【优质文档】酶改性基本理论
酶的化学修饰基本原理及修饰酶的基本性质
酶的化学修饰基本原理及修饰酶的性质特点【摘要】酶是高效生物催化剂，在工业、医学、科研等领域有着非常广泛的应用，尤其在工业生产中创造出巨大的经济效益。
但由于酶是蛋白质，稳定性差且在生物体内具有较大的免疫原性，因而严重制约了其应用。
对酶分子进行化学修饰是提高其稳定性的方法并且能够降低在生物体内的免疫原性，能够扩大其应用范围，极大地改善酶本质的不足。
简要介绍酶的化学修饰基本原理及修饰酶的性质特点。
1 酶的化学修饰的基本原理酶分子的化学修饰就是在分子水平上对酶进行改造，包括对酶分子主链结构的改变和对其侧链基团的改变。
前者是分子生物学层次上的修饰，即在己知酶的结构与功能盖系的基础上，有目的地改变酶的某个活性基团或氨基酸残基，从而使酶产生新的性状，又称理性分子设计，理性分子设计主要应用于改造酶的底物特异性．催化特性以及热稳定性,Shaffer等通过将天冬氨酸转氨酶的Val39、Lys41、Thr47、Ash69、Thrl09和Ash297突变为酪氨酸转氨酶所对应的Lcu、Tyr、Ile、Leu、Set和Ser，修饰酶对Phe的活性增加3个数量级，而对Asp的活件没有影响，然而，由于酶的结构、功能和作用机制没自完全了解，而且仅仅把氨基酸序列的同源性作为氨基酸取代的标准，加上氨基酸取代后有可能导致没构想的改变，所以，并非所有理性分子设计都能取得预期效果，这就严重制约了理性分子设计的应用。
1. 1功能基团的修饰酶分子可离解的基团如氨基(NH2)、羧基(～COOH)、羟基（OH)、巯基(sH)、咪锉基等都可用来修饰。
脱氨基作用可改善酶的稳定性，消除酶分子表面的氨基酸的电荷，酰化反应，可改变侧链羟基性质。
这些修饰反应，可稳定酶分子有利的催化活性现象，提高抗变性的能力。
1.2用表面活性剂对酶进行化学修饰除糖基修饰外，也有人用表面活性剂对酶进行化学修饰。
表面活性剂的亲水部分与酶连在一起，而亲油部分伸向有机溶剂，从而提高了酶在有机溶剂中的溶解度和分散度。
研究酶改性技术对食品中多糖的改性效果
研究酶改性技术对食品中多糖的改性效果多糖是一类重要的生物大分子，在食品工业中具有广泛的应用。
然而，多糖的结构特性导致其在食品加工过程中可能出现一些问题，如黏性过高、溶解性差等。
为了改善多糖的性质，研究人员尝试利用酶改性技术对多糖进行改性。
酶改性技术是一种绿色、温和的改性方法，通过酶的特异性作用，可以在不破坏多糖结构的情况下改善其性质。
本文旨在探讨酶改性技术对食品中多糖的改性效果。
首先，酶改性技术在多糖改性中起着至关重要的作用。
酶是一种特异性生物催化剂，可以在较温和的条件下对多糖进行特异性作用，改变其结构和性质。
目前常用的多糖酶包括纤维素酶、淀粉酶、葡聚糖酶等。
这些酶在多糖改性过程中可以裂解多糖的聚合链、改变其分子结构，从而改善多糖的性质。
例如，纤维素酶可以裂解纤维素中的β-1,4-糖苷键，降低纤维素的结晶度，提高其溶解性和黏度，从而改善食品的口感和质地。
其次，酶改性技术对多糖的改性效果主要取决于酶的种类、用量、作用时间和温度等因素。
不同种类的酶对多糖的改性效果有所不同。
以淀粉为例，α-淀粉酶可以降低淀粉的粘性和黏性，增加淀粉的泡化性，改善食品的口感；而β-淀粉酶则可以降低淀粉的冷却后再结晶速度，减少淀粉的老化速度，延长食品的保质期。
在实际应用中，研究人员需要根据食品的特性和需求，选择合适的酶种类和条件，以达到最佳的改性效果。
此外，酶改性技术在食品工业中的应用也受到了广泛关注。
随着人们对食品品质和安全性要求不断提高，传统的食品加工工艺已经不能满足市场需求。
酶改性技术作为一种绿色、温和的改性方法，可以有效改善食品的质地、口感和营养价值，提高食品的竞争力。
近年来，不少食品企业已经开始引入酶改性技术，用于改善产品品质，推动食品产业的转型升级。
总的来看，酶改性技术对食品中多糖的改性效果具有重要意义。
通过合理选择酶种类和条件，可以有效改善多糖的性质，提高食品的品质和市场竞争力。
未来，随着酶改性技术的不断发展和完善，相信其在食品工业中将有更广泛的应用前景。
《酶工程基本原理》课件
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
