霉学 第六章 蛋白酶
第六章 酶学通论
第六章酶学通论⏹酶是一类由活细胞产生的，对其特异底物具有高效催化作用的蛋白质。
一、酶催化作用的特点一般催化剂的特性:•用量少，催化效率高；•只加速反应达到平衡的时间，并不改变反应的化学平衡；•作用机制：降低反应活化能，其本身在化学反应中不会减少和增加。
生物催化剂的特性1.具有很高的催化活性（107-1013）2.具有高度专一性3.在比较温和的条件下进行反应4.酶易于失活5.活性易于被调节酶浓度调节；激素调节；反馈调节激活剂和抑制剂调节；其它调节方式•绝大多数酶是蛋白质，酶有特殊的催化作用。
•酶是催化剂，与普通化学催化剂有相同之处，又有独特的催化特点：高专一性高度不稳定性高效性活力可调节二、酶的化学本质及组成酶的化学本质——蛋白质蛋白质酶的空间结构对它们的催化活性是必需的。
酶的分子组成（一）结构组成仅含氨基酸组分的酶称为单纯酶有些酶其分子结构仅由氨基酸组成，没有辅助因子。
这类酶称为单纯酶（simple enzyme）。
如脲酶、一些蛋白酶、淀粉酶、酯酶和核糖核酸酶等。
（二）结构组成中既含氨基酸组分又含非氨基酸组分的酶称为结合酶结合酶（conjugated enzyme）是除了在其组成中含有由氨基酸组成的蛋白质部分外，还含有非蛋白质部分辅助因子分类（按其与酶蛋白结合的紧密程度）辅酶辅基*各部分在催化反应中的作用❑酶蛋白决定反应的特异性❑辅助因子决定反应的种类与性质金属酶(metalloenzyme)金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。
金属激活酶(metal-activated enzyme)金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密。
稳定酶的构象；参与催化反应，传递电子；在酶与底物间起桥梁作用；中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。
小分子有机化合物的作用在反应中起运载体的作用，传递电子、质子或其它基团。
酶的不同形式•单体酶(monomeric enzyme)：仅具有三级结构的酶。
•寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶。
食品酶学-蛋白酶
7.1 溶菌酶的种类(zhǒnglèi)
• 溶菌酶的研究最早是从1907年发表(fābiǎo)枯草杆菌溶解因
子的报告开始的。1922年英国细菌学家弗莱明(Fleming)
发现人的唾液、眼泪中存在这种能溶解细菌细胞壁 的酶，因其具有溶菌作用，故命名为溶菌酶。
共六十五页
• 1937年由Abraham与Robinson从卵蛋白中最先分离(fēnlí) 出晶体溶菌酶，此后人们在人和动物的多种组织、分泌
液化产品：皮革脱毛(tuō máo)、丝绸脱胶、加酶洗涤剂等 颗粒状产品：稳定性好、无粉尘、颗粒均匀、强度 高、不破碎，是加酶洗衣粉最理想的添加剂。
共六十五页
3、使用(shǐyòng)条件
有效温度范围：20~65 ℃ 最适作用温度：40~50℃ 有效pH范围：8~12 最适作用pH：10~11 金属离子(lízǐ)：可被Ca 2+激活，Hg 2+、 Ag 2+ 、Cu 2+ 、Zn
共六十五页
– 鸡蛋清溶菌酶在碱性环境条件下稳定性较差，其它 鸟类蛋清溶菌酶也是由129个氨基酸残基组成，但 其排列(páiliè)顺序和鸡蛋清溶菌酶不同，并且活性 部位也不相同。
共六十五页
– 人溶菌酶分子量为14600单位，对人的溶菌酶 研究发现(fāxiàn)它是由130个氨基酸残基组成，也有4 个S-S键，其一级结构氨基酸顺序及组成与鸡蛋清溶
共六十五页
• 凝乳酶催化酪蛋白沉淀是干酪(gānlào)制造中非常重
要的一步。
• 原料乳杀菌——添加发酵剂、凝乳酶、色素— —凝块形成——排除乳清——切块、搅拌、加 热——成型压榨——腌渍——发酵成熟——上 色挂蜡——成品
共六十五页
二、中性(zhōngxìng)蛋白酶
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.
