酶 食品化学 梁文珍

影响酶促反应的因素
1.温度对酶促反应的影响
双重影响
酶
2.0
温度升高，酶促反应速度 活 1.5 升高；由于酶的本质是蛋白质， 性 温度升高，可引起酶的变性，从 而反应速度降低 。 1.0
0.5
最适温度
(optimum temperature)：
酶促反应速度最快时的 环境温度。
0
10 20 30 40 50 60
系统分类及编号
国际酶学委员会根据酶催化反应的类型，把酶分为： 氧化还原酶：催化底物进行氧化还原反应的酶类。 转移酶：催化底物之间进行某些基团的转移或交换 的酶类 水解酶：催化底物发生水解反应的酶类。 裂合酶：催化一个底物分解为2个化合物或2个化 合物合成为一个化合物的酶类。 异构酶：催化各种同分异构体之间相互转化的酶 类。 合成酶(连接酶)：催化2分子底物合成为1分子化合 物。
系统命名法
按国际系统命名原则，每一种酶具有一个系 统名称和一个习惯名称，系统名称应标明酶 的作用底物和反应性质。如果有两种底物， 均需标出，当中用“：”分开，若其中一种 是水，则可省略。 L－丙氨酸：α－酮戊二酸氨基转移酶，催化 反应为： L－丙氨酸＋ α－酮戊二酸→丙氨 酸＋L－谷氨酸。
温度 º C
温度对淀粉酶活性的影响
2. pH对酶促反应的影响
1.最适pH 表现出酶最大活力的pH值 2.pH稳定性 在一定的pH范围内酶是 稳定的
酶 活 胃蛋白酶 淀粉酶 胆碱酯酶
性
pH对酶作用的影响机制：
0 1.环境过酸、过碱使酶变性失活； 2 4 6 8 10
2.影响酶活性基团的解离； 3.影响底物的解离。
pH对某些酶活性的影响
pH
3. 酶浓度对酶促反应的影响
在有足够底物和其他条件不变的情况下：
v = k [E]
酶促反应的速度与酶浓度成正比
底物浓度对酶促反应的影响
1. 底物浓度对酶反应速度的影响
v
Vmax
[S]
4.抑制剂对酶促反应的影响
——使酶的必需基团或活性部位中的基团的化学性质改变 而降低酶活力甚至使酶失活的物质，称为抑制剂（I）。 1. 不可逆抑制作用：抑制剂与酶的结合（共价键）是不可 逆的。 S + E + I ↓ EI ES E+P
5. 过氧化物酶 存在：所有高等植物中，也存在牛奶中。 特点：过氧化物酶通常含有一个血红素作为辅基，催化以下反应： ROOH＋AH 2 H2O＋ROH＋A 当ROOH被还原时，AH2 即被氧化。AH2可以是抗坏血酸盐、酚、 胺类或其他还原性强的有机物。这些还原剂被氧化后大多能产生 颜色，因此可以用比色法来测定过氧化物酶的活性。 由于过氧化物酶具有很高的耐热性，可以作为考查热烫处理 是否充分的指示酶。 从营养和风味方面来看，过氧化物酶也是很重要的，如过氧 化物酶能催化维生素C氧化而破坏其生理功能；能催化不饱和脂 肪酸的过氧化物裂解，产生不良气味的羰基化合物，同时破坏食 品中的许多其他成分；还能催化类胡萝卜素漂白和花青素脱色。
3.葡萄糖淀粉酶 外切酶，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。 4.脱支酶：
定义：催化果胶酸或果胶降解的酶，根据作 用底物不同可以分为以下三类： 1）果胶酯酶 果胶 聚半乳糖醛酸+甲醇 2）聚半乳糖醛酸酶 降解底物α－1，4糖苷键,存在内切和外 切两种酶 3）果胶裂解酶（转消酶） 内切聚半乳糖醛酸裂解酶、外切聚半乳 糖醛酸裂解酶的总称，催化果胶或果胶酸的 残基的C4-C5位上的氢进行反式消去作用，使 糖苷键断裂，生成不饱和的半乳糖醛酸。
第八章 酶
酶的化学本质和作用特点(专一性) 酶的命名和分类 酶的固定化 影响酶促反应的因素 食品加工中重要的酶
酶学研究历史
四千多年前，我国已有酿酒记载。 一百余年前，Pasteur认为发酵是酵母细胞生命活动的 结果。
1877年，Kuhne首次提出Enzyme一词。
1897年，Buchner兄弟用不含细胞的酵母提取液，实 现了发酵。
一、水解酶 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4.5-7.0，最适温 度约60℃，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。 -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， 外切酶。
6.脂氧合酶 存在：植物中。各种植物的种子，特别是豆科 植物的种子含量丰富，尤其以大豆中含量最高。 作用特点：脂氧合酶对底物具有高度的特异性， 它作用的底物脂肪，在其脂肪酸残基上必须含 有一个顺，顺1，4-戊二烯单位（—CH＝CH— CH2—CH＝CH—）。必需脂肪酸的亚油酸、亚 麻酸、花生四烯酸都含有这种单位，所以必需 脂肪酸都能被脂氧合酶所利用，特别是亚麻酸 更是脂氧合酶的良好底物。
E—SH +ICH2COOH →E—S—CH2COOH + HI
（2）可逆抑制作用：抑制剂与酶的结合是可逆的。
抑制程度是由酶与抑制剂之间的亲和力大小、抑制剂的浓 度以及底物的浓度决定。 1. 反应体系中不加I。 2.反应体系中加入一定 量的不可逆抑制剂。 3.反应体系中加入一定 量的可逆抑制剂。 v
（三）酶促反应的可调节性
酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对 不断变化的内外环境和生命活动的需要。其中包 括三方面的调节。 对酶生成与降解量的调节
酶催化效力的调节
通过改变底物浓度对酶进行调节等
酶的命名和分类
习惯命名法的五个原则： 1.根据酶催化反应的性质来命名。 2.根据被作用的底物来命名。 3.将酶作用的底物与催化反应的性质结合起来 命名。 4.将酶的来源与作用底物结合起来命名。
根据酶对其底物结构选择的严格程度不同， 酶的特异性可大致分为以下3种类型：
绝对特异性(absolute specificity)：只能作用于特定结 构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的 产物 。
相对特异性(relative specificity)：作用于一类化合物 或一种化学键。 立体结构特异性(stereo specificity)：作用于立体异构 体中的一种。
果胶酶
蛋白酶
定义：催化蛋白质肽键水解的酶 按来源分为 1）动物蛋白酶 食品工业中应用少 2）植物蛋白酶： 木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、 无花果蛋白酶。 常用于肉品和啤酒行业。 3）微生物蛋白酶 蛋白酶制剂的重要来源，用于产酶的菌种必须严 格选择。 应用范围包括：面包制作、肉品嫩化、啤酒制造、酿 造等。
2.固定化酶的制备方法 制备固定化酶的方法有：吸附法、包埋法、共价 交联法 （1）吸附法 A. 利用各种吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面而使 酶固定化的方法称为吸附法。 B.常用吸附剂有：氧化铝、活性炭、硅藻土、纤维素、 多孔陶瓷、多孔玻璃、羟基磷灰石、高岭土等。 C.优点：操作简便，条件温和，不需特殊化学试剂，不 会引起酶的变性，载体价廉易得，可反复使用。 D.缺点：结合力弱，易脱落，解吸。

