苷键，生成具有不饱和键的甲基半乳糖醛酸聚半乳糖醛酸裂解酶（果胶酸裂解酶）PGL贴近游离羧基的-1,4糖苷键半乳糖醛酸二聚体果胶酯酶(PE)甲酯中酯键果胶酸和甲醇作用位点：PG -1，4糖苷键、PMGL裂解贴近甲酯基的糖苷键、PGL裂解贴近游离羧基的糖苷键。果胶酶在食品工业中的应用：果胶物质存在于水果和蔬菜中，它的变化对于水果和蔬菜的结构有重要影响。果胶酶能讲解果胶物质，因而在食品加工中和保藏中起重要的作用。微生物果胶酶市
14、食品工业中使用量最大的制酶剂之一，主要应用与果汁的萃取、澄清以及果酒酿造。在工艺过程中，添加果胶酶助剂能够提高出汁率，加速果汁澄清，降低成本。同时，由于果胶酶降解果胶质，产品更易于吸收和储存。12.简述酶法低乳糖牛乳的生产工艺生鲜牛乳 检验牛乳中乳糖含量 85保持15秒 冷却 加乳糖酶 搅拌 保持一定时间 取样，检验水解后牛乳中乳糖含量 均质 高温灭菌 包装 保 温 出厂乳糖是哺乳动物乳汁中特有的糖类，牛乳中含乳糖6%-7%。由于乳糖不易发酵，溶解度低，在冷冻制品中易形成结晶而影响食品的加工性能。液态牛奶在通过管道进行超高温瞬时杀菌时，乳糖的存在会产生胶状物堵塞管道。如果在牛乳中加入乳糖酶，则
15、可使乳糖水解生成葡萄糖和半乳糖，不仅大大改善加工性能，而且更有利于乳酸发酵生产酸奶，克服“乳糖不耐症”，提高乳糖消化吸收率，改善制品口味。此外，常作为废水排除的乳清经乳糖酶处理后，可供食用或作为饲料。13.蛋白酶分类？蛋白酶水解生产水解蛋白产生苦味的来源？分类：l按来源分：植物蛋白酶（菠萝、木瓜、无花果）、动物蛋白酶（胃、胰蛋白酶、凝乳酶）、微生物蛋白酶（3942栖土曲霉蛋白酶、放线菌蛋白酶）2按PH值分：酸性蛋白酶、中性蛋白酶、碱性蛋白酶3对底物作用方式分：内肽酶（内切酶）、外肽酶：（羧肽酶、氨肽酶）4按活性中心分：丝氨酸蛋白酶、巯基蛋白酶、金属蛋白酶、羧基蛋白酶产生苦味的来源：水解蛋白酶的
16、苦味和蛋白质原有的氨基酸组成有关。特别是蛋白质中的疏水性氨基酸是导致蛋 白质经水解后产生苦肽的重要原因。当蛋白质处于天然状态时，这些氨基酸埋藏在蛋白质结构的内部，因而对蛋白质的味道不会产生明显的影响。在酶水解过程中，小肽的数量将增加，从而暴露了 这些疏水性氨基酸，当它们同味蕾相作用时就产生了苦味。如果采取有控制的酶水解，使蛋白质的水解反应停止在某一个阶段，使肽键具有足够的长度将 疏水性氨基酸埋藏在它的结构内部，就能减少水解蛋白质的苦味14.超氧化物歧化酶（SOD）的特性及作用原理特性：超氧化物歧化酶是一种金属蛋白，他对热表现出异常的稳定性。PH的改变会引起酶蛋白与金属辅因子结合状态的改变但总体
17、来说，SOD对PH并不敏感，通常在PH5.3-9.5范围内对酶的活性影响不大。SOD对氰化物的敏感性不同，Cu-Zn-SOD对氰化物敏感，Mn-SOD却抗氰化物。Cu-Zn-SOD中金属辅因子的作用不同，Zn仅与酶分子的结构有关，而与催化活性无关，而Cu却与酶的催化活性有关。 SOD具有变性剂与还原剂的特性。电离辐射会产生超氧阴离子，SOD能清楚超氧阴离子，所以SOD具有抗辐射作用。作用原理：SOD是特殊的氧自由基清除剂。清除基体代谢过程中所产生的过量O2-，延缓由于自由基侵害而出现的衰老现象。如皮肤衰老色素沉淀，提高身体抵抗力等。SOD具有明显的防晒效果。在电离辐射的间接作用下，生物体内水分
