食品酶学

食品酶学

一、名词解释

1、酶：酶是一类由活性细胞产生的具有催化作用和高度专一性的特殊蛋白质。

2、胞外酶（exoenzyme）：酶在活细胞中产生，被分泌到细胞外发挥作用。如人和动物消化管中以及某些细菌所分泌的水解淀粉，脂肪和蛋白质的酶

3、胞内酶：酶在活细胞中产生，在细胞内起催化作用，这些酶在细胞内常与颗粒体结合，并有着一定的分布

4、多酶体系（multienzyme system）：体内物质代谢的各条途径往往有许多酶共同参与，依次完成反应过程，这些酶不同于多酶复合体，在结构上无彼此关联。故称为多酶体系。

5、同功酶（(isoenzyme）：指在生物体内或组织中催化相同反应而具有不同分子形式（包括不同的AA序列、空间结构等）的酶。

6、酶活力单位（active unit）：在一定条件下,一定时间内将一定量的底物转化为产物所需的酶量。

7、酶原：不具有活性的酶的前体。

8、酶比活力（specific activity）：单位蛋白质（毫克蛋白质或毫克蛋白氮）所含有的酶活力（单位/毫克蛋白）

9、酶的化学修饰（chemical modification）：通过化学方法使酶分子的结构发生某些变化，从而改变酶的某些特性和功能的技术过程。

10、固定化酶（immobilized enzyme）：指在一定的空间范围内起催化作用，并能反复和连续使用的酶

11、聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）：以特定的基因片段为模板，利用人工合成的一对寡聚核苷酸为引物，以四种脱氧核苷酸为底物，在DNA聚合酶的作用下，通过DNA模板的变性，达到基因扩增的目的

二、选择或判断（10题）

三、简答题

1、酶的特性及其对食品科学的重要性

⑴酶的一般特性：酶的催化效率高（比一般反应速度快106-1013倍）、酶作用的专一性（键专业性、基团专一性、绝对专一性、立体异构专一性）、大多数酶的化学本质是蛋白质

⑵酶对食品科学的重要性：①酶对食品加工和保藏的重要性：；例如葡萄糖氧化酶作为除氧剂普遍应用于食品保鲜及包装中，延长食品保质期。②酶对食品安全的重要性：利用酶的作用去除食品中的毒素，例如，利用乳糖酶预先处理乳制品③酶对食品营养的重要性：利用酶作用去除食品中的抗营养素，提高食品的营养价值,例如谷类中的植酸为抗营养因子④酶对食品分析的重要性：酶法分析具有准确、快速、专一性和灵敏性强等特点，其中最大优点就是酶的催化专一性强⑤酶与食品生物技术：酶工程的主要研究内容是把游离酶固定化，然后直接应用于食品生产过程中物质的转化。

2、酶的发酵生产对培养基的要求

⑴碳源：①产酶微生物大部分利用的是有机碳，如麸皮、玉米等②不同微生物所需的碳源不同，因此在配制培养基时应根据不同细胞的不同要求而选择合适的碳源

⑵氮源：多数情况下将有机氮源和无机氮源配合使用才能取得较好的效果

⑶碳氮比：①在微生物酶生产培养中碳氮比是随生产的酶类、生产菌株的性质和培养阶段的不同而改变的。②发酵时，不同发酵阶段要求的碳氮比也是不同的。

⑷无机盐：微生物酶生产和其他微生物产品生产一样，培养基中需要有磷酸盐及硫、钾、钠、钙、镁等元素存在。

⑸生长因子：微生物需要一些微量的像维生素一类的物质，才能正常生长发育

⑹产酶促进剂：包括诱导物与表面活性剂。

3、凝胶过滤的原理

将凝胶装于层析柱中，加入混合液内含不同分子量的物质，小分子溶质能在凝胶海绵状网格内，即凝胶内部空间全都能为小分子溶质所到达，凝胶内外小分子溶质浓度一致。在向下移动的过程中，它从一个凝胶颗粒内部扩散到胶粒孔隙后再进入另一凝胶颗粒，如此不断地进入与流出，使流程增长，移动速率慢故最后流出层析柱。而中等大小的分子，它们也能在凝胶颗粒内外分布，部分送入凝胶颗粒，从而在大分子与小分子物质之间被洗脱。大分子溶质不能透入凝胶内，而只能沿着凝胶颗粒间隙运动，因此流程短，下移速度较小分子溶质快而首先流出层析柱。因而，样品通过定距离的层析柱后，不同大小的分子将按先后顺序依次流出，彼此分开。

4、分离纯化酶有哪些?根据什么?

