吉林大学食品化学第6章酶课件PPT

6.4.4 与营养相关的酶
•酶缺乏 Enzyme Deficiencies •酶的水平被基因构成、年龄和饮食所控制
•婴儿和老年人的特殊食品 •老年人对食品的容耐性增加，可能与酶的生物合成的变化有 关
•毒物与抗营养成分 Toxicans and Antinutrients •过敏物质 allergenic substance 不利的酶
①底物浓度 ②酶的浓度 ③酸度 ④温度 ⑤水分活度 ⑥酶的激活剂 ⑦酶的抑制剂 ⑧其它因素：HEFP、高压
6.2.1底物浓度对催化能力的影响
Vmax/2 Sa Sb
vmax 底物浓度
米氏方程
E S k1 ES k2 E P
v

k2 1
E总
k 1
k1 S

k2 E总S S km
高压 HEFP 黏度 剪切 超声能量 离子辐射作用 溶剂
能与水互溶的溶剂，在浓度超过5%～10%时， 一般能使酶失活
6.3 酶在食品加工和保鲜中的应用
酶,从早期的酿造、发酵食品开始,至今已广泛应用到各种食品 上。 随着生物科技进展,不断研究、开发出新的酶制剂,已成为当今 新的食品原料开发、品质改良、工艺改造的重要环节。 在食品工业中广泛采用酶来改善食品的品质以及制造工艺,酶 作为一类食品添加剂,其品种不断增多。 与以前的化学催化剂相比,酶反应显得特别温和,这对避免食品 营养的损失是很有利的。
增加底物浓度可克服抑制剂的影响
非竞争性
同时生成ESI和EI 反竞争性
仅生成ESI
• 氰化物、硫化物和CO 与酶中金属离子形成稳定的络合物
如氰化物与含铁卟啉细胞色素氧 化酶结合
• 青霉素（penicillin） 与细菌糖肽转肽酶Ser-OH活性， 影响细胞壁合成。
6.2.8 影响酶活力的其他因素
144页，表6-2
6.3.1 氧化还原酶
葡萄糖氧化酶 减少褐变、除去氧气、护色增香，延长货架期
过氧化氢酶 分解过氧化物
脂肪氧化酶：漂白和改善面团的流变性 醛脱氢酶：除豆腥味（已醛→羧酸） 丁二醇脱氢酶：
6.3.2 水解酶
蛋白酶：溶解度增加，有利于消化吸收；苦味 焙烤食品、乳品、肉的嫩化、饮料的澄清、 生物活性肽