降低杂质含量：通过优化分离纯化 技术，降低杂质含量，提高酶的纯 度
提高酶的稳定性：通过优化分离纯 化技术，提高酶的稳定性，延长酶 的保存时间
酶的生产与制备技 术
酶的生产方式
微生物发酵法：通过微生 物发酵产生酶
植物提取法：从植物中提 取酶
动物提取法：从动物中提 取酶
化学合成法：通过化学合 成产生酶
基因工程法：通过基因工 程产生酶
酶固定化技术：将酶固定 在载体上，提高酶的稳定 性和活性
酶的固定化技术
固定化酶的定义：将酶固定在载体上，使其保持活性并可重复使用的技 术 固定化酶的优点：提高酶的稳定性、可重复使用、降低成本
固定化酶的种类：吸附法、交联法、共价结合法等
添加标题
温度：酶的活性随温 度升高而增加，但超 过一定温度会失活
添加标题
pH值：酶的活性随 pH值变化而变化， 通常存在最适pH值
添加标题
离子强度：高离子强 度可能影响酶的活性， 导致酶失活
添加标题
酶浓度：酶的活性随 酶浓度增加而增加， 但超过一定浓度后不 再增加
添加标题
底物浓度：底物浓度 对酶的活性有影响， 通常存在最适底物浓 度
生物能源：用于生物燃料、 生物发电等领域
生物材料：用于生物材料合 成、生物材料改性等领域
酶的分类与性质
酶的分类
按照酶的来源分类： 动物酶、植物酶、 微生物酶
按照酶的催化反应 类型分类：氧化还 原酶、水解酶、转 移酶、裂解酶、异 构酶、连接酶
按照酶的活性中心 分类：金属酶、非 金属酶
按照酶的催化反应 机制分类：单酶、 多酶、复合酶
酶在食品加工中 的应用：酶在食 品加工中主要用 于提高食品品质 和营养价值，如 酶在食品发酵、 食品加工、食品 保鲜等方面的应 用。
研究酶改性技术对食品中多糖的催化效果
研究酶改性技术对食品中多糖的催化效果酶改性技术是一种能够改变食品多糖结构和性质的方法。
通过使用特定的酶来催化食品中的多糖，可以改善其功能性、营养性和口感等特性，从而满足消费者对食品的不同需求。
多糖是一类由多个单糖分子通过糖苷键连接而成的大分子，包括淀粉、纤维素、果胶、半乳聚糖等。
由于多糖的结构复杂多样，常常会影响到其在食品中的性质和功能。
例如，淀粉的结晶度高、溶解度低，致使淀粉在食品中的加工和食用过程中难以消化吸收；果胶和半乳聚糖具有较高的粘稠度，影响食品的口感和流变特性。
因此，研究如何改变多糖的结构及其在食品中的性质具有重要的实际意义。
酶改性技术利用酶的催化活性和特异性来改变多糖的结构和性质。
常用的酶包括α-淀粉酶、β-淀粉酶、果胶酶、纤维素酶等。
这些酶能够通过切割、降解、合成等反应，改变多糖的分子结构、分子量、分子链长度等。
例如，α-淀粉酶可以催化淀粉的水解降解，生成较短的糊精、糖芽等；β-淀粉酶能够降低淀粉的结晶度，提高其溶解性；果胶酶能够切割果胶分子链，降低果胶的粘稠度。
酶改性技术对食品中多糖的催化效果主要表现在以下几个方面：1. 改变多糖的溶解性和胶凝特性。
多糖的溶解性和胶凝特性是食品中常见的关键性质。
通过酶的作用，可以改变多糖的分子结构，降低其结晶度，提高其溶解度。
同时，酶还可以降解多糖的分子链，改变其粘稠度和胶凝特性。
例如，利用果胶酶处理果胶，可以降低果胶的粘稠度，增加果胶的溶解度，从而改善果胶对食品的质感和口感。
2. 改善多糖的稳定性和保存性。
多糖在食品加工和贮存过程中容易发生降解、水解、氧化等反应，导致食品变质。
酶改性技术可以降低多糖的分子量和分子链长度，减少多糖发生降解和水解的可能性，提高多糖的稳定性和保存性。
同时，酶还可以修饰多糖的表面结构，增强其抗氧化性，延长食品的货架期。
例如，利用酶催化淀粉的水解反应，生成较小分子量的淀粉糊精等，可以提高淀粉的稳定性和热稳定性。
3. 提高多糖的生物利用率和营养性。
酶改性基本理论
蛋白类酶的分类原则
氧化还原酶(oxidoreductases) 转移酶(transferases) 水解酶(hydrolases) 裂合酶(lyases) 异构酶(isomerases) 连接酶(ligases)或合成酶(synthetases)
★★ 国际系统分类法及编号（EC编号）
Sidney Altman Yale University New
Haven, CT, USA
Cech和Altman各自独立地发现了RNA 的催化活性，并命名这一类酶为 ribozyme（核酶），2人共同获1989年 诺贝尔化学奖。