18、子经激发与电离后产生了包括超氧阴离子O2-在内的自由基，二SOD是氧自由基专一清楚剂，在照射前供给外源性SOD，可有抗辐射效果。SOD有明显的抗炎效果。活性氧损害时引起炎症的主要原因，SOD是氧自由基清除剂，故SOD可作为抗炎药。15.过氧化物酶作用机理：超氧化物歧化酶的作用机制：催化超氧阴离子的歧化反应。H2O2+AH2Pod2H2O+A食品工业中的应用：1：POD是果蔬成熟和衰老的指标，如苹果气调贮藏中，POD出现两个峰值，一个在呼吸转折（成熟），一个在衰老开始2：POD的活动与果蔬产品，特别是非酸性蔬菜在保藏期间形成的不良风味有关3：POD属于最耐热的酶类，是果蔬加工中常被当作热处理是否
19、充分的指标（速冻蔬菜）热烫的灌装或冷冻蔬菜在保藏期间产生不良风味的原因：热烫不彻底，POD残留在被保藏食品中，在冰冻保藏后，质量比酶完全失活时要高在热失活中，POD聚集体，血红素基暴露，导致非酶催化脂肪氧化16、多酚氧化酶作用的底物有哪些？如何利用和控制酶促褐变？作用底物有儿茶素、3,4二羟基肉桂酸酯、3,4二羟基苯丙氨酸和酪氨酸。有利：红茶生产工艺； 有害：新鲜、冷冻、干制和罐藏产品的褐变。控制方法：（1）隔绝氧气；（2）控制温度；（3）控制PH；（4）加入抑制剂（抗坏血酸、柠檬酸、EDTA、果胶、氰化物）。1)、抑制剂对酶的抑制。利用CO、氰化物、铜锌灵、二硫基丙醇、抗坏血酸及柠檬酸、苯甲
20、酸等抑制剂抑制酶的活性，因为多酚氧化酶是以Cu2+作为辅基的金属蛋白，以上试剂对Cu2+|具有螯合作用。2）、与酶催化生成的反应产物作用。同临二酚氧化产物作用的还原剂，如抗坏血酸，SO2，偏重亚硫酸盐。用醌偶合剂与醌作用，生成稳定的无色化合物，如半胱氨酸，谷胱甘肽，SO2，偏重亚硫酸盐。3）、消除酶作用的底物，与酚类底物作用的化合物有PVP,PVP能与酚类化合物强烈的发生缔合作用。4）、热烫处理酶，使酶失活。17、葡萄糖氧化酶对底物氧化形式在食品加工中应用。（一）葡萄糖氧化酶的催化反应三种形式：1.在没有过氧化氢酶存在下，1mol葡萄糖氧化酶氧化时消耗1mol氧。2.在有过氧化氢酶存在下，1m
21、ol葡萄糖氧化酶氧化时消耗0.5mol氧。3.在有乙醇和过氧化氢酶存在下，过氧化氢同时被用于乙醇的氧化作用，此时，1mol分子葡萄糖氧化酶氧化时消耗1mol氧。（二）应用包括四个方面：一是去葡萄糖，二是脱氧，三是杀菌，四是测定葡萄糖含量。1. 蛋类食品的脱糖保鲜葡萄糖氧化酶最重要的应用之一就是防止美拉德反应，采用葡萄糖氧化酶脱糖后的蛋制品基本上不会发生褐变。2. 防止食品氧化葡萄糖氧化酶是一种理想的除氧保鲜剂，可有效防止食品因氧化而引起的质量下降和变质。另外葡萄糖氧化酶也可以有效地防止罐装容器的氧化作用。（1）干鲜食品脱氧（2）酒类脱氧（3）饮料脱氧保鲜（4）虾肉食品保鲜（5）稳定食品乳状液的
