第五章 食品与酶 Enzymes & foods

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1 第五章 食品与酶 Enzymes & foods
教学目的：通过本章教学，使学生掌握酶的性质及在食品化学中的重要作用，影响酶促反应的因素，熟悉食品加工中重要的酶和它们对食品的作用。 教学重点：影响酶促反应速度的因素、酶活力、食品加工中重要的酶。 教学难点：酶的命名和分类、酶促反应、食品加工中重要的酶。

2 第一节 酶的性质、命名及分类 一、酶 酶的定义
第一节 酶的性质、命名及分类 一、酶 酶的定义 酶是由生物活细胞产生的有催化功能的蛋白质，只要不处于变性状态，无论在细胞内或细胞外都可发挥催化化学反应的作用。 酶及辅酶 有些酶是简单蛋白质，有些酶是结合蛋白质，一般把结合蛋白质的蛋白部分称为酶蛋白，非蛋白质部分称为辅酶。

3 酶是一种催化剂，但它和一般的化学催化剂有很大不同。
酶的性质 酶是一种催化剂，但它和一般的化学催化剂有很大不同。 酶的作用具有高度的专一性。 酶催化的反应都是在较温和的条件下进行 。 酶的催化效率也比一般催化剂高得多 。

4 酶对食品的加工保藏，大体可分四种情况 ： 利用食品中所含的酶，如肉的成熟等。 抑制食品中所含的酶，如食品的保鲜及防止变色。
添加酶以提高食品的价值，如果汁和葡萄酒中添加果胶酶来澄清。 利用酶来制造食品，如由淀粉制葡萄糖。

5 二、酶的命名及分类 现在普遍使用的酶的习惯名称是以下述三个原则 ： 根据酶催化反应的性质来命名 。 根据被作用的底物兼顾反应的性质来命名； 根据被作用的底物兼顾反应的性质来命名 。 1961年，国际生化协会酶委员会将酶分为六大类：

6 1. 氧化还原酶类 2.转移酶类：能催化将某一基因从一个化合物转移到另一个化合物反应的酶，如转移氨基，称转氨酶，再如转醛酶、转酰酶等。 3.水解酶类

7 4.裂解酶类： 脱羧酶，催化C-C-键断裂，产物中有CO2。 醛缩酶，催化C-O键断裂，产物中有醛。 脱水酶，催化C-O键断裂，产物中有H2O 脱氨酶，催化C-N键断裂，产物中有NH3   5. 异构酶类：改变底物原子的排列，如把醛糖变为酮糖，改变立体异构等。   6. 连接酶类：具有形成C-O、C-S、C-N或C-C键而把两种底物连接起来的能力。

8 第二节 酶作用的机制(mechanism of action of enzymes)
酶催化底物 酶的作用具有高度的专一性，一种酶仅能催化一种结构的底物，这可用钥匙和锁的关系来加以比喻。

9 此图左上为1，右上为2，左下为3，右下为4。   1----底物与酶处于分离状态。   2----底物与酶结合形成络合物，结合部位c和催化基团a、b与底物分子紧密接触。   3，4-----底物虽能与酶结合，但是底物分子的形状妨碍催化基 团与它紧密接触。

10 酶促反应与非酶促反应途径不同：原来一步完成的反应被分为两步来进行，原来一步反应所需的活化能较高，而分成几步后，每一反应所需的活化能都较低，从而使反应易于进行，总反应速度加快。

11 第三节 影响酶促反应的因素 Factors affecting reactions catalyzed by enzymes
一、温度 大多数酶，在30-40℃范围内显示最高活性。

12 二、PH值 酶是蛋白质，在极端的酸性或碱性条件下会变性而完全失去活性，大多数酶的最适PH值为 范围内

13 水能影响食品中酶反应的速度，通常可用降低食品中水分含量的方法来阻滞酶等作用引起的变质。
三、水分活度   水能影响食品中酶反应的速度，通常可用降低食品中水分含量的方法来阻滞酶等作用引起的变质。

14 四、酶浓度   对大多数酶促反应来说，在适宜的温度、PH值和底物浓度一定的条件下，反应速度至少在初始阶段与酶的浓度成正比。如果反应继续进行，则速度将降低，这主要是因为底物浓度下降及终产物对酶的抑制之故。

15 五、底物浓度 底物浓度与反应速率关系遵守米氏方程 ： V = Vmax[S]/（Km+[S]） 式中：V — 测定的反应初速度       Vmax — 最大反应速度

16 六、抑制剂   有些物质能使酶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，引起酶抑制的物质叫抑制剂。

17 1. 竞争性抑制剂 某些物质与底物的结构很相似，它们会与酶活性部位结合，造成与基质竞争而起到抑制酶反应的作用。 2. 非竞争性抑制剂 某些物质并不与酶的活性部位结合，而是结合于其它部位，从而引起某些变化，造成抑制。

18 七、激活剂   与抑制相反，把掩蔽酶活性部位的抑制剂以化学法除去，使酶还原到原来的性能，则酶被活化。

19 酶活力的测定 酶不易制成纯品，会含很多杂质，真正的含酶量并不多。所以酶制剂中酶的含量都用酶活力来表示。
酶活力就是酶催化一定反应的能力，也可说是酶催化反应的速度。 酶催化反应的速度可通过测定单位时间内底物能变成产物的数量而得，酶单位都是以酶活力为根据而定义的。

20 国际生化协会酶委员规定，1分钟内将1微摩尔的底物转化为产物的酶量定为1个单位，称为标准单位。
为简便实用，生产上常根据不同的酶制定各自的酶活力单位，如 蛋白酶以1分钟内能水解酪蛋白产生1微克酪氨酸的酶量为1个蛋白酶单位； 液化型淀粉酶以1小时内能液化1克淀粉的酶量为1个单位