具有催化作用的 一类蛋白质 ——蛋白质酶类
有自剪切或催 化功能的核酸
※Koshland将酶分子的氨基酸残基分为四类： (1)接触残基：它们与底物接触、参与底物的 化学转变。此类氨基酸残基的一个或几个原 子与底物分子中一个或几个原子的距离都在 一个键距离 (1.5～2埃)之内。它们的侧链，起 与底物结合作用的称为结合基团；起催化作 用的称为催化基团。有时结合基团也参与催 化作用，不能绝对区分。这些残基中的一些 有时可能也起辅助残基的作用。
(4)非贡献残基： 除了上述三类酶的必需基团外，酶分 子上其余的氨基酸残基都可称为非贡献残基或非必需 基团。它们对酶活性显示不起作用，可以由其它氨基 酸残基代替，且在酶分子中占很大比例。
例如，木瓜蛋白酶的三分之二的氨基酸残基是非贡献
残基。当然，它们也可能在免疫、酶活性调节、运输
转移、防止降解、种系发育的物种专一性等方面起作
活性中心以外 的必需基团
结合基团
底物 催化基团 活性中心
酶活性中心示意图
S-S
底物
肽链
活性中心外 必需基团
研究酶改性技术对食品中蛋白质结构的改变
研究酶改性技术对食品中蛋白质结构的改变酶改性技术是一种广泛应用于食品工业的技术，通过对蛋白质进行化学或生物学改变，以改善食品的质地、口感和营养价值。
在食品加工过程中，酶改性技术已经被证明是一种有效的方法，可以改变食品中蛋白质的结构，从而提高其功能性和稳定性。
蛋白质是构成食品的重要组成部分，也是人体生长发育和维持正常生理功能所必需的营养物质。
在食品加工过程中，蛋白质的结构可能会发生变化，导致食品的品质下降。
酶改性技术能够通过改变蛋白质的结构，使其在加工和储存过程中更加稳定，从而提高食品的品质和营养价值。
在酶改性技术中，最常用的酶包括蛋白酶、酶解脂肪酶和多糖酶等。
这些酶可以通过特定的条件和方法，对食品中的蛋白质进行特定的作用，从而改变其结构和性质。
例如，蛋白酶可以裂解蛋白质的肽键，使其分子量降低，从而改善食品的口感和可溶性；酶解脂肪酶可以降解食品中的脂肪，改善其保存稳定性；多糖酶可以降解食品中的多糖，增加其可溶性和稳定性。
通过酶改性技术，可以实现对食品中蛋白质结构的有针对性调控。
研究表明，酶改性技术可以改变食品中蛋白质的构象、功能性和组成，从而提高其加工性能和营养价值。
例如，酶改性技术可以使蛋白质在酸性条件下更加稳定，抑制氧化和失活反应；还可以改善蛋白质的抗氧化性和乳化性，增加食品的口感和口感。
此外，酶改性技术还可以改变食品中蛋白质的亲水性和疏水性，影响其在食品体系中的作用机制。
通过对蛋白质结构的改变，可以调控食品的黏度、流变性和口感，进而满足消费者对食品品质和口感的需求。
因此，酶改性技术对食品加工行业具有重要意义，可以帮助食品生产企业提高产品质量和竞争力。
然而，酶改性技术对食品中蛋白质结构的改变也存在一些挑战和限制。
首先，在酶改性技术的应用过程中，需要选择适当的酶种和工艺条件，以实现对蛋白质结构的有效调控。
此外，酶改性技术可能会导致蛋白质的部分失活或聚集，降低其功能性和生物活性。
因此，在使用酶改性技术时，需要综合考虑蛋白质的结构和性质，以避免不必要的损失和影响。
酶工程第五章酶改性的基本理论——酶的结构及其与催化特性的关系2精品文档129页
第五章 酶改性的基本理论
——酶的结构及其与催化特性的关系 第一节 酶的化学组成 第二节 酶的化学结构 第三节 酶的空间结构 第四节 酶的活性中心 第五节 酶的结构与催化特性的关系
3
第一节 酶的化学组成
蛋白类酶 蛋白质 酶
核酸类酶 RNA
酶蛋白 酶RAN
氨基酸（20种） 核苷酸（4种）
4
一、蛋白类酶的基本组成单位——氨基酸
1
常用的方法: 酶分子修饰（enzyme molecule modification） 酶分子定向进化（enzyme molecule directed evolution） 酶固定化（enzyme immobilization） 酶非水相催化（enzyme catalysis in non-aqueous phase）
铁卟啉是一些氧化酶（如过氧化氢酶、过氧化物酶等）的辅助因子。 它通过共价键与酶蛋白牢固结合 。
(4)硫辛酸
硫辛酸全称为6,8-二硫辛酸。它在氧化还原酶的催化作用中，通过 氧化型和还原型的互相转变而起传递氢的作用 。