6第六章酶学
直接与底物接触的基团， 包括结合基团（binding group） 和催化基团（catalytic group）
促进接触残基的功能，但 不与底物结合，也不催化反应
结构残基
（structure residue）
稳定酶的分子构象，尤其 是活性中心的构象
非必需残基
（noncontribution residue）
§4 酶的分子结构和其生物学功能的关系
构
有些酶对底物的要求非常严格，只作用于一个特
定的底物。这种专一性称为绝对专一性。
专
例如：脲酶：尿素 + H2O → 2NH3 + CO2
一
延胡索酸水化酶：反丁烯二酸 + H2O ←→ 苹果酸
２）相对专一性(Relative Specificity)
性
有些酶的作用对象不是一种底物，而是一类化合 物或一类化学键。这种专一性称为相对专一性。
的特点又可分为若干亚类；
的 亚类还可分为亚亚类； 而在每个亚亚类里再给了酶一个排号。
编 这样每个酶的分类编号由4个数字组成，用“.” 隔开，编号前冠以EC（Enzyme Commision）。
号 通过这种方式编号不但不会出现重复，而且 还可对其性质有所了解。
§2 酶的化学本质及其组成
一、酶的化学本质 华中P132
辅酶：与蛋白质松弛结合，用透析可以除去 成
辅基：以共价键和酶蛋白牢固结合 注意与激活剂（activator）的区别：有激活剂的 时候，活性提高，没有激活剂的时候，活性低， 但仍然有活性。
§2 酶的化学本质及其组成
根据酶分子结构特点，可将酶分为以下三类： 华中
单 P135
体 1、单体酶：一般由一条多肽链构成。有的由多
酶专家教你蛋白酶的基本知识
酶专家教你蛋白酶的基本知识
蛋白酶是一类催化蛋白质水解的酶。
蛋白酶种类的筛选和复配是生产酶解鸡粉的关键，在很大程度上决定着的酶解鸡肉粉的品质。
根据来源不同，可以分为动物蛋白酶，植物蛋白酶，微生物蛋白酶，如枯草杆菌蛋白酶、黑曲酶蛋白酶等。
根据酶的ＰＨ不同，蛋白酶可以分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶。
根据酶活力中心的基团不同，蛋白酶可以分为丝氨酸蛋白酶、巯基蛋白酶、羧基蛋白酶和金属蛋白酶等。
食品风味离不开风味前体物和酶类加工过程中产生的独特风味物质。
通过各种风味强化手段，可以使食品风味更加完美。
在食品加工过程中，许多对热不稳定的风味物质容易被破坏，从而造成内源酶的钝化、风味的损失。
而风味前体物质（酶的底物）在加工中不一定被破坏，因此可以在具有风味前体物质的肉类添加酶类，水解出更多的风味物质，以增强食品的风味。
如何从众多的蛋白酶中筛选出最适合酶解鸡肉的酶，以生产优质、适合鸡精鸡粉调味品的酶解鸡粉？酶作为一种蛋白质，具有专一性，酶解效果受酶解温度、PH值等影响。
几种蛋白酶的使用条件如下表所示
广州市华琪公司有着庞大的研发队伍，经过无数的实验对比，从酶源、酶类筛选、酶解工艺着手，结合多种因素，现已开发出几款适合工业化生产优质酶解鸡肉粉的华琪肉类水解专用酶和华琪复合风味蛋白酶。
其中华琪肉类水解专用酶含有内切酶和外切酶，专为水解肉类设计，能快速水解肉类，得到鲜美水解液、提高产品品质，降低成本；华琪复合风味蛋白酶用于后期风味优化，去除苦味，改善口感。
两者结合使用，便能达到理想的效果。
酶学-蛋白酶
蛋白酶
成员：杨超越 李星宇 舒皓钰 王睿飞 徐也甜 李锐涛
蛋白酶
蛋白酶是水解蛋白质肽链的一类酶的总称。到本
世纪初，已经报导的微生物蛋白酶估计超过900
种，生物体的生理活动和疾病的发生，如食物之
消化吸收、血液之凝固、溶血作用、炎症、血压
调节、细胞分化自溶、机体衰老、癌症转移、生
蛋白酶的应用
蛋白酶在烘焙中的应用
蛋白酶的作用机理
蛋白酶能作用于蛋白质和多肽形成多肽 和氨基酸。完好的面粉中蛋白酶活力很 低，制作面包时添加蛋白酶会使面团中 多肽和氨基酸含量增加，氨基酸是形成 香味物质的中间产物，多肽则是潜在的 滋味增强剂、氧化剂、甜味剂或苦味剂。 蛋白酶种类不同，产生的羰基化合物也 不同，若蛋白酶中不含产生异味的脂酶， 适量添加有利于改替面包的香气。
2009年 以色列 用了4500磅的原料 在特拉维夫做了世界最大的鹰嘴豆泥 昭示自己正宗
黎巴嫩人表示不服， 2010年300大厨做了两倍的量 许多人围着大盘载歌载舞
