吉林大学食品化学第6章酶课件PPT
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食品化学第六章-酶课件.ppt
（一）粘度 ❖ 冷冻中，90%以上的自由水被冻结 ❖ 未冻结相的粘度会显著提高 ❖ 酶和底物分子的移动性降低 ❖ 酶活力下降
2024/11/24
第二节
53
第二节
（二）压力
一般压力不致于高到使酶失活 几种处理方式相结合时，导致酶失活 ➢压力-高温处理 ➢压力-高剪切处理 高压灭酶
2024/11/24
改变，或者当底物存在时，结合的酶可能会解
吸。
2024/11/24
61
（二）共价连接
第三节
两种处理方法：
➢化学试剂和载体（聚丙烯酰胺、葡聚糖、纤维素、
硅胶等）通过化学反应使酶分子上游离的羧基或 氨基共价结合到载体上。
➢双官能试剂（如戊二醛）将酶分子连接起来。酶
分子通过双官能试剂彼此相连接，形成了共价键， 同时酶的以部分起着载体的作用。
教学目的与要求
了解酶的化学本质、分类、酶催化的机理和酶 的反应动力学；酶的固定化方法。
掌握影响酶活力的因素；固定化酶的特点。
掌握各种酶的作用特点，包括脂肪氧合酶、多 酚氧化酶、果胶酶、蛋白酶、淀粉酶、纤维素 酶、过氧化物酶等；哪些酶可作为食品质量的 指示剂。
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1
教学目的与要求
2024/11/24
7
第一节引论
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，1×104s-1 少量的酶（昂贵）～大量的生物转化
2024/11/24
8
第一节引论
酶具有专一性或特异性（specificity）
酶作为催化剂的机制不完全清楚
部位上去 酶的专一性或特异性可扩展到键的类型上。
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第二节
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第二节
（二）压力
一般压力不致于高到使酶失活 几种处理方式相结合时，导致酶失活 ➢压力-高温处理 ➢压力-高剪切处理 高压灭酶
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改变，或者当底物存在时，结合的酶可能会解
吸。
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（二）共价连接
第三节
两种处理方法：
➢化学试剂和载体（聚丙烯酰胺、葡聚糖、纤维素、
硅胶等）通过化学反应使酶分子上游离的羧基或 氨基共价结合到载体上。
➢双官能试剂（如戊二醛）将酶分子连接起来。酶
分子通过双官能试剂彼此相连接，形成了共价键， 同时酶的以部分起着载体的作用。
教学目的与要求
了解酶的化学本质、分类、酶催化的机理和酶 的反应动力学；酶的固定化方法。
掌握影响酶活力的因素；固定化酶的特点。
掌握各种酶的作用特点，包括脂肪氧合酶、多 酚氧化酶、果胶酶、蛋白酶、淀粉酶、纤维素 酶、过氧化物酶等；哪些酶可作为食品质量的 指示剂。
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教学目的与要求
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第一节引论
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，1×104s-1 少量的酶（昂贵）～大量的生物转化
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第一节引论
酶具有专一性或特异性（specificity）
酶作为催化剂的机制不完全清楚
部位上去 酶的专一性或特异性可扩展到键的类型上。
吉林大学食品化学第6章 酶
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]
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
6.2.1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
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
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”
酶的诱导楔合模型
能与水互溶的溶剂，在浓度超过5%～10%时， 一般能使酶失活
酶(生物化学)PPT课件
详细描述
酶的活性中心是酶分子中具有特定空间结构的区域，能够与底物特异结合，并 通过催化反应将其转化为产物。活性中心的氨基酸残基通常是高度保守的，对 酶的催化活性至关重要。
酶的专一性
总结词
酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应的性质 。
详细描述
酶的专一性是酶的重要特性之一，它决定了酶在生物体内的 功能。一种酶通常只能催化一种或一类化学反应，这是因为 酶的活性中心具有特定的空间结构和化学环境，只能够与特 定的底物结合并催化相应的反应。
食品保鲜