(5)核苷三磷酸(NTP)
腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)、鸟苷三磷酸(CTP)、胞苷三磷酸(CTP)、 尿苷三磷酸(UTP)等。它们是磷酸转移酶的辅助因子。
传递电子、原子或 某些化学基团
全酶 holoenzyme
酶蛋白 + 辅因子（cofactor） 酶RNA + 辅因子（cofactor）
有催化活性
无催化活性
10
1. 无机辅因子
无机辅助因子主要是指各种金属离子，尤其是各种二价 金属离子。
（1）镁离子 镁离子是多种酶的辅助因子，在酶的催化中起 重要作用。例如，各种激酶、柠檬酸裂合酶、异柠檬酸脱氢 酶、碱性磷酸酶、酸性磷酸酶、各种自我剪接的核酸类酶等 都需要镁离子作为辅助因子。
研究酶改性技术对食品中多糖的改性效果
研究酶改性技术对食品中多糖的改性效果
多糖是一类具有重要生物学功能和广泛应用领域的生物大分子，在食
品工业中起着重要作用。
然而，多糖在食品中常常存在结构复杂、功能单一、稳定性差等问题，限制了其在食品加工和功能性食品开发中的应用。
因此，如何对多糖进行改性，提高其在食品中的稳定性和功能性，一直是食品科学领域的研究热点之一。
酶改性技术作为一种绿色、温和的多糖改性方法，受到了广泛关注。
酶作为一种生物催化剂，具有高效、专一和温和等特点，可以在较温和的条件下，对多糖进行选择性水解、缩合、修饰等改性反应，从而改善其性质和功能。
本文旨在探讨酶改性技术对食品中多糖的改性效果，并对其在食品工业中的应用前景进行展望。
首先，我们将介绍多糖在食品中的应用及其存在的问题。
随后，我们
将详细介绍酶改性技术的原理和方法，包括酶的选择、作用机制、反应条件等方面。
接着，我们将着重讨论酶改性技术对多糖结构和性质的影响，以及不同酶对多糖改性效果的比较。
最后，我们将展望酶改性技术在食品工业中的应用前景，探讨其在功能性食品、植物肉等领域的潜在应用价值。
通过本文的研究，我们可以更加深入地了解酶改性技术对食品中多糖
的改性效果，为多糖的功能性改性提供新思路和方法，促进食品工业的发展和创新。
同时，本文的研究也有助于推动酶改性技术在食品工业中的应用，
为开发更多高附加值的食品产品提供技术支持和科学依据。
希望通过我们的努力，可以为食品科学领域的发展贡献一份力量，为人类创造更加美味、安全和营养的食品。
酶(蛋白质)工程Ch6
酶分子的侧链基团修饰的方法
1. 小分子化学物质修饰
2. 大分子结合修饰
3. 分子内交联修饰 4. 亲和修饰
1. 酶分子侧链的小分子化学修饰
I. 氨基的修饰
氨基修饰的定义：采用某些化合物使酶分子侧链上的氨基发生反应，从而改变酶
的性质的修饰方法；
氨基修饰剂：凡是能使酶分子侧链上的氨基发生改变的化合物，氨基修饰作用于
四、 酶的改性的技术方法
酶分子修饰技术
通过物理、化学和生物化学等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。 采用各种方法，将酶与水不溶性的载体结合，制备成固定化酶，而使酶的催化 特性发生某些改变的技术过程。 通过各种方法和技术，实现酶在非水介质中进行的催化作用。 模拟自然进化过程（随机突变和自然选择等），到具有优良特 性的酶的突变体的技术过程。 通过人工设计，采用现代免疫学和生物技术而获得的一类新的具有催化活性的 抗体，这是一类新颖的生物催化剂，具有抗体的高度特异性以及酶的高效催化 活力。
反应四：2,4-二硝基氟苯（DNFB）、丹磺酰氯（DNS）或苯异硫氰酸酯（PITC） 专一的与多肽链N端氨基酸残基的氨基反应
ENZ
NH2
+
F O2 N
NO2
pH>8.5
第六章 酶法改性(含漆酶)
Buzyme 2535 应用于餐巾纸
Kraft Usage (%) Tensile Strength
45 40 35 30 25 20 10
5 0
Pre-trial
Trial
275 270 265
SWK Usage
260
Tensile
255 250 245
Buzyme 2535 作用前后比较
适当酶处理使浆的絮凝性提高，有一定 的助留助滤作用。
➢
对照和酶处理纤维表面的SEM
对照
酶处理
辐射松压力盘磨机械（ PRMP）的酶法改性
项目
酶处理后 对照浆
