食品化学酶优秀课件
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食品化学酶优秀课件
第一节 引论
一、酶对食品科学的重要性 控制着所有重要的生物大分子的合成、分解 食品加工的主要原料是生物材料, 生物材料
中含有大量的酶 酶的作用
有益的:皱胃酶、蛋白酶 有害的:果胶酶、脂酶 有效地使用和控制内源酶和外源酶
二、酶的本质
定义(1979年) 酶是具有催化性质的蛋白质,其催化性 质源自于它特有的激活能力。
目前 并非都是蛋白质
酶是生物催化剂
不参与反应,反应结束时保持不变 酶在物理和化学状态上的改变是可逆的
酶反应中包含可逆的中间络合物
酶被反复使用
酶的周转率(Turnover)
在酶被完全饱和条件下,单位时间内底物被每个 酶分子转变成产物的分子数。
大多数酶,1×104 s-1
少量的酶(昂贵)~大量的生物转化
酶具有特异性(Specificity)
酶作为催化剂的机制 Emil Fischer提出的“锁和钥匙”模式
钥匙
锁
特殊形状的活性部位~精确地立体互补 高度专一
Koshland的“诱导楔合” 模型
要点 • 底物诱导酶蛋
白几何形状的 改变 • 催化基团能精 确地定向和底 物结合到酶的 活性部位上去
A、B:催化基团 C:结合基团
(二)酶的隔离分布和与底物 的接近
在完整的细胞内,酶通过各种方式和底物隔 离 细胞器、细胞膜、细胞壁、内源酶抑制剂
组织解体使酶与底物接近 会导致食品的色泽、质构、风味、芳香和营
养质量上的改变 热处理、低温保藏和酶抑制剂的使用有助于
稳定产品质量
(三)酶在食品原料中的含量
不同食品原料所含酶的种类和数量不同 同一种酶在同一种食品原料中的含量还取
三、酶的命名
习惯命名
α-淀粉酶、纤维素酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白 酶、过氧化物酶或过氧化氢酶
商品名称 系统命名
4位数字组成的酶委员会编号(EC number)
酶的系统命名的原则
第一位数字(大类) 反应本质 1.氧化还原酶 电子转移
2.转移酶
基团转移
3.水解酶
水解
4.裂合酶
键裂开
5.异构酶
异构化
一、底物浓度
反应速度V和底物浓度[S]的关系非线性
酶“饱和”
酶反应
k1
k2
E+S
ES
E+P
k-1
E—— 游离状态酶
S—— 底物
ES —— 酶-底物络合物
P—— 反应产物
k—— 反应速度常数
1 Km 1 v vmax[s] vmax
Km :Michaelis 常数,米氏常数 Vmax:最大反应速度,所有的酶都以ES形式
6.连接酶
键形成
第二位数字(亚类) 第三位数字(亚-亚类)
供体中被氧化基团 受体的类型
的性质
被转移基团的性质 被转移的基团的进一步
描述
被水解的键的类型 底物的类型:糖苷、肽等
(酯键、肽键等)
被裂开的键:C-S、 被消去的基团
C-N 等
反应的类型
底物的类别、反应的类型
和手性的位置
被合成的键:C-C、 底物S1、底物S2、第三
决于 生物体的年龄(成熟度) 生长的环境条件
温度、水的供给、土壤、肥料
六、酶的纯化和测定
不是纯酶,含有杂酶和非酶组分 酶的分离纯化技术包括:
选择性沉淀 高浓度盐或有机溶剂
膜分离技术 柱层析技术
凝胶过滤色谱——分子大小 离子交换色谱——电荷密度 亲和色谱——特定基团的亲和力
选择生产酶制剂的微生物 产生的酶纯度高,价格低廉 常使用霉菌和细菌酶制剂
kat:
酶活力的SI单位,即Katal。
Katal的定义是每秒钟催化1mol底物发生转 变的酶量,即:1mol/s 。
换算关系
1 kat = 6×107 U kat=16.67 nkat
1 U = 1.667×10-8
第二节 影响酶活力的因素
内在因素 酶的浓度 底物的浓度
环境条件 pH 温度 水分活度 抑制剂
当[E]<<[S], 反应速度∝酶浓度
长时间范围内
初速度保持不 变,然后下降
初速度保持的 时间与酶的种 类有关
酶活下降的原因
产物的抑制作 用
酶失活
反应动力学
反应早期 [S]是一个常数 酶反应是零级反应