酶可用于食品保鲜，如抑制果蔬 中酶的活性，延缓成熟和腐烂过 程；也可用于食品中农药残留的
降解。
功能性食品开发
酶可用于开发功能性食品，如通 过酶促反应生产低糖、低脂或高
纤维食品。
酶在环保领域的应用
有毒有害物质降解
酶可用于降解有毒有害物质，如重金属离子、有机溶剂和农药等， 降低其对环境和生物体的危害。
的诊断。
药物生产
酶可用于药物的生产和制造过程中， 如抗生素、激素和蛋白质药物等， 通过酶促反应提高生产效率和纯度。
生物治疗
酶在某些生物治疗过程中起到关键 作用，如基因疗法和细胞疗法中， 酶可促进特定基因的表达或改变细 胞代谢。
酶在食品工业中的应用
食品加工
酶在食品加工过程中起到重要作 用，如淀粉的改性、蛋白质的水 解和油脂的加工等，可改善食品 的口感、营养价值和加工性能。
计算机辅助设计
计算机辅助设计是一种利用计算 机模拟技术来预测和优化酶性能
的方法。
通过计算机模拟，可以预测酶的 催化机制、反应路径和动力学行
为，从而指导酶的优化设计。
计算机辅助设计与其他技术结合， 如量子化学计算和分子动力学模 拟，可进一步提高酶优化效率。
酶的活性中心是酶分子中具有特定空间结构的区域，能够与底物特异结合，并 通过催化反应将其转化为产物。活性中心的氨基酸残基通常是高度保守的，对 酶的催化活性至关重要。
酶的专一性
总结词
酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应的性质 。
详细描述
酶的专一性是酶的重要特性之一，它决定了酶在生物体内的 功能。一种酶通常只能催化一种或一类化学反应，这是因为 酶的活性中心具有特定的空间结构和化学环境，只能够与特 定的底物结合并催化相应的反应。
食品保鲜
酶可用于食品保鲜，如抑制果蔬 中酶的活性，延缓成熟和腐烂过 程；也可用于食品中农药残留的
降解。
功能性食品开发
酶可用于开发功能性食品，如通 过酶促反应生产低糖、低脂或高
纤维食品。
酶在环保领域的应用
有毒有害物质降解
酶可用于降解有毒有害物质，如重金属离子、有机溶剂和农药等， 降低其对环境和生物体的危害。
的诊断。
药物生产
酶可用于药物的生产和制造过程中， 如抗生素、激素和蛋白质药物等， 通过酶促反应提高生产效率和纯度。
生物治疗
酶在某些生物治疗过程中起到关键 作用，如基因疗法和细胞疗法中， 酶可促进特定基因的表达或改变细 胞代谢。
酶在食品工业中的应用
食品加工
酶在食品加工过程中起到重要作 用，如淀粉的改性、蛋白质的水 解和油脂的加工等，可改善食品 的口感、营养价值和加工性能。
计算机辅助设计
计算机辅助设计是一种利用计算 机模拟技术来预测和优化酶性能
的方法。
通过计算机模拟，可以预测酶的 催化机制、反应路径和动力学行
为，从而指导酶的优化设计。
计算机辅助设计与其他技术结合， 如量子化学计算和分子动力学模 拟，可进一步提高酶优化效率。
酶的提取与分离纯化ppt课件
整理版课件
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4.干燥法
气流干燥 真空干燥 喷雾干燥 冷冻干燥
使细胞结合水分丧失，从而改变细胞的渗透性。当采用丙酮、 丁醇或缓冲液等对干燥细胞进行处理时，胞内物质就容易被 抽提出来。
气流干燥主要适用于酵母菌，一般在25-30℃的气流中吹干； 真空干燥多用于细菌。
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23
三、破碎率的测定与破碎技术的研究方向
整理版课件
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5.其他方法
1. X-press法
将浓缩的菌体悬浮液冷却至-25℃形成冰晶体，利用500MPa 以上的高压冲击，使冷冻细胞从高压阀小孔中挤出。细胞破 碎是由于冰晶体的磨损，使包埋在冰中的微生物变形而引起 的。
此法主要用于实验室，适应范围广、破碎率高、细胞碎片粉碎程度低及 活性保留率高等优点，但不适应于对冷冻敏感的生化物质。
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3. 反复冻结-融化法
将细胞放在低温下突然冷冻而在室温下缓慢融化，反复多 次而达到破壁作用。由于冷冻，一方面使细胞膜的疏水键 结构破裂，另一方面胞内水结晶，使细胞内外溶液浓度变 化，引起细胞膨胀而破裂。
适用于细胞壁较脆弱的菌体，破碎率较低，需反复多次，此外，在冻融 过程中可能引起某些蛋白质变性。
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化学渗透法优点：
对产物释放有一定的选择性，可使一些较小分子量的溶质 如多肽和小分子的酶蛋白透过，而核酸等大分子量的物质仍 滞留在胞内； 细胞外形完整，碎片少，浆液粘度低，易于固液分离和进 一步提取。
缺点： 通用性差；
时间长，效率低，一般胞内物质释放率不超过50%； 有些化学试剂有毒 。
整理版课件
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（2）EDTA螯合剂
处理G-细菌，对细胞外层膜有破坏作用。G-细菌的外层膜结 构通常靠二价阳离子Ca2+或Mg2+结合脂多糖和蛋白质来维持， 一旦EDTA将Ca2+或Mg2+螯合，大量的脂多糖分子将脱落， 使细胞壁外层膜出现洞穴。这些区域由内层膜的磷脂来填补， 从而导致内层膜通透性的增强。