浆的游离度
648-654
635
CSF/mL
长纤维含量/% 58.4-58.5
57.2
短纤维含量/% 17.1-17.3
18.5
花旗松RMP的酶法改性
酶促打浆
概念： 利用 半纤维素酶或纤维素酶对打浆前的纸 浆进行预处理，导致纤维表面某种程度的活 化和松弛，促进纤维的吸水润涨和细纤维 化程度，使打浆性能得到改善，起到降低打 浆能耗的作用。
酶促进打浆的原理
酶软化纤维细胞壁 增加渗透性,利于纤维润胀 降低纤维内聚力,纤维变得更为柔软 破坏初生壁 (0.05微米厚) 有利于S1（次生壁外层）的剥离
加酶前
加酶后(2 个小时)
生物酶应用打浆实例
纤维结构: 生产纸种: 应用目的: 处理方法:
未漂阔叶材 文化纸 减少印刷过程中导管分子的脱落 使用生物酶对未漂浆进行处理
阔叶木导管分子
相对面积
1.10 1.00
1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40
空白
酶工程学中的酶改性技术及应用
酶工程学中的酶改性技术及应用酶工程学是一门旨在运用生物化学、分子生物学和工程学的原理和方法来改良和应用酶的学科。
酶改性技术是酶工程学的重要分支之一。
酶改性技术是指对天然酶的结构或功能进行改变，使其更适合于特定的反应环境和反应条件，从而提高反应效率和产率的过程。
酶改性技术在现代工业中的应用非常广泛，被广泛应用于生物制药、食品加工、环境保护、纤维素转化等领域。
本文将从酶改性技术的基本原理、方法和应用方面进行介绍。
一、酶改性技术的基本原理酶就像生物体内的“工人”，它们能够催化化学反应发生，并增强反应中间体与底物（或反应物）之间的相互作用力，从而加速反应进程。
然而，天然酶在使用过程中存在很多限制，如其对温度、 pH 值、金属离子等因素的敏感性和不稳定性。
因此，改变酶的结构或功能是提高其稳定性和活性的关键。
酶改性技术就是通过改变酶的结构和性质，提高酶的稳定性、耐久性和反应效率的方法。
二、酶改性技术的方法酶改性技术的主要方法包括物理改性、化学改性和分子生物学改性。
（一）物理改性物理改性是指通过物理化学手段改变酶的结构和性质，以提高其催化性能和稳定性。
包括酶固定化、超声波处理、辐射处理、干燥和冷冻干燥等方法。
酶固定化是将酶与载体材料结合，形成一种稳定的复合体，使酶能够在反应体系中重复使用，提高反应效率和稳定性。
超声波处理是一种能够改变酶分子结构和剪切酶分子链的方法，可以增强酶的催化效率和稳定性。
辐射处理虽然有一定危险性，但是可以改变酶分子的物理化学性质，提高酶的催化活性和稳定性。
干燥和冷冻干燥则是通过去除水分来延长酶的保存期和增强其稳定性。
（二）化学改性化学改性是指利用化学药剂对酶进行改变酶的结构或性质，来提高酶的催化性能和稳定性。
化学改性包括磷酸化、表面修饰、共价修饰、亲和力滤除和免疫染色等方法。
其中，磷酸化是利用磷酸基与酶分子中的氨基酸残基结合而改变酶分子结构的方法；表面修饰利用化学修饰剂改变酶表面的化学性质，从而实现提高酶的稳定性和催化活性的效果；共价修饰则是利用化学交联剂交联进行酶分子交联，从而提高酶的稳定性和催化活性。
酶改性对面筋性质及加工特性的影响研究
酶改性对面筋性质及加工特性的影响研究1. 引言面筋是面粉中的一种蛋白质，在面制品的加工中起到了重要的作用。
然而，传统面筋的性质和加工特性对于某些产品的制作来说可能存在一些限制，因此需要对面筋进行改性以满足特定需求。
近年来，酶改性作为一种有效的面筋改性方法，受到了广泛关注。
本文旨在探讨酶改性对面筋性质及加工特性的影响。
2. 酶改性的原理及方法酶改性是通过加入特定的酶来改变面筋中的蛋白质结构，从而改变其性质和加工特性。
常用的酶包括谷氨酰解氨酶、蛋白酶和转酯酶等。
这些酶能够切割面筋中的蛋白质链，形成新的结构，使其具有更好的弹性、流变性和吸水性等特性。
3. 酶改性对面筋性质的影响3.1 弹性和拉伸性酶改性可以显著提高面筋的弹性和拉伸性，使其在面制品的加工过程中更加柔韧。
研究表明，酶改性面筋的弹性模量和抗拉强度明显高于传统面筋，这对于制作高筋面点来说尤为重要。
3.2 流变性酶改性可以改善面筋的流变性，使其在加工过程中更易操作。
研究发现，酶改性面筋的黏度和流变学特性得到了显著改善，这使其在面团混合、成型和加工过程中更易变形，提高了生产效率。