反应进行 [S]Байду номын сангаас降 反应遵循一级动力学
dp dt k 0
反应速度常数
酶回收再利用,降低成本 酶的固定化技术
酶活的测定
测定酶活力的方法 通过定量测定酶反应的产物或底物的变化进 行测定 通过定量测定酶反应底物中某一性质的变化, 如粘度来测定
酶活定义 在一定条件下,催化单位底物转变成产物所 需的酶量。
酶活单位
U:国际生物化学协会酶委员会定义:每分 钟催化1 mol底物发生转变的酶量即:1 mol/min。
C-O、C-N 等
底物(共底物)几乎总是
核苷三磷酸
例:聚半乳糖醛酸酶,EC 3.2.1.15 水解酶,糖苷键,O-糖苷
四、酶的辅助因子
酶在作用时需要有一个非蛋白质组分存在, 这个组分称为辅助因子
分类 金属离子 羧肽酶-Zn,激酶-Mg 有机化合物——B族维生素 辅酶(coenzyme)
五、在生物体中的酶
酶在原料的生长和成熟中起重要的作用 原料收获后酶仍然起作用 直至酶的底物被耗尽或酶变性 由于细胞结构的解体常使酶活力提高
果胶酶使番茄组织软化 多酚氧化酶使果蔬褐变
(一)酶的分布
不均匀的,定位化,区域化分布 一种酶往往仅存在于细胞的一类细胞器,
专门执行有限种类的酶催化反应 细胞核:核酸的生物合成和水解降解 线粒体: 与ATP有关的氧化还原酶 溶菌体和胰酶原颗粒 :水解酶 特定的器官含有特定种类的酶 胃肠道、口腔、小肠 植物的种子:水解酶
ddpt k1(SP)
S形或钟形
三、pH
pH影响酶活力的原因
pH影响酶分子上电荷的分布 取决于酶蛋白质的氨基酸侧链上可离解基
团的状态 可离解基团可能处于酶的活性部位,因此
影响酶与底物的结合和催化作用
V-pH曲线确定最适pH
采用酶反应的初速度 酶的pH 稳定范围 测定方法
存在,及酶被底物饱和
1/v
截距=1/vmax
斜率=Km/ vmax
vmax的意义 在最适条件和被底物饱和时的理论上的最 高酶活力
Km的意义
v=vmax/2时,Km=[S] 当酶反应速度达到最高反应速度一半时的
底物浓度
Km指示酶与底物的亲和力 较低Km,亲和力高,催化效率高
二、酶浓度
第一节 引论
一、酶对食品科学的重要性 控制着所有重要的生物大分子的合成、分解 食品加工的主要原料是生物材料, 生物材料
中含有大量的酶 酶的作用
有益的:皱胃酶、蛋白酶 有害的:果胶酶、脂酶 有效地使用和控制内源酶和外源酶
二、酶的本质
定义(1979年) 酶是具有催化性质的蛋白质,其催化性 质源自于它特有的激活能力。
目前 并非都是蛋白质
酶是生物催化剂
不参与反应,反应结束时保持不变 酶在物理和化学状态上的改变是可逆的
酶反应中包含可逆的中间络合物
酶被反复使用
酶的周转率(Turnover)
在酶被完全饱和条件下,单位时间内底物被每个 酶分子转变成产物的分子数。
大多数酶,1×104 s-1
少量的酶(昂贵)~大量的生物转化
酶具有特异性(Specificity)
酶作为催化剂的机制 Emil Fischer提出的“锁和钥匙”模式
钥匙
锁
特殊形状的活性部位~精确地立体互补 高度专一
Koshland的“诱导楔合” 模型
要点 • 底物诱导酶蛋
白几何形状的 改变 • 催化基团能精 确地定向和底 物结合到酶的 活性部位上去
A、B:催化基团 C:结合基团
(二)酶的隔离分布和与底物 的接近
在完整的细胞内,酶通过各种方式和底物隔 离 细胞器、细胞膜、细胞壁、内源酶抑制剂
组织解体使酶与底物接近 会导致食品的色泽、质构、风味、芳香和营
养质量上的改变 热处理、低温保藏和酶抑制剂的使用有助于
稳定产品质量
(三)酶在食品原料中的含量
不同食品原料所含酶的种类和数量不同 同一种酶在同一种食品原料中的含量还取
三、酶的命名
习惯命名
α-淀粉酶、纤维素酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白 酶、过氧化物酶或过氧化氢酶
商品名称 系统命名
4位数字组成的酶委员会编号(EC number)
酶的系统命名的原则
第一位数字(大类) 反应本质 1.氧化还原酶 电子转移
2.转移酶