根据酶和杂蛋白的性质差异，它们的分离方法可分为：

⑴根据分子大小而设计的方法，如离心分离法、筛膜分离法、凝胶过滤法等

⑵根据溶解度大小分离的方法，如盐析法、有机溶剂沉淀法、共沉淀法、选择性沉淀法、等电点沉淀法等

⑶按分子所带正负电荷多少分离的方法，如离子交换分离法、电泳分离法、聚焦层析法等

⑷按稳定性差异建立的分离方法，如选择性热变性法、选择性酸碱变性法、选择性表面变性法等

⑸按亲和作用的差异建立的分离方法，如亲和层析法、亲和电泳法等

5、酶分子修饰的方法和意义

酶分子修饰：通过各种方法使酶分子的结构发生某些变化，从而改变酶的某些特性和功能的技术过程。酶分子修饰的方法:对酶分子的修饰方法分为化学法、生物法、和物理法。化学法可分为金属离子置换法、大分子修饰法、肽链有限水解法、蛋白侧链基团的小分子修饰法等。生物法是通过基因工程的手段改变蛋白质，即基于核算水平对蛋白质进行改造，利用基因操作技术对DNA或mRNA进行改造和修饰，以期获得化学结构更为合理的蛋白质。物理法的特点是不改变酶的组成和基团，酶分子的共价键不发生变化。

意义：

6、酶的动力学研究包括哪些内容？以L-B图表示竞争性抑制，非竞争性抑制及反竞争性抑制的区别。

研究内容：底物浓度、抑制剂、温度、PH和激活剂等因素对酶促反应速度的影响。

竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制

7、简述米氏常数的含义及应用价值，可逆抑制和不可逆抑制的区别

含义：米氏常数Km值是当酶促反应速度达到最大反应速度的一半时的底物浓度。

应用价值：①Km是酶的一个特征性常数，Km的大小只与酶本身的性质有关，而与酶浓度无关；②Km值还可以用于判断酶的专一性和天然底物；③Km可以作为酶和底物结合紧密程度的一个度量指标，用来表示酶与底物结合的亲和力大小；④如果已知某个酶的Km值，就可以计算出在某一个底物浓度条件下，其反应速度相当于Vmax的百分比；⑤Km值还可以帮助我们推断具体条件下某一代谢反应的方向和途径。

可逆抑制与不可逆抑制的区别：

鉴别可逆抑制作用和不可逆抑制作用，除了用透析、超滤和凝胶过滤等物理方法能否除去抑制剂来判断外，还可采用化学动力学的方法来区分。

（一）曲线1，无抑制剂；曲线2，不可逆抑制剂；曲线3，可逆抑制剂

在测定酶活力的系统中加入一定量的抑制剂，然后测定不同酶浓度条件下的酶促反应初速度，以酶促反应初速度对酶浓度作图。在测定酶活力的系统中不加抑制剂时，以酶促反应初速度对酶浓度作图得到如图1曲线1所示的一条通过原点的直线；当测定酶活力的系统中加入一定量的不可逆抑制剂时，由于抑制剂会使一定量的酶失活，因此只有加入的酶量大于不可逆抑制剂的量时，才表现出酶活力。

以酶促反应初速度对酶浓度作图得到如图1曲线2所示的一条与曲线1平行的相交于横坐标正侧的直线，所以不可逆抑制剂的作用相当于把原点向右移动；当测定酶活力的系统中加入一定量的可逆抑制剂时，由于抑制剂的量是恒定的，因此以酶促反应初速度对酶浓度作图得到如图1曲线3所示的一条通过原点，但斜率较低于曲线1的直线。

（不可逆抑制剂时，一条与曲线1平行的相交于横坐标正侧的直线；可逆抑制剂时得到一条通过原点，但斜率较低于曲线1的直线。）

（二）如果在不同浓度下，对每一个抑制剂浓度都做一条酶促反应初速度与酶浓度关系曲线，不可逆抑制剂可以得到图2（B）所示一组不通过原点的平行线，而可逆抑制剂得到如图2（A）所示一组通过原点但斜率不同的直线，这样可逆抑制作用和不可逆抑制作用就可以更清楚地区分开来。

8、固定化酶的优点和应用实例

优点：⑴同一批固定化酶在工艺流程中重复多次使用⑵固定化后，和反应物分开，有利于控制生产过程，同时也省去了热处理使酶失活的步骤⑶稳定性显著提高⑷可长期使用，并可预测衰变的速度⑸提取了研究酶动力学的良好模型

应用实例：包埋法

①配成一定浓度的酶溶液和一定浓度的海藻酸钠，配成2%-3%海藻酸钠溶液；②配制一定浓度0.3%-1.0%CaCl2溶液，最后将以上两种溶液混合配制形成海藻酸钙。

9、酶被固定化后的理化性质的变化，对工业应用的利弊。