食品的酶学

第五章食品工业中应用的主要酶制剂:多糖水解酶及其在食品工业中的应用；淀粉水解酶及其在食品工业中的应用；果胶酶及其在食品工业中的应用；纤维素酶、半纤维素酶及其在食品工业中的应用；蛋白质水解酶及其在食品工业中的应用；脂肪酶及其在食品工业中的应用；其它酶制剂及其在食品中的应用。

淀粉在植物细胞中以颗粒状态存在，称为淀粉粒。

淀粉分子结构：直链淀粉、支链淀粉：淀粉酶，amylase 定义：能水解淀粉、糖原和有关多糖中的O-葡萄糖键的酶。

按照水解淀粉分子的作用方式，可把淀粉酶分为：α-淀粉酶、β-淀粉酶、糖化酶(葡萄糖淀粉酶)、异淀粉酶(R酶,脱枝酶,普鲁兰酶)、环糊精酶(葡萄糖基转移酶)。

α-淀粉酶（EC 3.2.1.1) 系统名：α-1,4-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶常用名：α-淀粉酶，又名淀粉-1,4-糊精酶。

α-淀粉酶的应用：1)酶法糖化制造葡萄糖2)麦芽糖的制造3)用于发酵工业中的原料处理4)作为消化药物5)织物退浆。

其中酶法糖化制造葡萄糖：淀粉高温持续液化（加入α-淀粉酶20～30u/g淀粉，在90℃保持20 ～30 min）-糖化酶糖化处理，酶法与酸法比较：酶法糖化液没有苦味，葡萄糖的纯度高，结晶葡萄糖的收得量多，可提高淀粉投料浓度。

β-淀粉酶（EC 3.2.1.2) 系统名：α-1,4-葡聚糖-麦芽糖水解酶常用名：β-淀粉酶，又名糖化淀粉酶、淀粉-1,4-麦芽糖苷酶。

β-淀粉酶的应用：用于生产麦芽糖(利用微生物产生的β-淀粉酶糖化经液化的淀粉原料，可提高饴糖的麦芽糖含量至60～70％)；用于啤酒生产外加酶糖化（代替麦芽酶，在啤酒生产中用于酶法糖化麦汁）。

糖化酶（EC 3.2.1.3)系统名：α-1,4-葡聚糖-葡萄糖水解酶，常用名：糖化酶，又名γ-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、淀粉葡萄糖苷酶。

糖化酶的应用：糖化酶与α-淀粉酶共同用于：淀粉糖化，能生产葡萄糖；葡萄糖可继续用发酵法生产酒精，谷氨酸、柠檬酸、白酒、醋等。

糖化酶（EC 3.2.1.9)系统名：支链淀粉-6-葡萄聚糖水解酶，常用名：异淀粉酶、脱支酶。

异淀粉酶专门分解支链淀粉的α-1,6键。

异淀粉酶的应用：淀粉结构分析：使支链淀粉变为直链淀粉；与β-淀粉酶配合生产麦芽糖；用于啤酒和酒精的生产环糊精酶（EC 2.4.1.19)环糊精酶的应用：生产偶联糖：蔗糖+淀粉→偶联糖。

（与市售酸法饴糖相比）偶联糖加热时变色较少，与蔗糖大致相同，但甜味较淡；生产环糊精果胶物质分类：原果胶、果胶、果胶酸。

果胶酶分为：果胶水解酶和果胶裂解酶。

果胶的应用：食品工业，特别是水果加工业—利用果胶酶法澄清果汁：应用水解酶第一步：由PE切断果胶甲酯键，生果胶酸和甲醇；第二步：液化型果胶酸酶使果胶质低分子化，生成带羧基的产物。

应用裂解酶一步完成，不分解甲酯键，不生成甲醇。

果胶酶的应用目的：提高浆果出汁率和过滤速度；制造浓缩果汁、果粉、果冻；果酒的澄清；桔子脱囊衣、草莓去花蒂、莲子和大蒜脱皮等。

纤维素酶的应用：1食品加工方面（处理植物性食品原材料，可使细胞发生不同程度的改变，从而改变细胞壁透性，提高细胞内含物的提取率改善食品质量(与果胶酶提高果汁率原理一样)。

如用纤维素酶处理大豆可促使脱皮；用于果汁加工时，可提高出汁率和澄清度;低温下用酶法浸提茶叶，使氨基酸、糖、咖啡因、皂角苷、香味成分、色素和单宁等有效成分充分浸出;用于脱果实外皮、内皮、改善陈米炊饭质量.）2食品发酵方面（在酒精和白酒工业上可利用其提高出酒率；酿造酱油时，可把纤维素酶和半纤维素酶加到大豆粉中，以提高酱油浓度，减少酱色用量）3生产葡萄糖和单细胞蛋白。