2015年以色列本来打算做一个15吨的 后来因为安全问题而作罢。。。。。。。。
赋予我们食物想象的豆类 粉身碎骨后带来了更多的惊喜
老祖先赠予人类的实惠食物 滋养了中东地区来来去去的民族 文明的兴盛和交流让其传遍地中海各个领域 融入了中东各国人民的血液 在交错分裂的历史和政治图景中 又成为了各自民族想象和身份认同的一部分
内源蛋白酶对肉类食品滋味的影响
滋味是肉制品的重要感官特性之一，公认的基本味 觉有酸、甜、苦、咸和鲜。肉类食品的滋味物质主要有 游离氨基酸、肽、核苷酸和无机盐。 蛋白质的降解是氨基酸和肽形成的重要途径之一， 不同的肽与氨基酸具有不同的呈味特性，从而使肉呈现 不同的滋味。
蛋白酶
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3：蛋白酶的生产
3.1：提取法（以菠萝蛋白酶为例）
3.1.1高岭土吸附法
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3.1.2单宁沉淀法
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3.1.3有机溶剂提取法
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3.1.4三种方法的比较 高岭土吸附方法生产工艺和操作都比较复杂， 原料消耗多，所需设备也多，酶活总回收率也 低，但是产品质量 较好，纯度较高，可达到医 药级，由于加入了高岭土和盐析工艺，对环境 造成未然，环保投资较大。 单宁沉淀法工艺和操作简单，原材料消耗少， 所需设备也少，但是酶活回收率比较低，部分 产品只能达到食品级，由于加入单宁，因此对 环境污染也大，环保投资大。 超滤法浓缩有机溶剂提取生产工艺和操作比 上述两种方法更复杂，超滤膜的使用、清洗、
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（一）大多数是金属酶；分子量35000- 40000； pI8-9；不稳定，易自溶。 （二）最适pH6.5-7.5，稳定pH6-10。 （三）热稳定性较差。
2.2：中性蛋白酶
LOGOΒιβλιοθήκη 2.3：碱性蛋白酶（一）定义：是一类最适pH在9-11范围内的蛋 白酶，因他们的活性中心大多含有丝氨酸，所 以又称丝氨酸蛋白酶 （二）分子量：20000-34000；pI 8-9。 （三）抑制物是对DFP(二异丙基氟磷酸) PMSF(苯甲磺酰氟)。 （四）广泛存在于细菌，放线菌，真菌中。 （五）
此方法只适用于中性蛋白酶，对于酸性和碱性蛋白酶， 则把配制酪蛋白溶液和稀释酶液用的pH缓冲液换成相应 pH缓冲液即可
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（2）甲醛法： 原理：实质上是在一定温度下、一定时间内,成曲利用自 身的蛋白酶把自身原料中的蛋白质水解成氨基酸。以测 定氨基态氮的量来衡量蛋白酶活力的数值。 计算酶活力：
蛋白酶活力（壳氨基态氮/100g)(干基)=[（V****V0） ×N ×0.014] ×[100/(1-w)]
蛋白酶
由上海雅曦(国际)斯诺美授权生物医学技术服务中心营销A21部提供蛋白酶科技名词定义中文名称：蛋白酶英文名称：protease;proteinase其他名称：蛋白水解酶(proteolytic enzyme)定义：催化蛋白质中肽键水解的酶。
根据酶的活性中心起催化作用的基团属性，可分为：丝氨酸/苏氨酸蛋白酶(编号：EC 3.4.21.-/EC 3.4.25.-)、巯基蛋白酶(编号：EC 3.4.22.-).、金属蛋白酶(编号：EC 3.4.24.-)和天冬氨酸蛋白酶(编号：EC 3.4.23.-)等。
所属学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；酶（二级学科）简介protease水解蛋白质肽键的一类酶的总称。
按其水解多肽的方式，可以将其分为内肽酶和外肽酶两类。
内肽酶将蛋白质分子内部切断，形成分子量较小的月示和胨。
外肽酶从蛋白质分子的游离氨基或羧基的末端逐个将肽键水解，而游离出氨基酸，前者为氨基肽酶后者为羧基肽酶。