3.3 吸水性酶改性面筋的吸水性较传统面筋更好。
这是由于酶改性使得部分蛋白质链断裂，增加了其表面积，从而提高了面筋的吸水能力。
这对于制作高水分面制品如馒头、饺子等具有重要意义。
4. 酶改性对面筋加工特性的影响4.1 发酵性能酶改性面筋的发酵性能得到了显著改善。
研究发现，酶改性面筋的发酵速度更快，发酵量更大，使得面制品的体积更大、口感更松软。
4.2 烘焙性能酶改性面筋在烘焙过程中表现出更好的膨松性和保水性。
研究表明，酶改性面筋的体积增加率和保水率较传统面筋分别提高了20%和15%，使得面包等烘焙产品更加松软可口。
5. 结论酶改性是一种有效的面筋改性方法，能够改善面筋的性质和加工特性。
酶改性使得面筋具有更好的弹性、流变性和吸水性等特性，对于不同类型的面制品制作都具有积极的影响。
食品中酶的活性改性与应用研究
食品中酶的活性改性与应用研究一、引言食品中酶的活性改性与应用研究是食品科学领域中的热点问题之一。
酶是一类生物催化剂，能够加速化学反应速率，提高食品加工过程中的效率和质量。
然而，天然酶在特定条件下易受到温度、pH值和抑制剂等因素的影响，导致其活性下降或失活。
因此，对酶的活性改性与应用研究具有重要意义。
本文将从酶的活性改性方法、改性后酶在食品加工中的应用以及未来发展方向等方面进行探讨。
二、酶的活性改性方法1. 物理方法物理方法是对酶进行活性改良最常用和最简单的方法之一。
常见物理方法包括温度和压力处理、辐射处理以及超声波处理等。
（1）温度和压力处理：温度和压力可以影响到酶分子内部结构，从而影响其催化能力。
通过调节温度或施加高压可以改变蛋白质分子内部键结构，提高或降低其催化效率。
（2）辐射处理：辐射处理是一种常用的酶活性改良方法。
辐射可以改变酶的分子结构，进而改变其催化活性。
常用的辐射方法包括γ射线、紫外线和微波等。
（3）超声波处理：超声波可以通过机械振动作用改变酶分子结构，进而影响其催化活性。
超声波处理可以提高酶的催化效率、稳定性和抗抑制能力。
2. 化学方法化学方法是对酶进行活性改良的另一种常用手段。
常见的化学方法包括交联、共价修饰和磷酸化等。
（1）交联：交联是通过引入交联剂，使酶分子之间发生共价键结合，从而增加其稳定性和抗抑制能力。
常见的交联剂包括戊二醛、二氧化硫和蛋白质等。
（2）共价修饰：共价修饰是通过引入特定官能团与特定氨基酸残基发生反应，从而增加或减小其催化活性。
常见的共价修饰剂包括羧基剂、磺基剂和酯化剂等。
（3）磷酸化：磷酸化是通过引入磷酸基团改变酶的电荷状态，从而改变其催化活性。
磷酸化可以通过激活剂和激活剂等方法实现。
三、改性后酶在食品加工中的应用改性后的酶在食品加工中具有广泛的应用前景。
下面将从面团加工、果汁澄清和乳制品生产三个方面介绍其具体应用。
1. 面团加工面团加工是食品加工中常见的一项技术，通过引入改性后的淀粉水解酶可以提高面粉淀粉水解速率，从而提高面团发酵过程中产生二氧化碳气泡的速率。
食品中酶的活性改性与应用研究
食品中酶的活性改性与应用研究食品中酶的活性改性与应用研究摘要：酶作为一种生物催化剂，在食品加工中具有广泛的应用价值。
然而，许多食品中的酶活性较低，难以满足食品加工的需求。
因此，对食品中酶的活性进行改性已成为食品科学家的重要研究方向。
本文综述了酶活性改性的各种方法，包括物理方法、化学方法和生物方法，并介绍了改性后酶在食品加工中的应用，以期为食品领域的研究提供参考。
1. 引言酶是一种具有催化作用的生物分子，在食品加工中起着至关重要的作用。
食品中的酶可以提高食品的质量和口感，并有助于食物的消化和吸收。
然而，由于酶在加工过程中易受到热、酸、碱、重金属离子等因素的影响，导致酶的活性较低，难以满足食品加工的需求。
因此，对食品中酶的活性进行改性已成为食品科学家的重要研究方向。
2. 酶活性改性的方法2.1 物理方法物理方法是一种通过改变酶的环境条件来提高酶活性的方法。
常见的物理方法包括温度调节、超声波处理和辐射处理等。
温度调节是最常见的物理方法之一，通过调节温度可以使酶的活性达到最佳状态。
超声波处理可以通过空化效应和机械效应来改变酶的结构，从而提高酶活性。
辐射处理可以通过电离和电子激发等效应来改变酶的结构，从而提高酶的活性。