其它重要的糖酶：除了前述的多糖分解酶外，还有几种有关的糖酶——乳糖酶、葡萄糖异构酶（小分子糖），在食品工业上突出应用：脱乳糖的乳品生产、淀粉果葡糖浆及果糖等的生产。

第六章蛋白质酶分类：按来源分类（人或动物蛋白酶、植物蛋白酶、微生物蛋白酶）；按水解蛋白质的方式分类（内肽酶、外肽酶）；根据酶作用最适pH分类（中性、酸性、碱性）；国际分类法（根据蛋白酶的活性部位的结构分为四类：丝氨酶蛋白酶：活性部位含丝氨酸；巯基蛋白酶：活性部位含巯基；金属蛋白酶：活性部位含金属离子；酸性蛋白酶：活性部位含两个羧基）。

蛋白酶作用的专一性: 肽键专一性。

蛋白酶的应用：在肉类加工中的应用（以蛋白酶配制成嫩化剂，用来有效地促进肉品在加工中的嫩化。

屠宰老龄动物所获得的肉，经过烧煮会变得口感粗糙坚硬，从而会导致这样的原料肉难以加工，口感变差，食用品质下降。

烹调所用肉类嫩化剂的主要成分是蛋白酶和食盐等。

使用最多、作用最稳定的蛋白酶是木瓜蛋白酶。

方法：把酶粉撒在肉上；把肉浸渍在酶液中；屠宰前不久把酶液注射到肌肉中）；用蛋白酶制剂处理鱼的下脚料（用鱼类下脚料制成可供食用的蛋白浓缩物。

这种鱼蛋白营养丰富，可供食用）；酶法制面包（适量的蛋白酶能使谷朊形成较短的多肽链，使面团粘度降低，增加面包体积，缩短揉面时间即面筋的软化作用。

小分子含氮物为酵母菌营养；还有利于面包皮色泽。

同时添加淀粉酶，以上效果更好）；啤酒生产的澄清作用（非生物因素所致的啤酒低温保藏中的混浊、沉淀现象，主要由于啤酒中的蛋白质与多酚类化合物结合所致。

巴氏杀菌前添加适量木瓜蛋白酶，可有效减少啤酒混浊，同时保留适量蛋白质，有利于啤酒泡沫的形成）；酱用酶制剂（蛋白酶用于酱品，可增鲜、增色）；其它应用。

第七章酯酶的种类：羧酸酯水解酶分为非特异性羧酸酯水解酶（脂肪酶）和特异性羧酸酯水解酶（磷脂酶、叶绿素酶、乙酰胆碱酯酶）；磷酸酯水解酶分为磷酸一酯水解酶:特异性、非特异性和磷酸二酯水解酶。

脂酶(eg:胰脂酶): 底物: 甘油三酸酯产物: 甘油、甘油二脂、脂肪酸、甘油一酯。

脂酶的性质：1、脂酶作用的底物的物理状态（天然底物不溶于水；脂肪和水之间的界面是酶作用的部位即脂酶不能作用于分散在水中的底物分子，能作用于乳化的脂肪球）2、脂酶作用：在界面的激活；3、底物特异性（以甘油三酯为底物时，猪胰脂酶作用于1位和3位，而2-甘油一酯积累在反应体系中）4、pH：一般脂酶8～9，6～7；微生物脂酶：5.6～8.55。

5、温度: 40～50℃；6、激活剂: NaCl、Ca2+、-SH保护剂；抑制剂: 二异丙基氟磷酸（DFP）；二乙基-对-硝基苯磷酸（在乳状液中）。

脂肪酶在食品工业中的应用：1、脂酶作用对食品风味的影响（脂肪—胰脂肪酶-→甘油+ 脂肪酸---→多酚氧化酶→羰基化合物风味）；2、油料种子脂酶低Aw下有活性：乳脂酶与水解哈败不良风味有关（挥发酸产生）；3、油和脂肪的水解生产甘油或脂肪酸（鱼油→多不饱和脂肪酸）；4、酯交换甘油三酸酯的组成、物理性质（廉价的脂肪酸与甘油酯生产增值的油品，如可可奶油POSt与StOSt。

）；5、脂肪酸的酯化成所需的酯类。

第八章过氧化物酶peroxidase氧化还原酶类（EC1.11.1.7），在有氢供体（RH2，底物,还原剂）时，催化过氧化氢（H2O2,接受氢,氧化剂）分解生成水。

