食品酶学-糖酶和蛋白酶(6-7)

1．果胶甲酯酶（Methylesterase）
命名：果胶 果胶基水解酶（EC 3.1.1.11）， 也被称为果胶酯酶（Pectinesterase，PE）
存在：高等植物和微生物中
有二价离子Ca2+ 存在时，Ca2+ 和果胶酸分子中的羧基 形成交联，从而提高果蔬的质构强度。
2.聚半乳糖醛酸酶(Po1ygalacturonase )

2. 纤维素酶活力测定
总纤维素酶活力 活力测定： 滤纸法、 重量法、
粘度法、
还原糖
第四节 乳糖酶EC3.2.1.23

β-D-半乳糖苷酶(乳糖酶) EC（3.2.1.23） 在植物、动物和微生物中都存在
存在于摄入奶产品的哺乳动物,禽没有乳糖酶
牛奶中的乳糖是很难消化的, 有人喝奶后发生腹 泻,腹痛的主要原因, 牛奶用乳糖酶处理,使奶中 的乳糖水解为葡萄糖和半乳糖 , 可解决上述问题, 且能提高其风味品质
α-淀粉酶以直链淀粉为底物时，反应一般 按两个阶段进行：
① 直链淀粉→寡糖，快速，随机机制
② 寡糖→葡萄糖和麦芽糖，缓慢 直链淀粉：葡萄糖+麦芽糖+麦芽三糖+低聚 糖的混合物


α-淀粉酶作用支链淀粉时，产生葡萄糖、麦芽糖 和一系列α-限制糊精（4个或更多个葡萄糖基构 成的寡糖，含有α-1,6糖苷键）。 支链淀粉：葡萄糖+麦芽糖+麦芽三糖+ α-极限糊 精 一般分解限度以葡萄糖为准是35-50％，但在细菌 的淀粉酶中，亦有呈现高达70％分解限度的（最 终游离出葡萄糖） 极限糊精是指淀粉酶不能再分解的支链淀粉残基. α-极限糊精是指含α-1,6糖苷键由3个以上葡萄 糖基构成的极限糊精.
4、在α-淀粉酶作用下淀粉分解速度
α-淀粉酶以随机的方式作用于淀粉，因而酶反应动力学 比Michaelis-Menten方程所描述的要复杂得多。
酶作用的淀粉底物在反应过程中分子量逐渐下降，因而Km 和Vmax随底物分子量变化而变化。 α-淀粉酶水解葡聚糖的速度随聚合度的减小而很快地下
降；
它水解直链淀粉的速度比水解分支分子（支链淀粉和糖原） 要高。
葡萄糖淀粉酶，从底物的非还原性末端将葡萄 糖单位水解下来。
一、α-淀粉酶（α-1,4-葡聚糖-4-葡萄糖水
解酶EC3.2.1.1）
存在于植物、哺乳类动物组织和微生物。
α-淀粉酶以随机方式作用于淀粉而产生还 原糖。
α-淀粉酶作用于淀粉时，将α- 1，4糖苷 键裂开，产物的构型保持不变 α-淀粉酶:是一种内切酶,只能水解α-1, 4 糖苷键,不能水解α-1,6糖苷键,但可越过 α-1,6糖苷键水解α-1,4糖苷键,但不能水 解麦芽糖中的α-1,4糖苷键

当底物直链淀粉分子含奇数葡萄糖基时，β-淀粉酶作用 的最终产物除含有麦芽糖外，还含有麦芽三糖和葡萄糖。 酶作用于麦芽三糖的速度是很慢的。
支链淀粉产物： 麦芽糖+β-极限糊精 β-极限糊精是指β-淀粉酶作用到离分支 点2-3个葡萄糖基为止的剩余部分.

2. β-淀粉酶性质

耐酸,pH3时仍保持活性 不耐高温,70℃15分钟失活
乳糖酶的反应机制


(1)酶+乳糖
(2)酶-乳糖
酶-乳糖
半乳糖基-酶+葡萄糖

(3)半乳糖基-酶+受体
半乳糖基-受体+酶
第3步中若受体为水，则表现为水解，生成半乳糖和葡萄
糖；若受体为糖则表现为转移，生成低聚半乳糖
β -半乳糖苷酶
乳糖
半乳糖
+
葡萄糖
最适pH：酵母(pH6.0)、霉菌(pH5.0)、细菌(pH7.0) 酵母乳糖酶适用于牛乳、脱脂牛乳和浓缩乳制品；pH值为6.5～6.7 霉菌乳糖酶适用于奶酪工业的副产品乳清和浓缩 pH值为4.2左右 乳清中乳糖的水解。
乳糖酶活力测定




