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