k2
ES
假设条件：[S] ＞＞[E] [P] →0 k2＜ ＜k-1
结论： vmax k2 E 总
v

v max S S km
米氏方程的LB重排
1 km 1
v vmax[S] vmax
1/v
米氏常数km： 酶与底物的亲 和力，较低的 值，亲和力高
v=vmax/2时， km=[S]
第6章 酶
6.1 酶的概述（化学本质、定义、特点） 6.2 影响酶活力的因素 6.3 酶在食品加工及保鲜中的应用 6.4 酶与食品质量的关系 6.5 固定化酶在食品工业中的应用
6.1酶的概述
酶是蛋白质 蛋白部分 非蛋白部分：辅助因子、辅酶
酶是催化剂 以周转数表示催化效率 当酶被饱和时，在1s（1min）内，1mol活性酶能催 化底物为产物的摩尔数 大多数水解酶周转数10～100/s；大多数氧化酶的周 转数为106～107 /s
系统编号 四位编码（enzyme commission，EC) 葡萄糖氧化酶：EC 1.1.3.4
ຫໍສະໝຸດ Baidu
同功酶
在同一个生物品种或组织中，可能存在着能催化 相同反应的不同的酶的形式
差别在于氨基酸顺序、三维结构、共价改性等 多酶体系
具有两种以上催化活力的那些酶，在分类中具有 多个位置
6.2 影响酶活力的因素
补 ： 重组DNA技术和基因工程
食品原材料 富含赖氨酶的谷类
控制内源酶 抑制聚半乳糖醛酸酶的基因表达，
食品中的特制酶 可以通过基因工程而改变的酶性质： 提高纯度、减少副反应 稳定性、最适pH值、底物特异性、效率、易 于固定化
脂肪氧合酶：必需脂肪酸含量降低、产生自由基 抗坏血酸氧化酶、硫胺素酶等 一般水解酶类有益 超氧化物歧化酶（SOD）
食品中天然存在的抑制剂
蛋白酶抑制剂 α-淀粉酶抑制剂 转化酶抑制剂 化学法制作的抑制剂
酶作为加工助剂和配料
利用酶的作用可以使食品和功能性质产生关键的变 化，除去毒物和产生新的配料
酶的诱导楔合模型
要求酶的构象适应性
酶的 诱导楔合与 专一性
酶的分类
氧化还原酶 转移酶 水解酶 裂合酶 异构酶 连接酶（合成酶）
酶的命名
推荐名： 底物名称+催化反应类型+酶
系统命名： 底物+酶作用基团+催化反应类型 如：葡萄糖氧化酶 β-D-Glu，氧1-氧化还原酶
补： 食品废料处理中的酶
淀粉酶 纤维素酶 半纤维素酶和戊聚糖酶 蛋白酶 脂肪酶
补 食品分析中的酶
酶具有高度灵敏性和专一性 通常采用的方法
测定酶度物浓度的变化 食品分析中的固定化酶
可反复作用，简便快速 充分热烫和巴氏杀菌的指示剂（E-book: p519
table 30) 充分热烫果蔬中：过氧化物酶
叶绿素酶 最适温度60～82.2℃
多酚氧化酶 弊：褐变、营养损失、风味变化 利：
6.4.2 对质构的影响
果胶酶 纤维素酶 淀粉酶：水解酶，有三类 表6-4 蛋白酶：如谷氨酰胺转氨酶（154页）、菠萝蛋白
酶、木瓜蛋白酶、组织蛋白酶等
6.4.3 与风味相关的酶
产生食品风味和香气的物质是无数的，难以确定这 些化合物关键性的结合，所以难以鉴定决定食品风 味物质中的酶 过氧化物酶：产生自由基，热稳定性好 如豆腥味、玉米中的不良风味：脂肪氧合酶 柚皮苷及其酶 脂肪酶、葡萄糖苷酶、
1/vmax
-1/km
1/[S]
6.2.2 酸度对酶活力的影响
每种酶都有其最适pH 范围 影响底物的离子化和 反应的平衡位置 影响酶的活性部位中 质子移变基团的离子 化状态
6.2.3 温度对酶催化反应的影响
Q10值： 2～3
热变性导致 酶的失活
6.2.4 水分活度对酶活力的影响
在磨碎的燕麦粒中 的脂酶，在水分含 量为23％和30℃ 的条件下开始失活；
而当水分含量降为 10%时， 直至温度提高到 60℃时，脂酶才开 始失活
6.2.5 酶浓度对催化速度的影响
酶活力的测定方法
在一定条件下，酶与底物反应一段时间后，测定 反应液中产物和底物的变化量
产物浓度
有激活剂
E1 E2
淀粉酶（α-、β-）、葡萄糖淀粉酶、支链淀粉酶 啤酒、糕点
维素酶和半纤维素酶 葡萄糖硫苷酶：芥末油 果胶酶：提高果汁得率及澄清果汁 脂肪酶：增强风味 溶菌酶：水解细菌细胞壁肽聚糖的β-1,4糖苷键
6.3.3 异构酶
葡萄糖异构酶 葡萄糖→果糖
6.3.4 转移酶
谷氨酸-γ-谷氨酰转移酶（TGase） 主要功能是参与体内蛋白质代谢，来源广泛 使蛋白质分子内和分子间发生交联，分子量变大， 生成网络状的超大蛋白质分子，能有效改善蛋白 质胶凝性质，从而改善食品的品质、口味、提高 食品的强度和稳定性。 用于动物性食品的加工
水分活度对酶有两方面的影响： ①影响稳定性 低水分活度，酶制剂保藏过程中能保持最高的 稳定性； 在较低水分活度下酶蛋白变性速度会显着地减 缓，而且能有效地防止微生物的生长． ②影响催化活性 低水分活度下，酶的催化活性较低。因此，在 加工中改变食品的水分活度可以控制不期望的 酶的活力．
水分活度对酶的热稳定性的影响
酶催化具有特异性
酶的重要性
特点： 催化作用专一性强 催化效率高 反应条件温和
重要性： 食品原料中包含广泛的内源酶
酶工程的主要内容： 酶的发酵生产、酶的分离纯化、固定化酶技术、酶 反应动力学、酶的应用等
酶能降低反应的活化能
酶的催化反应
酶催化反应的“锁匙模型”
6.4 酶对食品质量的影响
颜色 肉是红色，蔬菜水果以“绿色”判断质量
质构 果蔬取决于碳水化合物 动物组织和高蛋白植物食品取决于蛋白酶
风味和香气 营养质量
6.4.1 对颜色的影响
脂肪氧合酶：亚油酸：氧 氧化还原酶；EC1.13.11.12 弊：产生自由基、氧化脂类色素、必需脂肪酸含量降低 利：面粉漂白、
确定酶的活性部位及靠近酶活性部位的反应基团
• 氰化物、硫化物和CO 与酶中金属离子形成稳定的络合物
如氰化物与含铁卟啉细胞色素氧化酶结合
• 青霉素（penicillin） 与细菌糖肽转肽酶Ser-OH活性， 影响细胞壁合成。
可逆抑制
竞争性
ES不与I结合、EI也不与S结合
最大速度不受I的影响
底物不足或有 抑制剂
时间
6.2.6 激活剂对酶反应速率的影响
①无机离子 阳离子 K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Zn2+等 阴离子 Cl -、Br -等
②中等大小的有机分子 ③某些激酶
6.2.7 抑制剂的影响
任何能降低酶催化反应速度的物质 不可逆抑制
能与酶反应生成稳定共价键 E＋I → EI 应用：
酶的高度特异性，能在低温下（25-45℃）作用和 不产生副反应
较粗的酶制剂成本较低 P414;E p501 table 7.15,7.16,7.17,-7.22
6.5食品加工中的固定化酶
优点 使酶能重复使用，在反应结束时得到不含酶的产 物 降低成本
方法 共价结合 物理截留在凝胶中 吸附 分子间交联 半透膜（微胶囊）