测定乳糖酶活力的方法有下列几种： ①根据反应过程中溶液旋光值的变化计算反应速度 ②采用葡萄糖氧化酶-过氧化氢酶-色素原测定反应中生 成的葡萄糖量 ③根据反应过程中还原糖量的变化计算反应速度。 乳糖也是还原糖，反应体系具有高的空白值，给测定带 来困难 ④采用一种生色的化合物作为底物，经乳糖酶催化水解 后，转变成一种有色产物，用分光光度法测定反应的速 度 邻-硝基苯-β-D-半乳糖苷是乳糖酶最佳的生色底物。

什么是乳糖不耐症？
糖酶复习
淀粉酶(α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀 粉酶) 果胶酶 纤维素酶(葡聚糖内切酶、葡聚糖外切酶、 β－葡萄糖苷酶) 乳糖酶

思考题
1.
2.
3.
4.
一个直链淀粉分子有几个还原性末端？ 一个支链淀粉分子有几个还原性末端和 几个非还原性末端？ 什么是糖酶，它主要包括哪几类，各自 有何特点？ 果胶酶如何分类？在食品工业中如何合 理使用果胶酶？

在低pH和存在螯合剂的条件下，将酶分子中的 钙完全除去，会导致酶基本上失活和对热、酸 或脲等变性因素的稳定性降低。
3、温度对α-淀粉酶作用的影响

在与钙相结合的条件下，α-淀粉酶的热稳定性高于β-淀粉 酶。
不同来源的α-淀粉酶具有不同的热稳定性，某些细菌α-淀 粉酶的最适温度可达70℃以上。 在超过糊化温度时使用细菌α-淀粉酶特别适宜，淀粉颗粒 糊化后对于酶的作用变得非常敏感，往往在酶失活前淀粉 已被完全水解。


主要的糖酶：淀粉酶、果胶酶、转化酶、 乳糖酶、纤维素酶
第一节
淀粉酶


淀粉酶(Amylases)不仅存在于动物中, 也 存在于高等植物和微生物中,能够分解淀 粉糖苷键的一类酶的总称。 淀粉酶作用于淀粉、糖原、多糖衍生物。
三类淀粉酶：
α-淀粉酶，从底物分子内部将糖苷键裂开；
β-淀粉酶，从底物分子的非还原性末端将麦 芽糖水解下来；
命名：聚-α-1,4-半乳糖醛酸苷糖基-水解酶 存在: 高等植物和微生物中。 催化的反应: 水解-1,4 糖苷键
使一些食品原料（例如番茄）的质构显著变弱。 有内切（endo-）和端解（exo-）两种。
3.果胶酸裂解酶(pectate lyases)
命名：聚（α-1,4-半乳糖醛酸苷）裂解酶, EC 4.2.2.2 存在：微生物，非高等植物。 催化作用： 裂开果胶和果胶酸分子中的-1,4 糖苷键。遵
5、α-淀粉酶活力测定的方法 底物——可溶性淀粉或糊精
测定参数——底物与碘显色能力下降(蓝至 红棕色)的速度
粘度下降的速度
二、β-淀粉酶（α-1,4-葡聚糖麦芽糖水解酶
EC3.2.1.2）
也称糖化淀粉酶，存在于高等植物，不存在于哺乳类 动物。
1、β-淀粉酶的作用

外切酶，从淀粉分子的非还原性端裂开α-1,4-糖苷键， 依次将一个麦芽糖单位水解下来，将C(1)的构形转变为 β-型。β-淀粉酶不能绕过α-1,6-糖苷键。以支链淀粉 为底物时，50－60%转变成麦芽糖，其余部分称为β-限制 糊精。作用于直链淀粉时也只有70－80%转变成麦芽糖。
第七章 蛋白酶
蛋白酶催化的最普通的反应是水解蛋白质中的肽键
H O H R1
R2
H O
R2 H O
X N C C N C C y H H O
第三篇 食品工业酶
第六章 糖酶

糖酶（Carbohydrases）的作用是裂解多糖中将 单糖结合在一起的化学键，使多糖降解成较小 的分子。糖酶还能催化糖单位结构上的重排， 形成新的糖类化合物，这类反应被称为转糖苷 作用 (由糖基（G）与糖苷配基（R）组成的糖苷 RG，把糖基转移给别的物质（A）生成AG的 反应：RG+A→R+AG )。 一些酯酶能作用于酯化糖类，例如果胶酯酶。
循β-消去机制，水不参与反应。生成一个含还原基团 的产物和一个含双键（235 nm 有特征吸收）的产物。
有内切和端解两种类型