酶的特性
• • • • 高效催化，条件温和 高度专一 不稳定性 活性可调节
一、 酶促反应的特点
（一）酶促反应具有极高的效率

酶的催化效率通常比非催化反应高108～1020倍， 比一般催化剂高107～1013倍。

酶的催化不需要较高的反应温度。
酶和一般催化剂加速反应的机理都是降低反应的 活化能(activation energy)。酶比一般催化剂更有 效地降低反应的活化能。
（2）包埋法
A. 将酶或含酶菌体包埋在多孔载体中，使 酶固定化的方法称为包埋法。 B.包埋法可分为凝胶包埋法和微胶囊包埋法
a.凝胶包埋法是将酶包埋在凝胶内部的微 孔中，如：聚丙烯酰胺凝胶。 b.微胶囊包埋法是将酶包埋在微胶囊的半 透膜中，如：明胶、阿拉伯胶、海藻酸钠
（3）化学键结合法 A.共价键结合法 将酶的侧链基团等共价结合在已活化的载体上。 载体有：尼龙、纤维素、壳聚糖、聚丙烯酰 胺… B.交联法 双功能试剂与酶分子连接起来。 例：戊二醛、异氰酸酯作双功能试剂
辅助因子 (cofactor)
金属离子
辅助因子分类
（按其与酶蛋白结合的紧密程度）
辅酶 (coenzyme): 与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的 方法除去。 辅基 (prosthetic group): 与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超 滤的方法除去。
酶的作用特点
催化剂的共同点
• 量少高效； • 只加速可逆反应的进程，而不改变反应的平衡点。 • 都是通过降低反应分子的活化能来加快化学反应的速 度。
3.固定化酶的性质 游离酶经固化后，可能引起酶性质的改变： 酶分子构象的改变 微环境的影响 底物在载体和溶液间存在分配效应、扩散 效应 温度、pH可影响固定化酶的活力。 固定化后，酶的稳定性发生改变，有的变 得更稳定，有的变得不稳定，有的不改变。


4. 应用 固定化酶使酶与产物分离，提高产物纯度。 固定化酶可连续使用，适合于规模化工业化生产。 食品工业应用实例： （1）固定化葡萄糖异构酶 将葡萄糖异构成果糖，可将玉米淀粉水解成葡萄糖 后，再异构成高果糖玉米糖浆。 （2）固定化木瓜蛋白酶处理啤酒，防止混浊。 （3）固定果胶酶用于澄清果汁 （4）固定柚苷酶用于柑汁脱苦 （5）固定化酶法生产二肽甜味剂 （6）固定化磷酸二酯酶与AMP脱氨酶生产5′－肌苷酸。 （7）DL－氨基酸的光学拆分合成氨基酸 (8) 面粉中的应用 （9）食品分析 应用酶电极测定氨基酸、乳酸、甲酸、 乙醇