江南大学《食品酶学》课件1-4章
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食品酶学本ppt课件
5、离子交换层析操作流程
①离子交换剂可装成离子交换柱进行柱层析； ②可将离子交换剂加到酶液中，待交换后，将离子交换剂过
滤分离出来，再用洗脱剂将酶洗脱出来。
离子交换柱层析主要操作过程： （1〕离子交换剂的处理与装柱 （2〕上柱 （3〕洗脱和收集 （4〕离子交换剂的再生
（1〕离子交换剂的处理与装柱
①预处理：浸泡与脱气
（4〕离子交换剂的再生
洗脱收集完毕后，为使离子交换剂再次使用，需要经过再生 处理。
①含杂质较少时，再生只要用酸、碱或盐进行转型即可； ②含杂质较多的情况下，再生时要先经过酸、碱浸泡清洗，
用水洗至中性，然后再转型，以备再次上柱进行交换。如此 循环往复，离子交换剂可反复使用一段较长的时间。 如离子交换柱要较长时间停用，可在再生后，加入适当的 防腐剂以防止微生物生长。阳离子交换树脂常用0.02%的叠 氮钠作为防腐剂。而阴离子交换树脂常用的防腐剂是10ppm 的苯乙酸汞等。
Kd值的意义
Ve-Vo
Kd值的计算
Kd= Vi
3、凝胶种类：葡聚糖凝胶、琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶
层析介质
常用凝胶过滤
4、影响凝胶过滤的因素： 5、凝胶过滤层析的应用：
1、凝胶过滤层析的原理
2、分配系数
为了定量地衡量各组分的流出顺序，常常采用分配系数 Kd来量度。 Kd值是反映凝胶对溶质排阻程度的量。
Kd
Ve Vo Vi
在凝胶柱装好后，要尽量维持相同的使用条件，使各组分的 Kd值保持一定，即保持各组分的流出顺序，从而达到良好的 分离效果。
Vo和Vi 的测定
当把分子量不同的混合溶液铺在凝胶床上时，其在内水体积 和外水体积中的分布是不一样的。
Vo ：溶液中的分子大于凝胶孔径上限者不能进入凝胶网孔 内 ， 如 蓝 色 葡 聚 糖 〔blue dextran ， 分 子 量 约 2 000 000），而被排阻在外水体积的溶液中。凝胶床的洗脱体积 Ve刚好等于外水体积。即Ve=Vo (Kd=0)。
江南大学食品化学PPT课件
在所有的三种模型中，主要的结构特征 是在 短暂、扭曲的四面体 中液态 水分 子通过氢键缔合。 所有的模型也容许各个水分子频繁地改 变它们的排列，即 一个氢键快速地终 止而代之以一个新的氢键 ，而在温度 不变的条件下，整个体系维持一定的氢 键键合和结构的程度。
水分子中分子间氢键键合的程度取决于温度
第二节 水和溶质的相互作用 Water-solute interaction
一、宏观水平(macroscopic level) 一般概念
水结合（Water binding） 水与亲水物质缔合的一般倾向。 水合（Hydration）水与亲水物质缔合的一般倾向。 “水结合位”（water binding potential） 有定量意义， 但仍然仅适用于宏观水平
大离子和单价离子产生较弱电场
K+, Rb+, Cs+, NH4+ , Cl-, Br-, I-, NO3- , BrO3- , IO3- , ClO4-
这些离子打破水的正常结构，并且新的结构又不足以补 偿这种结构上的损失。
离子效应：通过它们不同程度的水合能力 改变水的结构 影响介电常数 决定胶体粒子周围双电层的厚度 影响水对其它非水溶质和悬浮物质的 相容程度 影响蛋白质的构象和胶体的稳定性。
二、水的重要功能
是体内化学反应的介质 水为生物化学 反应提供一个物理环境。
生化反应的反应物 养分和代谢物的载体 热容量大，体质体温 粘度小，有润滑作用 生物大分子构象的稳定剂
三、水分子
（Water Molecule)
小于正方 体的 109.5°
斯陶特模型
2s
2p
《食品酶学》PPT课件
酶不仅作为一类重要的研究对象,同时也作为重要的研究 工具.
1.1 酶学研究简史 1.2 酶的一般特征〔重点〕 1.3 酶的分类和命名 1.4 酶学对食品科学的重要性〔难点重点〕
1、酶的特性有哪些？
2、国际酶学委员会推荐的分类和命名规则的主要依 据是什么？
3、酶对食品科学的重要性表现在哪些方面？
Enzyme本身的意思是"在酵母中",起源于希腊语,其 中en表示"在之内",zyme 表示酵母或酵素.