2.2 化学方法化学方法是一种通过改变酶的化学性质来提高酶活性的方法。
常见的化学方法包括脱水处理、酶的共价修饰和酶的交联等。
脱水处理可以通过去除酶分子中的水分子，使酶的结构变得更加紧密，从而提高酶的活性。
酶的共价修饰可以通过在酶分子中引入一些活性基团，改变酶的电荷性质和空间结构，从而提高酶的活性。
酶的交联可以通过引入一些交联剂，使酶分子之间发生交联反应，从而提高酶的稳定性和活性。
2.3 生物方法生物方法是一种通过改变酶的基因序列和表达水平来提高酶活性的方法。
常见的生物方法包括基因工程、突变和酶的克隆表达等。
基因工程可以通过改变酶的基因序列，使酶的结构和功能发生改变，从而提高酶的活性。
突变可以通过引入一些突变基因，改变酶的氨基酸序列，从而提高酶的催化效率。
第五章 酶改性基本理论ppt课件
S C H S C H
C H C H C H C H C O O H 2 2 2 2 C H 2
8、 辅酶Q
辅酶Q的活性部分是它的醌环结构，主要功能 是作为线粒体呼吸链氧化-还原酶的辅酶，在酶 与底物分子之间传递电子。
O CH3O CH3O O CH3 (CH2CH C CH2)nH CH3
n=6-10
酶
牛胰核糖核酸酶 溶菌酶 牛胰凝乳蛋白酶 牛胰蛋白酶 木瓜蛋白酶 弹性蛋白酶 枯草杆菌蛋白酶 碳酸酐酶
残基总数
124 129 241 223 212 240 275 259
活性中心残基
His12, His119, Lys41 Asp52, Glu35 His57, Asp102,Ser195 His46, Asp90, Ser83 Cys25, His159 His57, Asp102, Ser195 His64, Ser221 , Asp32 His94-Zn-His96 His119
核酸类酶的基本组成单位——核苷酸
1. 主要由四种5’-核苷酸AMP ， GMP，CMP， UMP 通过3’，5’-磷酸二酯键连接起来的多聚 核苷酸链。
2. 多为单链结构，少数局部形成螺旋和突环
3. 分子较小
酶的辅因子
一个全酶是由酶蛋白和辅因子组成，共同发挥催 化作用，缺一不可。酶蛋白部分决定酶催化的专 一性，而辅因子决定酶催化的反应类型。 金属离子的作用： 参与催化反应 、稳定酶的构 象。如Mg2+、Zn2+、Fe2+、Cu2+等。 小分子化合物的作用：传递电子、原子或其它基 团。 许多维生素就是辅酶（辅基）的前体。
第五章 酶改性基本理论
第一节 酶的化学组成
第五章酶分子修饰和改造
三．定向进化的选择策略
– 突变 – 蛋白酶选择平板初选，配合活性染色和X光片 消化分析
定向进化的基本方法
• 高突变菌株
Stratagene 公司构建了缺失DNA修复3个途径的大肠 杆菌菌株，基因突变率高5000倍
• 易错PCR
DNA shuffling
体 外 定 向 进 化
Increasing the ee-value of the lipasecatalyed hydrolysis of the chiral ester
– 化学进化 – 生物进化
二．概念
随机突变+定向选择＝目标突变体
最适生长温度提高了！
诱发突变的 因素
细菌
50 C培养
0
最适生长温度为 37 C
0
突变体库
选择压力 （温度）
温度耐受型突 变体
定向进化
– 属于蛋白质的非合理设计，不需事先了解酶的 空间结构和催化机制，人为地创造特殊的进化 条件，模拟自然进化机制（随机突变、基因重 组和自然选择），在体外改造酶基因，并定向 选择（或筛选）出所需性质的突变酶。
• 修饰剂：2,4-二硝基氟苯、碘乙酸、碘乙酰胺、碘甲烷、 苯甲酰卤代物等。 • 修饰残基：氨基、巯基、羧基、甲硫基、咪唑基等。
3．氧化和还原反应
• 修饰剂：氧化试剂（H2O2、N-溴代琥珀酰亚胺等）；还原 剂（2-巯基乙醇、巯基乙酸和二硫苏糖醇等） • 修饰残基：巯基、甲硫基、吲哚基、酚基等（氧化）；二 硫键（还原）。
75%
81%
%ee
57% 31% 2%
0% 0 1 2 3 4 mutant generations
四
定向进化的应用
1．提高酶分子的催化活力
酶工程学-第七-十周酶改性理论汇编
四、酶的高效催化作用机制
中（一间）产中物间产学物说学说 Brown, 1902; Henri, 1903
1. 酶-底物复合物存在的证据?