---酶----生物化学ppt课件
四氢叶酸。
H
N NH
H2N
H
N
N
CH2 NH H
OH H
COOH
CH2
O
CH2
C NH CH COOH
四氢叶酸的主要作用是作为一碳基团，如-CH3, -CH2-, -CHO 等的载体，参与多种生物合成过程。
维生素B12和B12辅酶 维生素B12又称为钴胺素。维生素B12分子中与
Co+相连的CN基被5’-脱氧腺苷所取代，形成 维生素B12辅酶。 维生素B12辅酶的主要功能是作为变位酶的辅酶， 催化底物分子内基团(主要为甲基)的变位反应。
立体异构专一性：这类酶不能辨别底物不同的立体异构体，只对其中的某一种 构型起作用，而不催化其他异构体。包括旋光异构专一性和几何异构专一性。
易变敏感性：易受各种因素的影响，在活细胞内受到精密严格的调节控制。
二、酶的化学本质及结构功能特点
1.发展史
(1)酶是蛋白质: 1926年,James Summer由刀豆制出脲酶结晶确立酶是蛋白质的观
(2) 转移酶 Transferase
转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的 基团或原子转移到另一个底物的分子上。 例如， 谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。
CH3CHCOOH HOOCCH2CH2CCOOH
NH2
O
CH3CCOOH HOOCCH2CH2CHCOOH
O
NH2
3) 水解酶 Hydrolase
2.酶的组成
单成份酶：脲酶、蛋白酶、淀粉酶、核糖核酸
（简单蛋白质）
酶等。
酶
酶蛋白
（apoenzyme）
双成份酶
辅酶
（结合蛋白质） 辅因子 （coenzyme)
H
N NH
H2N
H
N
N
CH2 NH H
OH H
COOH
CH2
O
CH2
C NH CH COOH
四氢叶酸的主要作用是作为一碳基团，如-CH3, -CH2-, -CHO 等的载体，参与多种生物合成过程。
维生素B12和B12辅酶 维生素B12又称为钴胺素。维生素B12分子中与
Co+相连的CN基被5’-脱氧腺苷所取代，形成 维生素B12辅酶。 维生素B12辅酶的主要功能是作为变位酶的辅酶， 催化底物分子内基团(主要为甲基)的变位反应。
立体异构专一性：这类酶不能辨别底物不同的立体异构体，只对其中的某一种 构型起作用，而不催化其他异构体。包括旋光异构专一性和几何异构专一性。
易变敏感性：易受各种因素的影响，在活细胞内受到精密严格的调节控制。
二、酶的化学本质及结构功能特点
1.发展史
(1)酶是蛋白质: 1926年,James Summer由刀豆制出脲酶结晶确立酶是蛋白质的观
(2) 转移酶 Transferase
转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的 基团或原子转移到另一个底物的分子上。 例如， 谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。
CH3CHCOOH HOOCCH2CH2CCOOH
NH2
O
CH3CCOOH HOOCCH2CH2CHCOOH
O
NH2
3) 水解酶 Hydrolase
2.酶的组成
单成份酶：脲酶、蛋白酶、淀粉酶、核糖核酸
（简单蛋白质）
酶等。
酶
酶蛋白
（apoenzyme）
双成份酶
辅酶
（结合蛋白质） 辅因子 （coenzyme)
《食品中的酶》课件
在食品加工中的效果和效率。
酶在食品工业中的可持续发展
01
酶在绿色食品加工中的应用
利用酶法替代化学法，减少食品加工中的有害物质残留，提高食品的安
全性和品质。
02
酶在资源回收和环境保护中的应用
利用酶法处理废弃物和废水，实现资源回收和环境保护，促进食品工业
的可持续发展。
03
酶在新型食品开发中的应用
利用酶的特殊催化功能，开发新型食品和功能性食品，满足消费者对食
凝乳酶
用于生产奶酪，使牛奶凝结并分 离出乳清。
蛋白酶
可以改变牛奶中蛋白质的结构， 提高奶酪的质感和口感。
脂肪酶
可以水解牛奶中的脂肪，提高奶 酪的风味和口感。
酶在果汁加工中的应用
果胶酶
用于分解果肉中的果胶，提高果汁的出汁率。
纤维素酶
可以分解果肉中的纤维素，使果汁更加清澈。
氧化酶
可以氧化果汁中的某些成分，提高果汁的色泽和 风味。
可分为单体酶、寡聚酶和多聚酶等。
根据酶的作用性质分类
可分为氧化还原酶、水解酶、裂合酶 、异构酶和转移酶等。
02
酶在食品中的作用
酶与食品加工
酶在食品加工中具有重要作用，能够 催化食品中的化学反应，改善食品的 口感、色泽和质地。
酶还可以用于制作酶解食品，如酱油 、醋和味精等，通过酶解过程将大分 子物质转化为小分子物质，提高食品 的消化吸收率。
酶可以用于制作发酵食品，如酸奶、 面包和酒类等，通过发酵过程促进食 品中糖类、蛋白质等物质的分解和转 化。
酶在食品加工中还有助于去除杂质、 提高食品的纯度等。
酶与食品保鲜
酶可以用于延长食品的保鲜期，通过催化食品中的氧化反应，延缓食品的氧化变质 。
食品生物化学---第6章学习PPT教案
二、酶的催化特点
1．高效性
食品生物化学
2．高度专一性 3．反应条件温和 4．酶活性的可调控性
三、酶的化学本质与组成
