蛋白酶4.14

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表1 肌肉中可能与肌原纤维和结缔组织的死后削弱 有关的蛋白酶
蛋白酶 非溶酶体酶 钙激活酶 Ⅰ（μ 钙激活酶） 钙激活酶 Ⅱ（m 钙激活酶） 溶酶体酶 组织蛋白酶 B 组织蛋白酶 D 组织蛋白酶 H 组织蛋白酶 L 分类 半胱氨酸 半胱氨酸 半胱氨酸 天冬氨酸 半胱氨酸 半胱氨酸 活性pH范围 6.5-8.0 6.5-8.0 3.0-6.0 2.5-5.0 5.0-7.0 3.0-6.0
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木瓜蛋白酶
• 存在于木瓜的汁液中，分子量23900，是由212个
氨基酸残基组成的一条多肽链。至少有3个氨基酸
残基存在于酶的活性部位，它们是Cys25、
His159和Asp158。
• 当Cys25被氧化剂氧化或与重金属离子结合时，
酶活力被抑制，而还原剂半胱氨酸（或亚硫酸盐 ）或EDTA能恢复酶的活力。
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3.1 概述
水解蛋白质中肽键的酶。 水解类型：
• 外切蛋白酶---从肽链的任意一端切下单个的氨基酸。
蛋白质被分解为单个的氨基酸。
• 内切蛋白酶---与蛋白质内部的肽键反应，水解蛋白质
为多肽类或肽类。
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3.1.1 地位
• 蛋白酶是食品工业中最 重要的一类酶。 • 应用广泛，如干酪生产、 肉类嫩化、植物蛋白质 改性等大量使用。
热鲜肉→肉的尸僵→解僵成熟→自体酶解→腐败 变质 动物刚屠宰后，肉温还没有散失，柔软具有较小 弹性，这种处于生鲜状态的肉称作热鲜肉。 肌肉宰后：尸僵→成熟→腐败
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尸僵的定义：
屠宰后的肉尸（胴体）经过一定时间，肉的伸 展性逐渐消失，由弛缓变为紧张，无光泽，关 节不活动，呈现僵硬状态，叫作尸僵。 尸僵的肉硬度大，加热时不易煮熟，有粗糙感， 肉汁流失多，缺乏风味，不具备可食肉的特征。 这样的肉从相对意义上讲不适于加工和烹调。
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四、X和Y的性质要求
• 肽链内切酶： X和Y必须继续衍生出去， X可以是酰 基或氨基酸残基，Y可以是酰胺基或酯基或氨基酸残 基。
• 肽链端解酶：X和Y分别是-H或-OH
– 羧肽酶：要求Y是-OH，X不是-H时，才表现出高的活力。
– 氨肽酶：要求X是-H， 并优先选择Y不是-OH。
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五、对肽键的要求
豆浆和鸡蛋 ?