按其活性中心和最适pH值，又可将蛋白酶分为丝氨酸蛋白酶、巯基蛋白酶、金属蛋白酶和天冬氨酸蛋白酶。
按其反应的最适pH值，分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶。
工业生产上应用的蛋白酶，主要是内肽酶。
蛋白酶广泛存在于动物内脏、植物茎叶、果实和微生物中。
微生物蛋白酶，主要由霉菌、细菌，其次由酵母、放线菌生产。
催化蛋白质水解的酶类。
种类很多，重要的有胃蛋白酶、胰蛋白酶、组织蛋白酶、木瓜蛋白酶和枯草杆菌蛋白酶等。
蛋白酶对所作用的反应底物有严格的选择性，一种蛋白酶仅能作用于蛋白质分子中一定的肽键，如胰蛋白酶催化水解碱性氨基酸所形成的肽键。
蛋白酶分布广，主要存在于人和动物消化道中，在植物和微生物中含量丰富。
由于动植物资源有限，工业上生产蛋白酶制剂主要利用枯草杆菌、栖土曲霉等微生物皮革工业的脱毛和软化已大量利用蛋白酶，既节省时间，又改善劳动卫生条件。
蛋白酶还可用于蚕丝脱胶、肉类嫩化、酒类澄清。
临床上可作药用，如用胃蛋白酶治疗消化不良，用酸性蛋白酶治疗支气管炎，用惮性蛋白酶治疗脉管炎以及用胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶对外科化脓性创口的净化及胸腔间浆膜粘连的治疗。
6.2 蛋白酶
Haihui Zhang Email：z_haihui@
影响凝乳酶活性的因素
（1）PH：在酸性环境中凝乳酶活力最强，原奶酸度的任何微小变化 均能显著影响凝乳酶的活力。凝乳酶活力大部分来源于其中的胰蛋白 酶，小部分来源于牛胃蛋白酶（不过猪凝乳酶中的有效成分是猪胃蛋 白酶）。胰蛋白酶的最适PH为5.4，而胃蛋白酶的最适PH低于胰蛋 白酶。 （2）温度：凝乳酶的最适温度是42摄氏度。（到55-60摄氏度，酶 本身受到破坏）因为乳温明显影响凝结速度。乳温30摄氏度时原奶 凝结时间是42摄氏度的2-3倍。不过实际干酪生产中乳温通常保持在 30-33摄氏度，一是考虑到乳酸菌的最适温度（比如链球菌属的最适 温度在30摄氏度左右，最高不能超过40摄氏度）；二是较高乳温下 凝块硬化速度太快，以至随后的切割比较困难。 （3）Ca 2+浓度：只有原奶中存在自由钙离子时，被凝乳酶转化的酪 蛋白才能凝结。因此钙离子浓度将会影响凝乳时间、凝块硬度和乳清 排出。
2、明胶的生产 、
原料 动物的皮或骨 生产方法 酸法或碱法，也可用蛋白酶水解法生产。 酸法或碱法，也可用蛋白酶水解法生产。 酶法生产明胶的工艺流程如下： 酶法生产明胶的工艺流程如下：
原料 炭处理 切割、 切割、捣碎 过滤 干燥 水洗 加酶水解 除酶 提取 活性
明胶产品
Haihui Zhang Email：z_haihui@
Haihui Zhang Email：z_haihui@
1、氨基酸的生产 、
• 基本工艺流程 蛋白质 酸混合液 • 前处理 一般采用热处理的方法，也可采取生化分离技术将 蛋白质先提取出来，再进行酶解。 原料处理 分离纯化 加蛋白酶 氨基酸产品 水解 氨基
Haihui Zhang Email：z_haihui@
食品酶学-蛋白酶
蛋白酶的催化机制
H O C N H C COO+ 3HN
H
+ 3HN
C
COO+
+ 3HN
C
+
H2O
R1
H
C R2 COO-
R1
H
R2
DGo for the rxn is -2kcal/mol
Uncatalyzed rxn at neutral pH, 37°C: 1 X 10-10 /sec Catalyzed rxn (chymotrypsin) at neutral pH, 37°C: 100/sec
食品酶学第六章
——蛋白酶
2012-04-12
1
食
品
酶
学
第六章：蛋白酶
目录CONTENTS
参考书目： 1.刘欣 主编 食品酶学——中国轻工出版社 2.何国庆、丁立孝 主编 食品酶学——化学工业出版社 3.于国萍 主编 食品酶工程——中国农业大学出版社
第一节：蛋白酶概述 第二节：酶白酶反应机制与酶活测定 第三节：蛋白酶在食品生产中的应用
选择性