分解果胶的一个多酶复合物，通常包括原果胶酶、果胶甲 酯水解酶、果胶酸酶。通过它们的联合作用使果胶质得以
完全分解。天然的果胶质在原果胶酶作用下，转化成水可
溶性的果胶；果胶被果胶甲酯水解酶催化去掉甲酯基团， 生成果胶酸；果胶酸经果胶酸水解酶类和果胶酸裂合酶类 降解生成半乳糖醛酸。
实际上单独使用葡萄糖淀粉酶并不能将支链淀粉完全降解。 然而当有α-淀粉酶参与作用时，它可将支链淀粉完全降 解。 葡萄糖淀粉酶水解α-1,4-糖苷键的速度随底物分子量的 增加而提高，当分子量超过麦芽五糖时，这个规律不存在。
参数改变的相对速度 α -淀粉酶 β -淀粉酶 还原基团形成 粘度下降 淀粉-碘显色消失 麦芽糖产生 葡萄糖产生 类同 快 快 慢 无 类同 慢 慢 快 无 葡萄糖淀粉酶 类同 慢 慢 无聚半乳糖醛酸酶 （PG） 内切-PG 外切-PMGL 外切-PG 聚半乳糖醛酸裂解酶 （PGL） 内切-PGL 外切-PGL
PMG-polymethylgalacturonase PG- polygalacturonase PMGL- polymethylgalacturonidelyase PGL- polygalacturonidelyase
第三节 纤维素酶EC（ 3.2.1.4 ）

作用于纤维素和从纤维素派生出来的产物 （1） 水解β－1.4糖苷键 （2） pH＝4-5 （3） T = 50-55 ℃ 葡萄糖酸内酯、重金属离子（铜、汞离子） 抑制纤维素酶 半胱氨酸能消除它们的抑制作用， 且激活纤维素酶
1.纤维素酶的分类


钙离子对β-淀粉酶有降低稳定性的作用
酶蛋白中的巯基是β-淀粉酶活力必需
β-淀粉酶是一种巯基酶,它能被许多巯基 试剂抑制
2、β-淀粉酶的作用机制
酶的活性部位中至少含有三个特异基团Χ、A和B
Χ基团——淀粉分子非还原性末端C(4)上的—OH基 当Χ基团和C(4)上的—OH基发生相互作用时，底物分子的 第二个糖苷键恰到好处地配置在催化基团A和B的邻近处， 这样就形成了具有反应力的酶-底物络合物。
耐热α -淀粉酶 淀粉液化芽孢杆菌，最适温度 70℃ 地衣形芽孢杆菌，最适温度 92℃ 不耐热α -淀粉酶主要由米曲酶产生


α -淀粉酶

高浓度的淀粉糊（30~40%）能显著提高α淀粉酶的稳定性，它使地衣形芽孢杆菌淀 粉酶和淀粉液化芽孢杆菌淀粉酶在110℃和 85~90℃下具有短时间的作用能力。
四、淀粉酶在食品工业中的应用


淀粉的液化 从淀粉生产结晶葡萄糖
课堂练习

试比较α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀 粉酶的异同并论述他们在水解淀粉的方式 和产物上有何区别。
课堂讨论

人们在嚼馒头时为什么会感觉到甜味？
第二节 果胶酶
果胶酶的分类
果胶酶
催化果胶物质解聚的酶 作用于果胶的酶
聚甲基半乳糖 醛酸酶 （PMG） 内切-PMG 外切-PMG 聚甲基半乳糖 醛酸裂解酶 （PMGL） 内切-PMGL
3、β-淀粉酶活力的测定 测定反应中麦芽糖形成的速度，或者用3,5-二硝基水杨酸、 铁氢化钾或碱性铜盐溶液测定还原基团形成的速度。
三、葡萄糖淀粉酶
外切酶，它从淀粉分子非还原性末端逐个地将葡萄糖单位 水解下来，当它裂开淀粉分子中的α-1,4-糖苷键时，将 C(1)的构型从α型转变成β。 较低的特异性，它能作用于α-1,4-糖苷键、α-1,3-糖苷 键和α-1,6-糖苷键，相对速度分别为100、6.6和3.6

1、分子大小
相对分子质量为50,000左右，每一个分子含有一个 Ca＋＋ 可能存在相对分子质量为100,000的二聚体，二聚体 中锌原子在两个单体之间形成了交联。
2、钙的作用

Ca ＋＋没有直接参与形成酶-底物络合物，但是 它起着维持酶的最适宜构象的作用，从而使酶 具有最高活力和最高的稳定性。
纤维素酶并不是一种单一组分的酶，而是一个由多种 酶组成的复合酶体系，一般将纤维素酶分为3类：

(1) 葡聚糖内切酶。这类酶作用于纤维素分子内部 的非结晶区，随机水解β－1,4糖苷键 ，将长链纤 维素分子截短，产生大量带非还原性末端的小分 子纤维素

(2)葡聚糖外切酶，包括1,4-β-D-葡聚糖水解酶和 1,4-β-D-纤维二糖水解酶。这类酶作用于纤维素还 原性和非还原性末端，水解β－1,4糖苷键 ，释放 萄萄糖(葡聚糖水解酶)或纤维二糖(纤维二糖水解 酶)。 (3) β－葡萄糖苷酶。这类酶作用于小分子量底物 时表现出最高的活力，可以将纤维二糖、纤维三 糖及其他低分子纤维糊精分解为葡萄糖。