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3.2.5 影响动物食品品质的内源蛋白酶
一、肌肉组织蛋白酶
组织蛋白酶存在于动物组织细胞的溶酶体内； 当动物死亡之后，随组织的破坏和pH的降低， 其被激活，可将肌肉蛋白质水解成游离氨基酸， 使肌肉产生优良的肉香风味； 对肌肉成熟过程具有决定性的影响。
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肉的成熟
肌肉宰后会发生一系列变化，使muscle→meat
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（一）、钙离子激活中性蛋白酶
• 钙蛋白酶是一种降解蛋白的酶，主要是对肌肉各 种蛋白的降解。calpain把肌原纤维中的蛋白进行 降解，故而肌纤维被降解，骨骼肌的剪切力降低 ，肉的嫩度提高，是对肉的成熟嫩化起重要作用 的一种倚赖钙离子的蛋白酶。 • calpain活性受肌细胞中钙离子的浓度影响，钙离 子可以激活此蛋白，根据激活此种蛋白所需的钙 离子浓度calpain分为u-calpain（微摩尔级）和mcalpain（毫摩尔级）。
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• 重要
二、最适作用条件
• 酸性蛋白酶： pH1~3 胃蛋白酶、凝乳酶和许多霉菌蛋白酶 • 中性蛋白酶： pH6~8 胰蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、
无花果蛋白酶、细菌性中性蛋白酶
• 碱性蛋白酶： pH9~11 枯草芽孢杆菌蛋白酶
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• 重要
三、作用模式分类
• 肽链端解酶：从肽链的一个末端开始将氨基酸 水解下来。 • 羧肽酶：从肽链的羧基末端开始。
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3.2.3 金属蛋白酶
—羧肽酶
• 羧肽酶（羧肽酶A和羧肽酶B）
– 作用机制：相似； – 底物特异性：要求底物的C-末端氨基酸的羧 基必须是游离的。
羧肽酶A：只能作用于C-末端氨基酸残基除精 氨酸、赖氨酸、脯氨酸、羟脯氨酸以外的肽。 羧肽酶B：要求肽的C-末端氨基酸残基必须是 精氨酸或赖氨酸。 27
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3.2.2 酸性蛋白酶—凝乳蛋白酶
• 酸性蛋白酶是指蛋白酶具有较低的最适 pH，而不是指酸性基团存在于酶的活性 部位。酶的活性部位含有一个或更多的 羧基。 • 有胃蛋白酶、凝乳酶
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• 凝乳酶是存在于哺乳期小牛（雏牛）第 四胃中的蛋白酶，以无活性的酶原形式 被分泌出来。随着小牛的长大，由摄取 母乳改变成青草和谷物时，凝乳酶的数 量下降，而胃蛋白酶的数量增加。 • 凝乳酶从无活性酶原转变成活性酶时经 受了部分水解，分子量从36000下降到 31000，pH5时酶原主要通过自身催化作 用激活，而在pH2时，激活过程进行得 非常快。
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肉的成熟定义：
尸僵持续一定时间后，即开始缓解，肉的硬度 降低，保水性有所恢复，使肉变得柔嫩多汁， 具有良好的风味，最适于加工食用，这个变化 过程即为肉的成熟。肉的成熟包括尸僵的解除 及在组织蛋白酶作用下进一步成熟的过程。 尸僵时肉的僵硬是肌纤维收缩的结果，可以认 为成熟时又恢复伸长而变为柔软。
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• 凝乳酶在pH5.5~6.5最稳定，在pH3.5~4.5 由于自我消化而失活。在中性和碱性范 围，无凝乳活力。 • 凝乳酶催化酪蛋白沉淀是干酪制造中非 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（CaCl20.01%）——成 型压榨——腌渍——发酵成熟——上色 挂蜡——成品
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2、巯基蛋白酶
活性部位含有一个或多个巯基。
抑制剂：氧化剂、烷基化剂和重金属离子。
激活剂：还原剂、金属螯合剂等。
植物蛋白酶和一些微生物蛋白酶属于此类。
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3、金属蛋白酶 活性中心：含有镁、锌、锰、钴、铁、汞、镉、铜 或镍等金属离子。
在EDTA溶液中透析可以分离出金属离子，但酶活
性损失。 抑制剂：氰化物
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—对UHT乳的影响（凝胶现象）