1．酶的化学本质 酶的化学本质是蛋白质。不能说所有蛋白质都是酶，只是具有催化作用的蛋白质， 才称为酶。 一些核糖核酸物质也表现有一定的催化活性。如果仅仅把酶定义为生物催化剂， 则有催化活性的核糖核酸也应看成是酶。绝大多数酶是蛋白质,少数是核酶。
3．单体酶、寡聚酶和多酶复合体系
根据蛋白质结构上的特点，酶可分为三类 。
食品生物化学
（1）单体酶 只有一条多肽链的酶称为单体酶，它们不能解离为更小的单位。其 分子量为13,000～35,000。属于这类酶的为数不多，而且大多是促进底物发生水解反 应的酶，即水解酶，如溶菌酶、蛋白酶及核糖核酸酶等。
（2）寡聚酶 由几个或多个亚基组成的酶称为寡聚酶。寡聚酶中的亚基可以是相 同的，也可以是不同的。亚基间以非共价键结合，容易为酸、碱、高浓度的盐或其它 的变性剂分离。寡聚酶的分子量从35,000到几百万。如3-磷酸甘油醛脱氢酶等。
例如催化下述乳酸脱氢反应中的乳酸脱氢酶的系统命名为 L-乳酸：NAD氧化还原 酶，分类编号为EC1.1.1.27，其中EC为国际酶学委员会的缩写，前三个数字分别表示 所属大类、亚类、亚亚类，根据这三个标码可判断酶的催化类型和催化性质，第四个 数值则表示该酶在亚亚类中占有的位置，根据这四个数字可以确定具体的酶。
1．氧化还原酶类
催化氧化还原反应的酶称为氧化还原酶。此类酶中包括有脱氢酶、加氧酶、氧化 酶、还原酶、过氧化物酶等。催化反应通式为：
AH2 ＋ B
A ＋ BH2
例如乳酸脱氢酶催化乳酸氧化成丙酮酸。
食品生物化学
2．转移酶类
催化基团转移的酶称为转移酶。催化反应通式为：
1．高效性
食品生物化学
2．高度专一性 3．反应条件温和 4．酶活性的可调控性
三、酶的化学本质与组成
1．酶的化学本质 酶的化学本质是蛋白质。不能说所有蛋白质都是酶，只是具有催化作用的蛋白质， 才称为酶。 一些核糖核酸物质也表现有一定的催化活性。如果仅仅把酶定义为生物催化剂， 则有催化活性的核糖核酸也应看成是酶。绝大多数酶是蛋白质,少数是核酶。
3．单体酶、寡聚酶和多酶复合体系
根据蛋白质结构上的特点，酶可分为三类 。
食品生物化学
（1）单体酶 只有一条多肽链的酶称为单体酶，它们不能解离为更小的单位。其 分子量为13,000～35,000。属于这类酶的为数不多，而且大多是促进底物发生水解反 应的酶，即水解酶，如溶菌酶、蛋白酶及核糖核酸酶等。
（2）寡聚酶 由几个或多个亚基组成的酶称为寡聚酶。寡聚酶中的亚基可以是相 同的，也可以是不同的。亚基间以非共价键结合，容易为酸、碱、高浓度的盐或其它 的变性剂分离。寡聚酶的分子量从35,000到几百万。如3-磷酸甘油醛脱氢酶等。
例如催化下述乳酸脱氢反应中的乳酸脱氢酶的系统命名为 L-乳酸：NAD氧化还原 酶，分类编号为EC1.1.1.27，其中EC为国际酶学委员会的缩写，前三个数字分别表示 所属大类、亚类、亚亚类，根据这三个标码可判断酶的催化类型和催化性质，第四个 数值则表示该酶在亚亚类中占有的位置，根据这四个数字可以确定具体的酶。
1．氧化还原酶类
催化氧化还原反应的酶称为氧化还原酶。此类酶中包括有脱氢酶、加氧酶、氧化 酶、还原酶、过氧化物酶等。催化反应通式为：
AH2 ＋ B
A ＋ BH2
例如乳酸脱氢酶催化乳酸氧化成丙酮酸。
食品生物化学
2．转移酶类
催化基团转移的酶称为转移酶。催化反应通式为：
食品化学课件7酶
环境条件
• • • • pH 温度 水分活度 抑制剂
6.2 酶促褐变
褐变现象：水果和蔬菜，如苹果、香蕉、土豆等。当它们的组
织被碰伤、切开、削皮后放置在空气中颜色很快变暗。 酶促褐变 ：是在有氧的条件下，酚酶催化酚类物质形成醌及其聚 合物的反应过程。 酶促褐变作用机理：
植物组织中含有酚类物质，当细胞组织被破坏后，氧就大量侵
（2）酸处理法 多数酚酶最适PH＝6～7，PH < 3失活。 常用的酸有：柠檬酸、苹果酸、磷酸、抗坏血酸、混合酸。 柠檬酸可降低pH，还可络合酚酶辅基Cu2+，但单独用效果不大。 常与抗坏血酸、亚硫酸合用。 实践证明：0.5%柠檬酸 + 0.3%抗坏血酸效果好。 抗坏血酸还可使酚酶失活，且可耗氧。
钙离子激活中性蛋白酶
两种：CANPⅠ和CANPⅡ
• 都是二聚体 • 含有相同的较小亚基（MW=30,000）和较大的亚 基（MW=80,000，免疫性质不同）。
活性部位中含有半胱氨酸残基的巯基，被归 属于半胱氨酸（巯基）蛋白酶
CANPS的作用
CANP I 完全激活：50～100 µmol/L Ca2+ CANP II 的激活：1～2 mmol/L Ca2+ 肌肉中的活力是很低的 通过分裂特定的肌原纤维蛋白质影响肉的嫩化 同溶菌体蛋白酶协同作用 死后僵直的肌肉缓慢松弛，这样产生的肉具有良好 的质构
3）酶在肉蛋鱼类加工中的应用
肉类嫩化 老龄动物中的胶原蛋白因交联作用呈交链状、 网状，肉粗糙、坚韧，故需进行嫩化处理。主要 用到的酶有木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶和米曲蛋白 酶，可以水解胶原蛋白，使肌肉嫩化。 蛋白酶水解废弃的动物血、杂鱼、鱼刺鱼骨、 碎肉中的蛋白质，提取其中的可溶性蛋白，以供 食用或饲料，以及制取一些功能性多肽和氨基酸。 葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶除去禽蛋中的葡 萄糖，消除禽蛋干制时褐变的发生。
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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。
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：
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
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
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
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
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、
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
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
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
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
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
系统编号 四位编码（enzyme commission，EC) 葡萄糖氧化酶：EC 1.1.3.4
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
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
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）
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、
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
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
பைடு நூலகம்
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
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”
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。
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：
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
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
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
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
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、
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
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
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
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
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
系统编号 四位编码（enzyme commission，EC) 葡萄糖氧化酶：EC 1.1.3.4
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
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
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）
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、
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
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
பைடு நூலகம்
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
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”