1.1.3 酶催化的专一性
1894年, Fischer提出了"锁和钥匙"模型,成功解释 了酶的催化反应机制.
1959年,Koshland提出的"诱导契合"理论,以解释 酶的催化理论和专一性,同时也搞清了某些酶的催化 活性与生理条件变化有关.
酶本身能被水解蛋白质的蛋白质水解酶分解而丧失 活性.
1.3 酶的分类和命名
1.3 .1 酶的命名及面临问题
1833年 Payen和Persoz发现麦芽提取液的酒精沉 淀物中包含一种热敏性物质可将淀粉水解变为糖,由于 其能从不可溶的淀粉颗粒中分离出可溶性的糊精,他们 将此物质命名为"diastase"意思是"分离"〔中文现译 为"淀粉酶"〕,这样随意的方式成为酶命名的开端,后来 命名一种酶时常加词尾"ase".
⑹ 约2500年前人们已懂得利用酒曲来治疗肠胃 病,用鸡内金〔鸡胃膜〕治疗消化不良.
1.1.2 酶的发现与工业化生产
〔1〕1833年法国化学家Payen和Persoz从麦芽汁 提取物中首次发现了淀粉酶.
〔2〕到19世纪中期,科学家们已陆续发现了胃蛋 白酶、多酚氧化酶、过氧化物酶和转化酶等.
1.1 酶学研究简史 1.2 酶的一般特征〔重点〕 1.3 酶的分类和命名 1.4 酶学对食品科学的重要性〔难点重点〕
1、酶的特性有哪些？
2、国际酶学委员会推荐的分类和命名规则的主要依 据是什么？
3、酶对食品科学的重要性表现在哪些方面？
Enzyme本身的意思是"在酵母中",起源于希腊语,其 中en表示"在之内",zyme 表示酵母或酵素.
1.1.3 酶催化的专一性
1894年, Fischer提出了"锁和钥匙"模型,成功解释 了酶的催化反应机制.
1959年,Koshland提出的"诱导契合"理论,以解释 酶的催化理论和专一性,同时也搞清了某些酶的催化 活性与生理条件变化有关.
酶本身能被水解蛋白质的蛋白质水解酶分解而丧失 活性.
1.3 酶的分类和命名
1.3 .1 酶的命名及面临问题
1833年 Payen和Persoz发现麦芽提取液的酒精沉 淀物中包含一种热敏性物质可将淀粉水解变为糖,由于 其能从不可溶的淀粉颗粒中分离出可溶性的糊精,他们 将此物质命名为"diastase"意思是"分离"〔中文现译 为"淀粉酶"〕,这样随意的方式成为酶命名的开端,后来 命名一种酶时常加词尾"ase".
⑹ 约2500年前人们已懂得利用酒曲来治疗肠胃 病,用鸡内金〔鸡胃膜〕治疗消化不良.
1.1.2 酶的发现与工业化生产
〔1〕1833年法国化学家Payen和Persoz从麦芽汁 提取物中首次发现了淀粉酶.
〔2〕到19世纪中期,科学家们已陆续发现了胃蛋 白酶、多酚氧化酶、过氧化物酶和转化酶等.