① 乳蛋白的水解：纤维蛋白酶系和微生物蛋白酶是引起 乳蛋白水解的主要因素。由于这些蛋白酶具有很强的 耐热性，所以在UHT乳贮存一段时间后，乳中尚存的 酶类水解乳蛋白，生成许多小的肽段；
② 生成的小肽段和其他成分发生一系列物理化学变化， 并发生聚集，最终形成凝胶。
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•
氨肽酶：从肽链的氨基末端开始。
• 肽链内切酶：从肽链的内部将肽链裂解。
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• 重要
四、活性部位的化学性质分类
1、丝氨酸蛋白酶
肽链内切酶
活性部位含有丝氨酸残基。
酶活性中心的必需基团：-OH
丝氨酸羟基抑制剂：DFP（二异丙基氟磷酸） 胰蛋白酶、胰凝乳酶、弹性蛋白酶和枯草杆菌蛋 白酶等都属于此类。
重要
3.3 蛋白酶在食品加工中的应用
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3.3.1 蛋白质的酶水解
一、蛋白酶来源
动物蛋白酶：胰蛋白酶、胃蛋白酶； 植物蛋白酶：木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶； 微生物蛋白酶：碱性蛋白酶、中性蛋白酶。
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二、水解物的水解度
（1）水解程度
水解后可溶性蛋白质的质量
水解程度（%）= 底物蛋白质的总量
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四、蛋白酶水解物的应用
*100
（2）水解度
DH（%）= h（1g蛋白质被裂解的肽键数目） *100 htot（1g底物蛋白质所含有的肽键数目）
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三、蛋白酶水解物的功能性质的变化
溶解性质：酶水解提高了原蛋白的溶解性； 乳化性质：当水解度低时，肽的分子量较大，能 增加乳化能力，当水解度较高时，分子量降低， 乳化能力下降； 起泡性质：在水解度较低或中等情况下，蛋白水 解物的起泡性增加； 黏度：和原蛋白比较，明显下降。
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3.1.2 存在
• 植物：菠萝、木瓜、无花果
• 动物：消化道---胃蛋白酶、胰凝乳酶、 羧肽酶、氨肽酶等 • 微生物：蛋白酶等
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3.1.3 催化反应机理
酶
反应体系中水的量很大时
反应中底物或者其他氨基酸的量很大时
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一、对R1和R2基团性质有要求
• 胰凝乳蛋白酶仅能水解：R1是酪氨酸、苯丙氨酸或
色氨酸残基的侧链的肽键。
• 胰蛋白酶仅能水解：R1是精氨酸或赖氨酸残基的侧
链的肽键。
• 胃蛋白酶和羧肽酶对R2基团有特异性要求，如果是 苯丙氨酸残基的侧链，水解速度最快。
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二、氨基酸的构型
蛋白酶的底物---蛋白质和多肽是由L-氨基 酸构成的。
三、底物分子的大小
一般没有要求。但酸性蛋白酶有严格要求。
• 羧肽酶通过作用于肽链的末端疏水氨基 酸，使其水解变成游离的氨基酸，从而 达到脱苦去苦的目的。
• 如果采取有控制的酶水解，使蛋白质的 水解反应停止在某一个阶段，使肽链具 有足够的长度将疏水性氨基酸埋藏在它 的结构的内部，就能减少水解蛋白质的 苦味。 ——蛋白质的限制性酶水解
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3.2.4 丝氨酸蛋白酶—胰蛋白酶
羧肽酶A、某些氨肽酶和细菌中性蛋白酶属于此类。
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4、羧基蛋白酶
活性中心：有2个羧基。
抑制剂：对-溴苯甲酰甲基溴或重氮试剂。
胃蛋白酶、凝乳酶和许多霉菌蛋白酶在酸性范围
内具有活性。最适pH在2~4。
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3.2 常见的蛋白酶
3.2.1 巯基蛋白酶—木瓜蛋白酶
有：木瓜蛋白酶、无花果蛋白酶、菠萝蛋白酶等； 专一性差； 最适pH：6-7.5； 良好的热稳定性。
3 蛋白酶
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主要内容
3.1 概述 3.2 常见的蛋白酶 3.3 蛋白酶在食品加工中的应用
重点：蛋白酶的分类与特性；肌肉组织蛋白酶 对肌肉嫩度的影响；碱性乳蛋白酶对乳品品质 的影响；水解度对蛋白质水解产物的影响；蛋 白质的限制性水解在食品加工中的应用。 难点：蛋白酶的完全水解和限制性水解在食品 加工中的应用。