基团转移
3.水解酶
水解
4.裂合酶
键裂开
5.异构酶
异构化
一、底物浓度
反应速度V和底物浓度[S]的关系非线性
酶“饱和”
酶反应
k1
k2
E+S
ES
E+P
k-1
E—— 游离状态酶
S—— 底物
ES —— 酶-底物络合物
P—— 反应产物
k—— 反应速度常数
1 Km 1 v vmax[s] vmax
Km :Michaelis 常数,米氏常数 Vmax:最大反应速度,所有的酶都以ES形式
6.连接酶
键形成
第二位数字(亚类) 第三位数字(亚-亚类)
供体中被氧化基团 受体的类型
的性质
被转移基团的性质 被转移的基团的进一步
描述
被水解的键的类型 底物的类型:糖苷、肽等
(酯键、肽键等)
被裂开的键:C-S、 被消去的基团
C-N 等
反应的类型
底物的类别、反应的类型
和手性的位置
被合成的键:C-C、 底物S1、底物S2、第三
决于 生物体的年龄(成熟度) 生长的环境条件
温度、水的供给、土壤、肥料
六、酶的纯化和测定
不是纯酶,含有杂酶和非酶组分 酶的分离纯化技术包括:
选择性沉淀 高浓度盐或有机溶剂
膜分离技术 柱层析技术
凝胶过滤色谱——分子大小 离子交换色谱——电荷密度 亲和色谱——特定基团的亲和力
选择生产酶制剂的微生物 产生的酶纯度高,价格低廉 常使用霉菌和细菌酶制剂
kat:
酶活力的SI单位,即Katal。
Katal的定义是每秒钟催化1mol底物发生转 变的酶量,即:1mol/s 。
换算关系
1 kat = 6×107 U kat=16.67 nkat
1 U = 1.667×10-8
第二节 影响酶活力的因素
内在因素 酶的浓度 底物的浓度
环境条件 pH 温度 水分活度 抑制剂
当[E]<<[S], 反应速度∝酶浓度
长时间范围内
初速度保持不 变,然后下降
初速度保持的 时间与酶的种 类有关
酶活下降的原因
产物的抑制作 用
酶失活
反应动力学
反应早期 [S]是一个常数 酶反应是零级反应
反应进行 [S]Байду номын сангаас降 反应遵循一级动力学
dp dt k 0
反应速度常数
酶回收再利用,降低成本 酶的固定化技术
酶活的测定
测定酶活力的方法 通过定量测定酶反应的产物或底物的变化进 行测定 通过定量测定酶反应底物中某一性质的变化, 如粘度来测定
酶活定义 在一定条件下,催化单位底物转变成产物所 需的酶量。
酶活单位
U:国际生物化学协会酶委员会定义:每分 钟催化1 mol底物发生转变的酶量即:1 mol/min。
C-O、C-N 等
底物(共底物)几乎总是
核苷三磷酸
例:聚半乳糖醛酸酶,EC 3.2.1.15 水解酶,糖苷键,O-糖苷
四、酶的辅助因子
酶在作用时需要有一个非蛋白质组分存在, 这个组分称为辅助因子
分类 金属离子 羧肽酶-Zn,激酶-Mg 有机化合物——B族维生素 辅酶(coenzyme)
五、在生物体中的酶
酶在原料的生长和成熟中起重要的作用 原料收获后酶仍然起作用 直至酶的底物被耗尽或酶变性 由于细胞结构的解体常使酶活力提高
果胶酶使番茄组织软化 多酚氧化酶使果蔬褐变
(一)酶的分布
不均匀的,定位化,区域化分布 一种酶往往仅存在于细胞的一类细胞器,
专门执行有限种类的酶催化反应 细胞核:核酸的生物合成和水解降解 线粒体: 与ATP有关的氧化还原酶 溶菌体和胰酶原颗粒 :水解酶 特定的器官含有特定种类的酶 胃肠道、口腔、小肠 植物的种子:水解酶
ddpt k1(SP)
S形或钟形
三、pH
pH影响酶活力的原因
pH影响酶分子上电荷的分布 取决于酶蛋白质的氨基酸侧链上可离解基
团的状态 可离解基团可能处于酶的活性部位,因此
影响酶与底物的结合和催化作用
V-pH曲线确定最适pH
采用酶反应的初速度 酶的pH 稳定范围 测定方法
存在,及酶被底物饱和
1/v
截距=1/vmax
斜率=Km/ vmax
vmax的意义 在最适条件和被底物饱和时的理论上的最 高酶活力
Km的意义
v=vmax/2时,Km=[S] 当酶反应速度达到最高反应速度一半时的
底物浓度
Km指示酶与底物的亲和力 较低Km,亲和力高,催化效率高
二、酶浓度