芳香族羧基/氨基， Leu/Asp/Glu的羧基 Lys/Arg的羧基 Phe/Tyr/Trp的羧基 专一性强 Lys/Arg/Phe的羧基 Phe/Tyr的羧基 Lys/Arg/Phe/Tyr的羧基 主要为疏水性氨基酸的羧基 主要为疏水性氨基酸的羧基 主要为疏水性氨基酸的羧基 Ile/Leu/Val/Phe的氨基 专一性差 专一性强
备注
丝氨酸蛋白酶类 (Serine protease)
3.4.2.2
硫醇(巯基)蛋白酶类 (Thiol protease)
羧基（酸性）蛋白酶 类 (Acid protease) 金属蛋白酶类 (Metalloprotease)
62蛋白酶
大豆肽已广泛使用于饮料、点心、及各种食品中。 推荐摄取量是每日4000mg。
1.大豆多肽的理化性质
(1) 溶解性
2） 黏度
大豆蛋白质的黏度是随着浓度的增加而增加，而大豆肽即使在很 高的浓度状态下，仍可以保持较低的黏度。
中性蛋白酶
生产菌种
枯草杆菌、耐热解蛋白芽孢杆菌、灰色链霉菌、寄生曲霉、米曲 霉
性质
（1）大多数微生物中性蛋白酶是金属酶，一部分酶蛋白总含有一 个锌离子，相对分子质量3500～40000，等电点在pH8～9 ，是微 生物蛋白酶中最不稳定的酶，很易自溶，即使在低温冰冻干燥的条 件下，也会造成相对分子质量的明显减少。
—CHR′—COO- + +NH3—CHR″—
C. 氨基的滴定 +NH3—CHR″— + OH-
NH2—CHR″— + H2O
蛋白质水解度测定原理
当肽键被水解裂开后，紧接着在羧基和α–氨基之间产生 质子交换作用。当蛋白质酶解过程在pH6.5以上进行时， 质子化的氨基酸将离解。
如果要保持反应体系pH不变，就必须加入碱液。
加蛋白酶 水解 氨基酸产品
氨基
• 前处理
一般采用热处理的方法，也可采取生化分离技术将 蛋白质先提取出来，再进行酶解。
2、明胶的生产
原料 动物的皮或骨 生产方法
酸法或碱法，也可用蛋白酶水解法生产。 酶法生产明胶的工艺流程如下：
原料 切割、捣碎 水洗 加酶水解 除酶 炭处理 过滤 干燥 明胶产品
溶解性、乳化性、起泡性、粘度、风味等 应用广泛
蛋白酶、溶菌酶PPT课件
蛋白酶与溶菌酶的应用领域
食品工业
蛋白酶和溶菌酶在食品工 业中广泛应用，如制作豆 腐、奶酪、面包等食品， 以及肉类和鱼类的嫩化。
医药领域
蛋白酶和溶菌酶在医药领 域也有应用，如用于制备 药物、诊断试剂和治疗手 段等。
环保领域
蛋白酶和溶菌酶还可应用 于环保领域，如废水处理、 污染物降解等。
04 蛋白酶与溶菌酶的实验研究
蛋白酶、溶菌酶PPT课 件
目录
Contents
• 蛋白酶简介 • 溶菌酶简介 • 蛋白酶与溶菌酶的比较 • 蛋白酶与溶菌酶的实验研究 • 结论与展望
01 蛋白酶简介
蛋白酶的定义
01
蛋白酶是一种能够水解蛋白质的 酶，它能够将蛋白质分解成较小 的肽段和氨基酸。
02
蛋白酶广泛存在于生物体内，参 与多种生理过程，如消化、细胞 凋亡、免疫反应等。
溶菌酶研究展望
针对溶菌酶的抗菌机理和应用效果，未来研究应进一步深入。同时，寻求溶菌酶与其他抗菌物质的协同作用，以 提高抗菌效果也是研究的重要方向。此外，开发新型溶菌酶或改进现有溶菌酶的生产工艺也是未来的研究重点。
THANKS
蛋白酶的分类
根据作用方式的不同，蛋白酶可分为 丝氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶、天 冬氨酸蛋白酶等。
根据来源的不同，蛋白酶可分为动物 蛋白酶、植物蛋白酶和微生物蛋白酶 等。
蛋白酶的生物学功能
消化作用
在消化道中，蛋白酶能够将食 物中的蛋白质分解成可被吸收 的小分子肽和氨基酸，为机体
提供营养。
细胞凋亡
在细胞凋亡过程中，蛋白酶能 够水解特定的蛋白质，参与细 胞结构的破坏和降解。
溶菌酶的分类
根据来源不同，溶菌酶可分为动物溶 菌酶和植物溶菌酶。
蛋白酶的生产和应用
注：PFP．二异丙基磷酰氟 甲基磺酰氟 Ph 马铃薯蛋白酶抑制剂 EDTA：乙二胺四乙酸
PCMB：对氯汞苯甲酸 PMSF．"苯 DAN：重氮乙酰正．DL．亮氨酸甲酯 OP：郯二氮杂菲)(菲绕啉)
2．关于微生物蛋白酶的生产
蛋白酶是用途最广泛的酶制剂之一，主要用于洗涤剂，制革、毛皮、蛋白水解物、酿酒、 酱油，以及纺织、医药品、化妆品等的生产上。全球蛋白酶的销售额占酶制剂市场的60％， 我国2005 年全国(外资合资企业不计)微生物酶制剂产量约48 万吨，总销售额约20 亿 人 民币，其中蛋白酶约10 万吨，销售额近9 亿人民币。