第二章 食品酶学_PPT幻灯片
辅酶：结合松散，易透析除去。
辅基：结合紧密，不易透析除去。
食品化学
FOOD CHEMISTRY
第二章 食品酶学
根据结构不同酶可分为： 单体酶：
只有单一的三级结构蛋白质构成。 寡聚酶：
由多个（两个以上）具有三级结构的亚基聚合而成。 多酶复合体：
由几个功能相关的酶嵌合而成的复合体。
食品化学
FOOD CHEMISTRY
绝大多数的酶是蛋白质，具有蛋白质的一切理化性 质。按组成可分为： 单纯酶 结合酶（全酶）
食品化学
FOOD CHEMISTRY
第二章 食品酶学
单纯酶：
仅由蛋白质组成，水解的最终产物是氨基酸，如胃 蛋白酶，脉酶，木瓜蛋白酶。
结合白酶（全酶）：
由酶蛋白和辅助因子结合。
辅助因子包括包括金属离子和有机小分子，有机小 分子包括辅酶和辅基，一般是结构复杂的有机化合物。
食品化学
FOOD CHEMISTRY
第二章 食品酶学
2、底物浓度对酶促反应的影响
在酶浓度、pH、温度等条件
不变的情况下研究底物浓度和反 反
应速度的关系。如右图所示：
应
在低底物浓度时, 反应速度 与底物浓度成正比，表现为一级
速 度
反应特征。
当底物浓度达到一定值，几
乎所有的酶都与底物结合后，反
应速度达到最大值（Vmax），
FOOD CHEMISTRY
第二章 食品酶学
第三节 酶促反应动力学
酶促反应动力学是研究酶促反应速度及影响反应速度 的各种因素的科学，对于深入了解酶催化作用的本质、机 制以及对于酶的分离纯化及应用等方面都具有重要意义。
1、酶浓度对酶促反应的影响
当底物充足，其它因素不变，并且反应系统中不含 有抑制酶活性的物质及其它不利于酶发挥作用的因素时， 反应速率与酶浓度成正比；底物浓度不足或酶浓度过高、 产物积累对反应有抑制作用，会妨碍反应速率；实际生 产中，酶浓度如过高，既浪费又影响产品质量。
食品酶学第1-2章课件内容
食品酶学第1-2章课件内容食品酶学第一章酶学概论酶学（Enzymology）：是研究酶的结构、性质，酶的反应机理和作用机制，酶的生物学功能及应用的一门科学。
第一节酶学与酶工程发展简史一、酶学研究简史1. 不自觉的应用：酿酒、造酱、制饴、治病夏禹时代（距今4千年）― 酿酒公元十世纪― 豆类制酱(豆豉、豆酱)、制饴糖 2. 酶学的产生: 消化与发酵现象（1）消化? 1777年，意大利物理学家 Spallanzani 的山鹰实验。
将一块生肉塞进一个上面布满许多孔眼的金属小管子里，迫使山鹰吞下小管。
一段时间后，小管依然完好无损，但是管中的肉不见了，只留下一些淡黄色的液体。
? 1822年，美国外科医生 Beaumont 研究食物在胃里的消化。
为 19岁的法籍加拿大人圣马丁治疗枪伤，在圣马丁的胃部和体表之间遗留下一个永久性的瘘管，吃饭后会有液体从瘘管中流出来。
博蒙特请圣马丁住在他家里，从瘘管中吸取胃液，观察它对各种食物的作用。
? 19世纪30年代，德国科学家施旺获得胃蛋白酶。
? 胃是靠酶来消化食物的，胃本身也是由蛋白质组成的，那么酶为什么没有将胃消化掉呢？（2）发酵? 1684年，比利时医生Helment提出ferment―引起酿酒过程中物质变化的因素（酵素）。
? 1833年，法国化学家Payen和Person用酒精处理麦芽抽提液，得到淀粉酶（diastase）。
用酒精处理麦芽抽提液，分离出一种能溶于水和稀酒精、不溶于浓酒精、对热不稳定的白色无定形粉末。
这些粉末像麦芽本身一样，能将胶状的淀粉转化成糖，主要是麦芽糖。
把它与淀粉共同加热到65～70℃ ，淀粉迅速分解为糊精，加热到100℃ ，它则会失去对淀粉的水解作用。
1878年，德国科学家William Kühne提出enzyme―从活生物体中分离得到的酶，意思是“在酵母中”（希腊文）。
希腊词“en” ，即英文的“in”，“zyme” ， yeast即酵母小插曲19世纪，Pasteur和Liebig学术长期争论1857年，法国微生物学家Pasteur认为没有生物则没有发酵。
最新[理学]食品酶学课件本第四章固定化酶PPT课件
![最新[理学]食品酶学课件本第四章固定化酶PPT课件](https://img.taocdn.com/s3/m/6a5e953a81c758f5f71f6759.png)
⑤1973年，千畑一郎等人又采用固定化微生物细胞连续化生
产L—天冬氨酸，后来又发展到固定化增殖细胞即固定化活
细胞。 1/9/2021
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三、酶和菌体的固定化方法