其系统名:“氢供体：过氧化氢氧化还原酶”当氢供体也是H2O2时，则特称为过氧化氢酶。

过氧化物酶分为含铁过氧化物酶和黄蛋白过氧化物酶。

过氧化物酶的底物—主要是过氧化物和氢供体。

过氧化物：以过氧化氢（H2O2）为主；氢供体：一般方法提取制备的过氧化物酶粗酶对底物的特异性要求不高。

用于测定检测酶活性的氢供体常用愈创木酚、邻苯二胺等。

过氧化物酶的热稳定性，食品加工贮藏的关注点：许多果蔬中过氧化物酶的热失活具有双相性和部分可逆性—酶的特征。

采摘后的植物性食品，在贮藏、加工过程中发生的不良风味、色泽暗变、质地下降等，均可能与过氧化物酶对内源脂类、酚类的氧化作用有关。

因此，过氧化物酶的活性检测具有重要作用。

过氧化物酶在食品工业中的应用：1、用于食品分析（在利用葡萄糖氧化酶测定葡萄糖的量时，也可偶联过氧化氢酶（POD，EC1.11.1.6）测定过氧化氢的量，再计算出葡萄糖的量）2、用于流体食品的冷杀菌（固定化过氧化物酶——生鲜牛奶）；3、检测牛乳内源性过氧化物酶活性（用于判断牛乳的热处理程度或异常乳判别如乳房炎症的乳过氧化氢酶活性高）4、果蔬加工贮藏的重要性如成熟与衰老指标：苹果气调贮藏中该酶活性两个峰值，一个相当于呼吸转折，另一个为衰老开始如加工保藏中的作用：一方面是酶活力高导致果蔬产生不良风味，特别是非酸性蔬菜；另一方面作为热处理是否充分的指标，当该酶失活时，其它酶存活的可能性小。

第九章多酚氧化酶及其在食品工业中的应用过氧化物酶、多酚氧化酶、脂肪氧化酶是对食品色泽、风味、营养的影响较重的氧化还原酶类。

1、过氧化物酶：比较耐热，通常作为热烫灭酶的指示酶。

1）较耐热，在不同材料，环境条件，耐热行不同；2）催化氧化反应，对食品风味、色泽产生影响如：催化酚类、苯胺、不饱和脂肪酸的氧化。

2、多酚氧化酶：在植物的近皮层含量较高，成熟度低的含量高。

酚类褐变包括酶褐变和非酶褐变。

多酚氧化酶( EC.1.10.3.1)—“邻－二酚：氧氧化还原酶”；也称“儿茶酚氧化酶”，最主要的一种酚氧化酶.，另两种同类酶：单酚单氧化酶（酪氨酸酶,EC 1.14.18.1)和漆酶（EC 1.10.3.2)果蔬食品在加工及贮藏过程中存在褐变反应，而褐变的原因有非酶性的和酶性的，多酚氧化酶是引起食品酶促褐变的主要酶类。

多酚氧化酶对食品质量的影响：有害：新鲜、冷冻、干制和罐藏产品的褐变。

有利：红茶生产，苹果浓缩汁除涩。

三要素：底物、O2、酶。

多酚氧化酶在食品加工中的应用：1、多酚氧化酶的作用与红茶颜色、香气品质的形成2、有色果酒加工与多酚氧化酶的作3、果汁与果酱加工中应用多酚氧化酶。

第十章脂肪氧合酶（亚油酸：氧氧化还原酶；EC 1.13.1.13）脂肪氧合酶的结构中含有非血红素铁，能专一催化含顺，顺－1，4－戊二烯的多不饱和脂肪酸及酯，通过分子加氢，形成具有共轭双键的氢过氧化衍生物。

（1）脂肪氧合酶对于它作用的底物具有特异性的要求，含有顺，顺－1，4－戊二烯的直链脂肪酸、脂肪酸酯和醇都有可能作为脂肪氧合酶的底物。

最普通的底物是必需脂肪酸：（2）肪氧合酶作用的初期产物的进一步变化（3）脂肪氧合酶的最适pH一般在7.0～8.0（4）脂脂肪氧合酶的作用对食品质量的影响食品的质量取决于：色、香、味、质构和营养价值。

脂肪氧合酶的作用对食品质量的影响比较复杂，它既有助于提高一些质量指标，又能损害另一些质量指标1脂肪氧合酶的作用对焙烤食品质量的影响如漂白面粉在面粉中加入1%大豆粉（含脂肪氧化酶活力），可改善面粉的颜色和焙烤质量。

机理：脂肪氧合酶可通过偶合反应导致胡萝卜色素被漂白如强化面筋蛋白大豆粉脂肪氧合酶在漂白面粉的同时还具有氧化面筋蛋白质的功能，从而对面团和烘焙食品产生有益的影响如改进面包的体积和软度脂肪氧合酶还具有另外一个重要功能就是通过面筋蛋白质的氧化，防止脂肪的结合，以增加面团中游离脂肪的数量，这就保证了外加起酥脂肪能有效地改进面包的体积和软度。