食品、饲料加工
蛋白质水解、脱苦、调味液
食品饲料加工
动植物蛋白水解、面包、发酵食品
面包制造
。·
动植物蛋白水解、调味液
弱碱性蛋白酶、调味液
水解蛋白质
Actinase(科研医药)
灰色链霉菌
试剂、食品加工、医药
13
Pantiase NP-2(Yokult)
酸性蛋白酶： SumizymeAP(新日本) Sumizyme RP(新日本) Molsin(Seishin 制药) Neulase F(天野)
奶酪制造
3．蛋白酶的利用 蛋白酶的用途非常广泛(表3)，最大的用户是洗涤剂，其次用于饲料、食品工业、酿
酒酿造，以及制革工业和医药。
用途
说明
表3 蛋白酶的用途
干酪制造
凝固酪蛋白，缩短成熟时间 酱油酿造
预处理大豆，提高蛋白质利用率 天然调
味液制造
水解蛋白质，增强风昧，制HVP、HAP
酒精，酿酒
水解蛋白质，促进酵母发酵
啤酒澄清 酿醋
分解啤酒单宁蛋白沉淀，延长保质期 缩短酿醋周期，增加食醋得率
蛋白酶 淀粉酶 酵母代谢物
蛋白酶淀粉酶酵母代谢物
蛋白酶、淀粉酶和酵母代谢物是生物学和生物化学领域中的重要概念。
首先，让我们从蛋白酶开始。
蛋白酶是一类能够水解蛋白质的酶类，它在生物体内起着重要的调节和催化作用。
蛋白酶可以分解蛋白质为氨基酸或小肽链，这对于细胞代谢、消化系统和蛋白质合成过程至关重要。
在生物技术和医药领域，蛋白酶也被广泛应用于蛋白质纯化和分析等方面。
接下来是淀粉酶，它是一种能够水解淀粉为糖类的酶类。
淀粉酶在生物体内和工业生产中都具有重要作用。
在生物体内，淀粉酶参与了淀粉的消化和代谢过程，帮助将淀粉分解为可供能量利用的葡萄糖。
在工业生产中，淀粉酶常被用于酿造、食品加工和生物燃料生产等领域，起着重要的催化作用。
最后，让我们谈一谈酵母代谢物。
酵母是一类单细胞真菌，其代谢产物包括酒精、二氧化碳等。
酵母在发酵过程中产生的酒精被广泛应用于酿酒和面包等食品加工行业，而二氧化碳则在食品工业和生物学实验室中扮演着重要的角色。
此外，酵母的代谢产物还被用于生物燃料生产和生物医药领域。
总的来说，蛋白酶、淀粉酶和酵母代谢物在生物学和生物化学领域中都具有重要的意义，它们不仅在生物体内发挥着关键作用，也在工业生产和科研领域中发挥着重要的作用。
对这些概念的深入理解有助于我们更好地认识生物体内的代谢过程和开发新的生物技术应用。
蛋白酶
5.2.3 关于酶蛋白的专一性
• 微生物产生的中性蛋白酶的最适底物是 Z--Gly-↓-X--NH2, 其中X是疏水性氨基酸, 如果是丝氨酸、苏氨酸、丙氨酸、组氨 酸时, 酶蛋白的活力明显升高。
5.3 碱性蛋白酶 • 碱性蛋白酶主要是由微生物产生, 微生物 中主要是细菌的部分菌种产生碱性蛋白 酶, 目前碱性蛋白酶主要是用于洗涤剂、 皮革工业、丝绸脱胶。
5.2.1 一般性质:
• ① 分子特性: 大部分微生物产生的中性蛋白酶 属于金属蛋白酶 , 一分子酶蛋白含有一个锌原 子, 酶蛋白的分子量在35,000-40,000范围, 等电 点pI 8-9, 微生物蛋白酶中, 中性蛋白酶的稳定 性最差, 分子之间最容易发生自溶, 即使在低温 条件下, 也会发生明显的自溶, 造成分子量明显 降低。
其它方面的应用
• 皮革脱毛软化：酶法脱毛由于酶水解了毛根部的毛囊 蛋白使毛松动脱落。软化作用在于分解皮纤维间质中 的可溶性蛋白质，使皮纤维进一步松散软化 • 加酶洗涤剂：提高洗涤效果 • 生丝脱胶羊毛染色：生丝去除外层丝胶才能具有柔软 的手感和特有光泽。羊毛染色，先用蛋白酶处理去除 羊毛表面鳞垢，使然色温度降低，染色率大大提高 • 酶法治疗：如用胃蛋白酶治疗消化不良，用酸性蛋白 酶治疗支气管炎，用惮性蛋白酶治疗脉管炎以及用胰 蛋白酶、胰凝乳蛋白酶对外科化脓性创口的净化及胸 腔间浆膜粘连的治疗。
4. 微生物蛋白酶的酶系组成
• 细菌蛋白酶:枯草杆菌等芽孢杆菌生产中性或碱 性蛋白酶,有些只一种,有些两种皆产. • 霉菌蛋白酶:曲霉中米曲霉,黄曲霉及栖土曲霉 以中,碱性蛋白酶为主;黑曲霉以酸性蛋白酶为 主;根霉,青霉,担子菌主要生产酸性蛋白酶. • 酵母蛋白酶:除解脂假丝酵母产生碱性蛋白酶外, 大多数产酸性蛋白酶. • 放线菌蛋白酶:生产中,碱性蛋白酶.