22、质量3. 杀菌由于葡萄糖氧化酶能去除氧，所以能防止好气菌的生长繁殖；同时由于产生过氧化氢，也可起到杀菌的作用。因此葡萄糖氧化酶可用于在特殊情况下防止微生物的繁殖。4. 葡萄糖氧化酶在食品分析中的作用因葡萄糖氧化酶能专一氧化葡萄糖，故可用于定量测定各种食品中的葡萄糖含量。葡萄糖氧化酶在食品加工中应用还包括：改变转化糖中葡萄糖和果糖的比例；降低玉米糖浆中葡萄糖的含量；加入到面粉中起催熟作用；加入到牛乳中起凝结作用；稳定柑桔饮料及浓缩汁的质量；保护肉制品及干酪的颜色等18.脂肪氧合酶作用条件及对食品质量的影响。条件：专一催化含顺，顺-1,4-戊二烯的多不饱和脂肪酸和酯对食品质量的影响：脂肪氧合酶的作
23、用对焙烤食品的影响（生成具有芳香味的唐吉化合物，从而改进面粉的颜色和烘烤质量）脂肪氧合酶的作用对于食品颜色、风味和营养的影响（脂肪氧合酶直接间接的和肉类酸败及高蛋白质食品的不良风味有关。对食品营养的影响主要是：它作用的产物对维生素A及维生素A原的破坏；它的作用减少了食品中必须不饱和脂肪酸的含量；酶作用的产物同蛋白质的必需氨基酸作用，从而降低了蛋白质的营养价值及功能性质）19.举例说明酶在淀粉类食品生产中的应用酶在制糖工业中的应用酶在焙烤类食品中的应用酶在面条加工中的应用酶在啤酒生产加工中的应用以啤酒的生产工艺为例：(蛋白酶，-淀粉酶，糖化酶，茁酶多糖酶) 发芽的大麦磨碎制麦芽浆加啤酒花，煮麦芽
24、汁冷却，去酒花残渣发酵调理啤酒巴氏灭菌成品啤酒 （蛋白酶，糖化酶，-葡聚糖酶）在焙烤食品中应用的酶制剂主要有真菌a淀粉酶（增大面包体积、促进美拉德反应上色、抗老化）、淀粉酶（抑制面包老化，提高可口性）、蛋白酶（改善面团延伸性）、葡萄糖氧化酶（增强面团筋力）、木聚糖酶（水解戊聚糖，形成面筋网状结构）、脂酶（氧化不饱和脂肪酸，同胡萝卜素共轭氧化，漂白面粉）20、举例说明酶在果蔬类食品生产中的应用1、提取果蔬汁2、酶在果蔬加工上的新用途A、增香、除异味B、提取果胶C、真空或加压渗酶法处理完整果蔬D、去除酚类化物E、提取蔬菜汁3、酶在葡萄酿酒中的应用A、果胶酶：使用果胶酶处理葡萄汁或葡萄浆，可以改善压
25、榨、过滤性能，促进果汁的澄清，从而提高原料的出汁率和出酒率。B、蛋白酶：酸性蛋白酶能促进葡萄酒中的蛋白质和、的水解，从而防止葡萄酒中蛋白质混浊沉淀的发生，提高了葡萄酒的非生物稳定性。C、花青素酶：可分解葡萄酒中的游离的色素，在一定程度上能够防止红葡萄酒色素沉淀的产生，同时也可用于白葡萄酒的脱色。D、固定化微生物21.举例说明酶在果蔬类食品生产中的应用1.取出样品中的杂质。如测定果糖多糖等。2.催化待测物生成新的产物，而这种产物更容易被定量分析。如：淀粉的测定。3.测定食品中的酶的活性作为食品的指标，如果氧化物酶的测定。4.利用酶催化反应所产生的一些信息。如酶联免疫法、酶电极法等。22.酶与食品质量安全的关系（1）酶制剂作为食品添加剂进入食品的潜在危害：（带有毒素、催化毒素产生，导致食品中营养组分的损失）；（2）酶作用的解毒反应：除食品中的抗营养因子、水解牛乳中的乳糖、降低淀粉类食品高温产生丙烯酰胺含量等；（3）酶作为现代食品质量与安全快速、灵敏分析的重要手段,如酶联免疫测定、PCR、生物传感器、酶抑制率法等。
