食品酶学复习资料教材

绪论

1酶学（Enzymology）是研究酶的性质、酶的反应机理、酶的结构和作用机制、酶的生物学功能及酶的应用的科学。

酶的定义：具有生物催化功能的生物大分子，可以分为蛋白类酶（P酶）和核酸类酶（R酶）两大类别。

2什么是酶工程？酶的生产与应用的技术过程

食品酶学：酶工程与食品生物技术相结合而形成的一门应用性很强的学科。

食品酶学主要内容：包括酶的基本知识，酶的分离与纯化以及酶在食品工业中的应用等内容。

食品酶学主要任务：讲授酶学基本理论，酶的分离与纯化以及酶在食品加工和保藏中的应用等内容。

3米氏方程：表示一个酶促反应的起始速度与底物浓度关系的速度方程。

这个方程称为Michaelis-Menten方程，是在假定存在一个稳态反应条件下推导出来的，其中值称为米氏常数，是酶被底物饱和时的反应速度，为底物浓度。当时，，Km等于酶促反应速度达最大值一半时的底物浓度。

4酶与底物结合形成中间络合物的理论

1.锁钥假说：认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样。

2.诱导契合假说：该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状.

3.酶生物合成的调节机制——“操纵子学说”

5酶的特点：催化效率高、专一性强、反应条件温和、酶的活性是受调节控制

绝对专一性：指一种酶只能催化一种底物进行反应，这种高度的专一性称为绝对专一性。

相对专一性：一种酶能催化一类结构相似的底物进行某种相同类型的反应，这种专一性称为相对专一性。

6酶的系统名称由两部分组成：底物+反应类型

7酶分为六类：氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类、合成酶类

1)氧化还原酶（oxidoreductases）：催化底物的氧化或还原，而不是基团的加成或者去除，反应时需要电子的供体或受体。

2)转移酶（Transferase）催化功能团从一个底物向另一个转移。

3)水解酶（Hydrolase）催化底物的水解反应。

4)裂合酶（Lyase）能催化底物分子开裂成两部分，其中之一含有双键。这类酶催化反应都是可逆的。开裂点可以是碳碳、碳氧或碳氮键。

5)异构酶（Isomerase）催化底物的分子内重排反应，特别是构型的改变和分子内的氧化还原。

6)合成酶（Ligase）能将两个底物连接成一个分子，在反应时由ATP或其他高能的核苷三磷酸供给反应所需的能量。

8酶活力定义：是指酶催化反应的能力，它表示样品中酶的含量。酶活力通常以在最适条件下酶所催化的化学反应的速度来确定。

酶活力单位：用来表示酶活力的高低。

在标准条件下（指温度25℃，以及最适底物浓度、最适缓冲液离子强度和pH）1min内催化1μmol底物转化为产物的酶量为该酶的一个活力单位。这个单位称为酶的国际单位（IU, international unit ）

酶的总活力：样品的全部酶活力。。

总活力= 比活力×总体积（ml）或= 比活力×总质量（g）

比活力: 指每毫克蛋白质所含酶活力的单位数（单位/毫克蛋白）。比活力是酶纯度指标，比活力愈高表示酶愈纯。

酶的发酵生产

固体培养发酵：培养基以麸皮、米糠等为主要原料，加入其他必要的营养成分，制成固体或半固体的麸曲，经灭菌、冷却后，接入产酶菌株，在一定条件下进行发酵。

1固定化细胞：（又称固定化活细胞或固定化增殖细胞。）

指采用各种方法将细胞固定在水不溶性的载体上，在一定的空间范围内进行生长、繁殖和新陈代谢的细胞。

固定化细胞发酵具有显著的优点：

（1）提高产酶能力：固定化细胞的密度较高，反应器水平的生产强度较大，可提高生产能力；

（2）稳定性好，可以反复使用：发酵稳定性好，可以连续使用较长的时间，易于连续化、自动化生产；

（3）提高设备利用率：细胞固定在载体上，流失较少，可在高稀释率的情况下连续发酵，大大提高设备利用率；

（4）产品易分离纯化：发酵液中含菌体较少，利于产品分离纯化，提高产品质量等。

固定化细胞发酵的缺点：历史不长；技术要求较高（需要特殊的固定化

细胞反应器）；只适用于胞外酶的生产，还存在不少问题待解决。

固定化方法：

吸附法、共价偶联法、交联法、包埋法、热处理法等。

特点：

1．提高产酶率；2.可以反复使用或连续使用较长时间；

3．基因工程菌质粒稳定，不易丢失；4 . 发酵稳定性好；

5．缩短发酵周期，提高设备利用率；6．产品容易分离纯化；

7．适用于胞外酶等胞外产物的生产

2发酵产酶的细胞必需具备的条件：

（1）酶的产量高。高产细胞可以通过筛选、诱变、或采用基因工程、细胞工程等技术而获得。

（2）容易培养和管理。要求产酶细胞容易生长繁殖，并且适应性较强，易于控制，便于管理。

（3）产量稳定性好。能够稳定用于生产，不易退化。

（4）利于酶的分离纯化。产酶细胞及杂质易于和酶分离。

（5）安全可靠，无毒性。细胞及代谢物安全无毒，不会影响生产人员和环境，

也不会对酶的应用产生不良影响。

3常用的产酶微生物：枯草芽孢杆菌、大肠杆菌、黑曲霉、青霉、链霉菌、啤酒酵母

大肠埃希氏菌（Escherichia coli）大肠杆菌，简称E.coli 革兰氏阴性菌

枯草芽孢杆菌革兰氏阳性菌

革兰氏阳性菌呈蓝紫色，革兰氏阴性菌呈红色

4诱变的方法有：

物理诱变（紫外线、X-射线、γ-射线、快中子等）；

化学诱变；生物学；复合诱变；空间技术诱变。

5培养基：指人工配制的用于细胞培养和发酵的各种营养物质的混合物。

培养基的组分一般包括碳源、氮源、无机盐和生长因素，产酶促进剂，阻遏剂等。

碳源：指能够向微生物提供组成细胞物质或代谢产物（酶）中碳骨架的营养物质。

可以作为微生物碳源的物质很多（糖类）