蛋白酶结构PPT课件
• （4）胰蛋白酶的结晶 • 将上述胰蛋白酶滤饼（粗胰蛋白酶）溶解后进行结
晶：按每克滤饼溶于1.0ml pH9.0 的0.4M硼酸缓冲液 的量计加入缓冲液，小心搅拌溶解。 • 用2M NaOH调pH至8.0，注意要小心调节，偏酸不易 结晶，偏碱易失活，存放于冰箱。放置数小时后， 应出现大量絮状物，溶液逐渐变稠呈胶态，再加入 总体积的1/4～1/5 • 的pH8.0的0.2M硼酸缓冲液，使胶态分散，必要时 加入少许胰蛋白酶晶体。 • 放置2～5天可得到大量胰蛋白酶结晶，待结晶析出 完全时，抽滤，母液回收。
张艳梅等对汞离子对木瓜蛋白酶结 构的影响及抑制机理的研究发现：
写在最后
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蛋白酶的制备 ————胰蛋白酶的制备
• （2）胰蛋白酶原激活 • 向胰蛋白酶原粗制品滤饼分次加入10倍体积（按饼重计）
冷的蒸馏水，使滤饼溶 • 解，得胰蛋白酶原溶液。将研细的固体无水氯化钙慢慢
加入酶原溶液中（滤饼中硫酸铵的含量按饼重的四分之 一边计搅）拌， ，使 使C溶a液2+中与最SO终42-仍结含合有后0，.1边M加Ca边Cl搅2。拌均匀，边加 • 用5M NaOH调pH至8.0，加入极少量猪胰蛋白酶（约25mg）轻轻搅拌，于室温下活化8～10h，（2～3小时取 样一次，并用0.001M HCl稀释），测定酶活性增加的情 况。 • 活化完成（比活约3500～4000BAEE单位）后，用2.5M H2SO4调pH至2.5～3.0，抽滤除去CaS制备
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2.3 巯基蛋白酶（半胱氨酸蛋白酶）
❖ 常见的巯基蛋白酶——木瓜蛋白酶、菠 萝蛋白酶、无花果蛋白酶。
木瓜蛋白酶
木瓜蛋白酶的组成及结构 I. 分子量为27000u,由一种单肽链组成,含有
3、4、2、3 天门冬氨酸蛋白酶类 [carboxyl(asid) pritelnase]
3、4、2、4 金属蛋白酶类 (metallopritelnase)
活性中心含 Asp,最适pH 在5以下
胃蛋白酶 凝乳酶
活性中心含有 Zn2+ 、 Mg2+ 等金属
枯草杆菌蛋白酶 嗜热菌蛋白酶
2.1 丝氨酸蛋白酶
注意：学术上都以活性中心来分
蛋白酶的种类和专一性
编号
名称
3、4、2、1 丝氨酸蛋白酶类 (serine pritelnase)
3、4、2、2
半胱氨酸酶类（巯 基蛋白酶）
(Thiol pritelnase)
作用特征
活性中心含 Ser
活性中心含 Cys
实例
胰凝乳蛋白酶 胰蛋白酶 凝血酶
木瓜蛋白酶 无花果蛋白酶 菠萝蛋白酶
3）在啤酒工业中的应用 啤酒稳定剂 防止啤酒浑浊沉淀 改善啤酒的营养成分 啤酒清洁生产
菠萝蛋白酶bromelain
❖ 菠萝蛋白酶是从菠萝植株中提取的一类蛋白水解酶 的总称，主要存在于菠萝茎和果实中。
❖ 菠萝蛋白酶的理化性质 相对分子量为33200，等电点为9.55，酶液的最大吸
收波长为280 nm。 最适反应温度介于(55～60)℃。 最适pH在6.5～7.5。 易受到铜、铁等金属离子的影响,使活性降低。 活性保护剂有EDTA、Vc、半胱氨酸、苯甲酸钠。
1）广泛存在于动物胰脏、细菌、霉菌中,活性中心含 丝氨酸残基,酶活性可受到二异丙基磷酰氟(DFP),苯 甲基磺酰氟(PMSF)和马铃薯抑制剂（PI)等的专一 性抑制。
2）酶学性质 ➢ 酶的最适pH在9.5~10.5，个别为中性 ➢ 分子量在15~30kDa ➢ 等电点PI约9,在低温下于pH9~10稳定,但在65℃时
凝乳酶
1.来源：动物源凝乳酶，植物源凝乳酶，微生物源凝 乳酶。