（一）吸附法 （二）包埋法 （三）结合法 （四）交联法 （五）热处理法 各固定方法的特点与比较
酶固定化方法示意图
1/9/2021
特点：最大优点是酶结合牢固，但成本较高，而且需要注 意避免酶活性中心上的基团被偶联而引起酶的失活，或酶 在与载体偶联后可能发生活性中心构象的变化而影响催化 能力（酶活回收率一般为30%左右）。
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（四）交联法
概念：采用双官能试剂将酶分子连接起来，从而使酶固定 化的方法，称为交联法。
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酶固定化方法示意图
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（一）吸附法
概念：吸附法是指利用各种固体吸附剂将酶或含酶
菌体吸附在其表面上而使酶固定化的方法。 吸附剂：常用有活性炭、氧化铝、硅藻土、多孔陶
瓷、多孔玻璃、硅胶、羟基磷灰石等。 特点：最大的优点是廉价简便、条件温和酶活损失
少；最大的缺点是酶易从载体上解吸附。
只有几微米到几百微米，称为微胶囊，所
以，半透膜包埋法也称为微胶囊包埋法。
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（三）结合法
概念：结合法是指通过离子键或共价键将
酶与载体结合在一起而使酶固定化的方法。
分类：①离子键结合法
②共价键结合法
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①离子键结合法
载 体 ： 常 用 的 载 体 有 DEAE— 纤 维 素 、 TEAE— 纤 维 素 、 DEAE— 葡 聚 糖 凝 胶 等 离 子 交换剂。
以上四种固定化酶方法各有其优缺点（见表4-1）。往往一 种酶可以用不同方法固定化，但没有一种固定化方法可以 普遍地适用于每一种酶。在实际应用时，常将两种或数种 固定化方法并用，以取长补短。
《食品酶学绪论》PPT课件
《食品酶学》课程
课程编码：08383004 课程名称：食品酶学 英文名称：Food Enaymology 学时/学分：30 / 1.5 课程类型：学科基础限选课 开课专业：食品科学与工程专业、
食品质量与安全专业 选用教材：
何国庆主编：《食品酶学》 化学工业出版社2006年版。
《食品酶学》教学内容
①高效性 酶参与反应比非酶促反应速率高108~1020倍，
比其他催化反应高107~1013倍。
②高度专一性酶对催化反应的反应性质和反应底物都有严格的
选择性，只能催化一种或一类的反应，作用于一 种或一类的底物。
③易变性 酶活力与结构状态密切相关，任何使其结构发生变化
的因素都会引起其催化功能的变化甚至完全丧失。 因此，酶促反应必须在温和的条件下进行。
20世纪60年代起酶固定化研究渐成气候。
（三）酶制剂研究和应用阶段
1969年日本千烟一郎第一个把固定化酶应用于工业 生产——固定化氨基酰化酶大规模生产L-氨基酸。
美国从20世纪70年代初使玉米淀粉液化、糖化和异 构化，并已成功地工业化生产第一代、第二代和第 三代高果糖浆（HFGS）。
高果糖浆可以代替蔗糖作为食品的甜味剂，仅美国 的可口可乐和百事可乐两家饮料公司，每年就可消 耗高果糖浆五六百万吨，既提高了饮料质量。又有 利于人的健康，是一个非常成功的技术革新。
1.5 食品工业应用酶
在催专纯来成法安作
加化一度源本规全为
工某性 稳 容性食
过反
定许品
程应
性
工
中的
业
保能
应
持力
用
稳
酶
定
则
等
必
。
须
考
虑
：
课程编码：08383004 课程名称：食品酶学 英文名称：Food Enaymology 学时/学分：30 / 1.5 课程类型：学科基础限选课 开课专业：食品科学与工程专业、
食品质量与安全专业 选用教材：
何国庆主编：《食品酶学》 化学工业出版社2006年版。
《食品酶学》教学内容
①高效性 酶参与反应比非酶促反应速率高108~1020倍，
比其他催化反应高107~1013倍。
②高度专一性酶对催化反应的反应性质和反应底物都有严格的
选择性，只能催化一种或一类的反应，作用于一 种或一类的底物。
③易变性 酶活力与结构状态密切相关，任何使其结构发生变化
的因素都会引起其催化功能的变化甚至完全丧失。 因此，酶促反应必须在温和的条件下进行。