（1） 酶促反应过程中最大速 度的存在预示着ES的存在。
（2） X-ray 晶体衍射分析表明ES复合体的存在。
X-Ray：0.1—100Å电磁波，1895年，伦琴
米氏方程： Michaelis和Menten快速平衡法：
Briggs和Haldan稳态理论：
k4
A→B → C → D
k3 k3。
y =kx + b
[S]/V=[S]/Vmax+Km/Vmax
V=Vmax-Km V/[S]
两种不同模式的双底物反应
顺次式(sequential) 乒乓式(ping-pong)
(a) 分别以V0对 [S]和1/V0对1/[S] 作图。在上述反应中青霉素酶遵 循Michaelis-Menten 动力学吗?
(b) 上述反应的 KM和Vmax分别是多少? (c) 在上述反应中青霉素酶的转换数是多少？每一个青霉素酶分子
只含有一个活性中心。
3.判断抑制剂的类型：分别在含有2mM抑制剂及不含有抑制剂 的情况下测得的酶催化反应的结果如下表所示：
张力学说：阿道夫·冯·拜尔于1885年用以解释不同环烷烃的稳定性而提出的一个理 论，这个学说认为，所有环状化合物都具有环平面结构，由于键角（即多边形内角） 与sp3杂化轨道正常键角（109°28'）有差别，因此所有环系都存在角张力。这个偏 转角可以用（sp3杂化轨道正常键角 - 多边形内角）÷ 2 来计算。化合物的键角离理 想的四面体排列越远化合物越不稳定。
2. 催化部位
• 酶分子中促使底物发生化学变化的 部位。
酶工程精要
《酶工程》要点1、酶工程：酶的生产、改性与应用的技术过程。
酶的生产：获得酶的技术——微生物发酵产酶、动植物培养产酶和酶的提取与分离。
酶的改性：改进酶的催化特性技术过程——酶分子修饰、酶固定化、酶非水相催化和酶定向进化。
酶的应用：获得所需物质或除去不良物质技术过程——酶反应器的选择与设计以及酶在各个领域的应用。
2、酶工程的主要内容：微生物细胞发酵产酶，动植物细胞培养产酶，酶的提取与分离纯化，酶分子修饰，酶、细胞、原生质体固定化，酶非水相催化，酶定向进化，酶反应器和酶的应用等。
3、酶的催化特点：（1）酶催化的专一性强——绝对与相对（2）酶催化效率高（3）作用条件温和4、影响酶催化作用的因素：（1）底物浓度——催化反应速度先随底物浓度增加而增加，达最大是趋于平衡，过量时反而下降。
（2）酶浓度——成正比。
（3）温度——过高过低影响酶活性，最适温度。
（4）PH——最适PH，极端PH酶分子空间构象改变而失活。
（5）抑制剂——可逆，不可逆。
（6）激活剂。
（7）底物结构类似物。
5、抑制机理：（1）竞争性抑制——抑制剂和底物竞争与酶分子的结合，V m不变，K m变小。
（2）非竞争性抑制——抑制剂和底物分别与酶分子结合，V m变小，K m不变。
（3）反竞争性抑制——抑制剂与中间复合体结合，V m和K m都变小。
6、酶的分类与命名：蛋白类酶——1氧化还原酶，2转移酶，3水解酶，4裂合酶，5异构酶，6连接酶（合成酶）。
四码编号法：第一个号码为六大类酶，第二个号码为亚类，第三个号码亚类中的小类，第四个号码该小类中的序号。
7、酶活力：一定条件下酶催化反应的初速度。
酶活力单位：特定条件下每1min催化1µmol的底物转化为产物的酶量为1个酶活力单位。
酶的比活力：特定条件下单位质量（mg）蛋白质或RNA所具有的酶活力单位数。
酶比活力=酶活力/mg蛋白质（RNA）8、酶的生产方法：（1）提取分离法——盐溶液提取、酸碱溶液提取、有机溶剂提取。