2.凝乳酶理化特性及凝乳机理 ❖ 凝乳酶等电点为pH值为4.5。 ❖ 干燥物活性稳定，但水溶液不稳定。 ❖ 水溶液的pH值约为5.8，对牛奶凝固的最适pH值为
5.8，最适温度为37-43℃，在15℃以下和55℃以上 时不呈活性。 ❖ 几乎不溶于乙醇、氯仿和乙醚。
第六章 蛋白酶
1.定义 ：蛋白酶是催化蛋白质水解的一类酶。 ❖ 蛋白酶是水解肽键的专一酶类。蛋白质在蛋白酶的作用下依
次被水解成胨、多肽、肽，最后成为蛋白质的基本组成单 位——氨基酸。 2.蛋白酶的分类与专一性 ❖ 按水解方式分为外肽酶和内肽酶两大类,外肽酶只对底物的C 端或N端的肽键有作用,内肽酶只能水解大分子蛋白内部的肽 键,是真正的蛋白酶。 ❖ 按活性中心可将蛋白酶分为四类:(1)丝氨酸蛋白酶(2)天门冬 氨酸蛋白酶(3)半胱氨酸蛋白酶(4)金属蛋白酶。 ❖ 按其反应的最适pH值，分为酸性蛋白酶、中性蛋白酶和碱 性蛋白酶。
❖ 能消化溶解变性蛋白质，是消化酶的一种。 对未变性的蛋白质无作用，因此，能使脓、 痰液、血凝块等分解、变稀，易于引流排除， 加速创面净化，促进肉芽组织新生，此外还 有抗炎症作用。
胰凝乳蛋白酶
❖ 一种催化蛋白质肽键水解的内肽酶，主要是 剪切芳香族氨基酸——色氨酸、苯丙氨酸或 酪氨酸的羧基端形成的肽键。又叫糜蛋白酶 。
菠萝蛋白酶
❖ 菠萝蛋白酶的工业提取方法有：高岭土吸附
法单宁沉淀法、超滤浓缩法。
(1)高岭土吸附法
菠萝下脚料
压榨
高岭土吸附
洗脱、压滤
汁液
吸附物
洗脱液
盐析
盐析物
离心 湿粗酶饼 溶解、过滤 澄清液
沉 湿酶
干燥
精品
菠萝蛋白酶
(2)单宁沉淀法工艺流程
压榨
菠萝下脚料
汁液
去杂质
澄清液 加稳定剂
稳稳定定液液
加单宁 单宁沉淀物 洗脱
凝乳酶
3.凝乳机理 ❖ 第一步——酶专一性地水解乳中酪蛋白多肽
链的105～106位苯丙氨酸和甲硫氨酸之间的 肽键，形成稳定的副酪蛋白及亲水性的糖巨 肽；
❖ 第二步——当总的酪蛋白被水解掉约85％时， 在钙离子存在下通过在酪蛋白胶粒间形成的 化学键形成凝块或凝固的乳。
凝乳酶
开发重点——凝乳酶的供应矛盾 ❖ 解决凝乳酶的供应矛盾，对凝乳酶的研究及
滤液
干燥
酶制品
菠萝蛋白酶
木瓜蛋白酶
❖ 木瓜蛋白酶在食品行业中的应用 1）在豆类食品中的应用 A.改善大豆蛋白的理化性质效果 B.木瓜蛋白酶可以使大豆蛋白质凝固，制作豆腐。 2）在肉类食品中的应用 嫩化肉类——降解胶原纤维和结缔组织蛋白质,将肌动球蛋白和
胶原蛋白降解成为小分子的多肽甚至氨基酸,令肌肉肌丝和筋 腰丝断裂,使肉类变得嫩滑。
2.2 天门冬氨酸蛋白酶
1）性质： ❖ 最适pH2.0~5.0,在酸性稳定,在pH高于6迅速失活 ❖ 酶的PI 3~4.5 ❖ 重氮乙酰正亮氨酸甲酯(DAN)和1,2-环氧-3-(对硝
基苯氧)丙烷(EPNP)是这类酶的专性抑制剂 ❖ 酶的分子量30~45kDa。 2）常见的天门冬氨酸蛋白酶——胃蛋白酶和凝乳酶
迅速失活。
2.1 丝氨酸蛋白酶
3）生产碱性丝氨酸蛋白酶的微生物——节杆菌、 链霉菌、黄杆菌、芽孢杆菌等细菌,在酵母、 链孢霉、曲霉、担子菌等真菌中也存在碱性 蛋白酶。
4）常见的丝氨酸蛋白酶——胰蛋白酶，α-胰凝 乳蛋白酶。
胰蛋白酶
❖ 由牛、羊、猪胰脏提取而得的一种肽链内切 酶，只断裂赖氨酸或精氨酸的羧基参与形成 的肽键。
212个氨基酸残基。 II. 优先水解那些在肽键的N-端具有二个羧基
的氨基酸或芳香L-氨基酸的肽键。 III. 水解蛋白质和多肽中精氨酸和赖氨酸的羧
基端。
木瓜蛋白酶
❖ 木瓜蛋白酶的制备及保存 未成熟果实割取乳液 去杂 室温 加入半胱氨酸溶液
研钵中充分磨匀 粗制酶 离心去杂 加入(NH4)2SO4 分级分离 沉淀 加入 半胱氨酸溶液 盐析重结晶 干燥 精制酶 ❖ 存放于低于10℃，为避免木瓜蛋白酶失活,可 以加入适量保护剂如EDTA、亚硫酸氢钠、焦 亚硫酸钠。