21 在测定酶活力时，对反应温度、PH值、底物浓度、作用时间都有统一规定，以便同类产品互相比较。
酶单位并不直接反映出酶的绝对数量，它只不过是一种相对比较的依据。

22 some important enzymes in food processing
食品加工中重要的酶 some important enzymes in food processing   食品工业中重要的酶主要是水解酶及氧化还原酶 一、水解酶

23  1. α-淀粉酶     也称液化型淀粉酶，能使淀粉不规则地水解。它存在于动物的唾液、胰脏及植物的麦芽中。此外，霉菌和细菌也产生此酶。钙对其有活化作用，其最适PH为5-7，最适温度约40℃，一些细菌淀粉酶则达70℃。此酶在啤酒制造及面包品质改良上很重要，终产物为麦芽糖、葡萄糖和异麦芽糖。

24 -淀粉酶   能将淀粉从非还原端起，每次水解下一个麦芽糖单位。在各种植物组织中均可见，尤以大麦芽中为多，其热稳定性低于α-淀粉酶。

25 3.葡萄糖淀粉酶   从淀粉的非还原端起，每次水解下一个葡萄糖单位，终产物为葡萄糖和糊精，用于制糖等。最适PH=4-5，最适温度50-60℃。   淀粉酶对天然存在的完整淀粉粒作用较困难，应将淀粉粒糊化，破坏其结构后，对淀粉酶的作用才比较敏感。 现通过α-淀粉酶、糖化酶和固定化葡萄糖异构酶，将玉米粉转化成含葡萄糖50％、果糖42％、其它糖8％的反应物，称为高果糖浆或果葡糖浆。它的甜度与蔗糖相当，在饮料、食品生产中大量应用。一些发达国家高果糖浆的年产量已达几百万吨。

26 4. 果胶酯酶     能把果胶酯酸分解为果胶酸和甲醇，它存在于霉菌、细菌和植物中，以柑桔类水果和蕃茄中含量为多。

27  5. 果胶酶   能把多聚半乳糖醛酸（果胶酸）的α-1，4-苷键水解。许多微生物及成熟水果中均有存在。此酶与水果、蔬菜的软化有关，它对果汁和果酒有澄清作用。

28  6. 脂肪酶   能把油脂（甘油三酸脂）水解为甘油和脂肪酸的酶。最适PH值为5.0—8.6。许多含脂食品如牛奶、奶油等的变质常常是由于其中所含脂肪酶的作用使游离脂肪酸增加所致。

29  7. 转化酶   能把蔗糖水解为α-D-葡萄糖和β-D-果糖，其产物称转化糖，最适PH为 。转化糖比蔗糖难结晶，常用于糖浆、人工蜂蜜等制造业。

30  8. 蛋白酶   能把蛋白质的肽链切断。木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶等植物蛋白酶可用于肉的软化和防止啤酒混浊等，霉菌蛋白酶用于面包工业以改良面筋性质。

31 不同蛋白酶切断的肽键部分不相同，如胃蛋白酶切断芳香族氨基酸，胰蛋白酶切断碱性氨基酸。牛乳的酪蛋白若用胰蛋白酶分解则产生强烈苦味，这是因生成物为胰岛素和苯丙氨酸之故，若用羧肽酶分解，则无苦味。奶酪的品种多，味微苦，就与不同的酶解产物有关。

32 嫩肉粉中的蛋白酶制剂，含木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶或米曲霉蛋白酶
肌肉组织中含有胶原蛋白（纤维蛋白），该蛋白质分子中存在着交联键而使肌肉具有很强的机械强度。 交联键分为两种：一种具有耐热的特性；另一种具有不耐热的特性。 幼小畜禽肉中的胶原蛋白里不耐热的交联键较多，一经加热就会断裂，所以，幼小畜禽烹调后很易软化。 年老畜禽肉中的胶原蛋白里耐热的交联键较多，经加热不易断裂，所以，年老畜禽烹调后不易软化。 用嫩肉粉处理年老畜禽肉（通常是将嫩肉粉的浆液涂抹在肉块的表面或浸泡肉块），可以使这类肌肉中的胶原蛋白水解，使肌肉变软并且易于烹调。

33 二、氧化还原酶  1. 葡萄糖氧化酶   使葡萄糖和O2作用生成葡萄糖酸，由霉菌产生，用于除去蛋白中的微量葡萄糖和果汁等中的溶解O2。

34 2. 儿茶酚氧化酶   使酚类与O2作用，是水果，蔬菜等褐变的主要原因。广泛分布于植物界。

35  3. 抗坏血酸氧化酶   能把抗坏血酸分解为脱氧抗坏血酸。广泛存在于植物中。

36 4. 脂氧化酶   能使亚油酸等不饱和脂肪酸和O2作用生成不饱和脂肪酸的过氧化物，最适PH约为6.3，与油脂的氧化酸败和胡萝卜素的破坏有关。

37 固定化酶：将酶固定在不溶性载体上，可提高酶活及其稳定性，易于回收、可重复使用，使酶在工业化连续生产中的使用成为可能。
固定化酶的制备法： 吸附法： 利用各种固体吸附，将酶或含有酶的菌体吸附在其表面上 包埋法： 将酶或含有酶的菌体包埋在多孔载体中 结合法：选择适宜的载体，使之通过共价键或离子键与酶结合在一起 热处理法：将含酶细胞加热，使酶固定在载体内

38 本节思考题 酶作为生物催化剂具有什么特点？ 酶为什么能加速化学反应的进程？ 国际酶委会把酶分为哪几类？