20世纪60年代起酶固定化研究渐成气候。
（三）酶制剂研究和应用阶段
1969年日本千烟一郎第一个把固定化酶应用于工业 生产——固定化氨基酰化酶大规模生产L-氨基酸。
美国从20世纪70年代初使玉米淀粉液化、糖化和异 构化，并已成功地工业化生产第一代、第二代和第 三代高果糖浆（HFGS）。
高果糖浆可以代替蔗糖作为食品的甜味剂，仅美国 的可口可乐和百事可乐两家饮料公司，每年就可消 耗高果糖浆五六百万吨，既提高了饮料质量。又有 利于人的健康，是一个非常成功的技术革新。
1.5 食品工业应用酶
在催专纯来成法安作
加化一度源本规全为
工某性 稳 容性食
过反
定许品
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食品酶学课件本第四章固定化酶
第四章 固定化酶
一、固定化酶的概念 二、固定化技术的兴起与发展 三、酶和菌体的固定化方法 四、固定化酶的特性 复习题
距您钩匪这狈唆玲斗删换禹攒家霸釉勿佰疡穴溃处汞眩咋边架些镶壁愚疗食品酶学课件本第四章固定化酶食品酶学课件本第四章固定化酶
一、固定化酶的概念
固定化酶是指固定在载体上并在一定空间范围内进行催化反应的酶。示意图 酶的固定化是指通过某种方式将酶和水不溶性载体相结合，使酶被集中和限制，从而在使用时不再扩散。固定化酶具有稳定性增加、可反复使用并易于和产物分开等优点，克服了游离酶的不足之处。 固定化所用的酶可以是经提取分离后得到的一定纯度的酶，也可以是结合在菌体（死细胞）或细胞碎片上的酶或酶系。相应地，前者称为固定化酶，后者称为固定化菌体或固定化死细胞。可见，固定化菌体是固定化酶的一种形式，它不像固定化活细胞（或称固定化增殖细胞）那样，固定化菌体的细胞为死细胞，死细胞可以部分地起到载体的作用。
碉标磋冗效螺蔡鸣草菏污胳犹躁拎帽脊面奠验惟掣祸七咯颤殊谎榷愚杨弓食品酶学课件本第四章固定化酶食品酶学课件本第四章固定化酶
三、酶和菌体的固定化方法
（一）吸附法 （二）包埋法 （三）结合法 （四）交联法 （五）热处理法 各固定方法的特点与比较 酶固定化方法示意图
苹届租懈邢蔬披凝愿懒纫馁蛀歹圆狰寅恕畦塑弘侗败综迢唾栗磨湘眩撒桔食品酶学课件本第四章固定化酶食品酶学课件本第四章固定化酶
（一）固定化酶的形状
固定化酶的形式多样，依不同用途有颗粒、线条、薄膜和酶管等形状。其中颗粒占绝大多数。 颗粒和线条主要用于工业发酵生产，如装成酶柱用于连续生产，或在反应器中进行批式搅拌反应； 薄膜主要用于酶电极，应用于分析化学； 酶管机械强度怯株躺昌休工授格蹈弄君嗓洲赠滤拘齐粥哩琅骚婴葵烯羹业食品酶学课件本第四章固定化酶食品酶学课件本第四章固定化酶
《食品酶学》PPT课件 (2)
最适pH值范围是5.0-6.0。pH4.0-9.0在20℃可以稳定24h
钙离子对β-淀粉酶有降低稳定性作用。
活性中心有巯基存在，巯基试剂对-氯汞苯甲酸和N-乙基 苹果酰胺处理酶或者氧化作用会使酶失活。
环状糊精和麦芽糖是竞争性抑制剂。
酸性环境，大豆比小麦、大麦的稳定。
热稳定性：甘薯最好。
精品医学
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5.1.3 葡萄糖淀粉酶
重要
精品医学
4
5.1 淀粉酶
• 底物：淀粉、糖原和多糖衍生物 • 分布：动物、植物、微生物 • 分类：a-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、
异淀粉酶
精品医学
5
• 5.1.1 α-淀粉酶
1、存在 动物---唾液、胰脏 植物---发芽大麦、玉米、稻米、高粱、谷子 微生物---枯草杆菌、芽孢杆菌、米曲霉、黑曲 霉、扩展青霉
第5章 糖 酶
精品医学
1
主要内容
•
5.1 淀粉酶
•
5.2 乳糖酶
•
5.3 纤微素酶
•
5.4 果胶酶
精品医学
2
• 糖酶的作用： 裂解多糖中将单糖结合在一起的化学键，使
多糖降解成为较小的分子；
催化糖单位结构上的重排，形成新的糖类化 合物。
精品医学
3
糖酶种类
• 淀粉酶 • 乳糖酶 • 纤维素酶 • 果胶酶等
和对热、酸或脲等变性因素的稳定性降低。
精品医学
8
4、α-淀粉酶的作用机制
• α-淀粉酶是内切酶型，随机作用于淀粉、糖原的α1,4-糖苷键，对α-1,6-糖苷键则不能水解。
• 水解直链淀粉时，先切开淀粉分子中间部分的α-1,4糖苷键，使长链淀粉很快地分解成短链的糊精，糊精再继 续水解，最后产物为α-麦芽糖和少量的葡萄糖。