6.蛋白酶

•
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。
五、蛋白酶作为食品添加剂的应用
• 1、作为肉类嫩化剂 • 用于肉类嫩化剂的蛋白酶必须具有较高的耐热性。因为嫩
化剂的作用主要发生在当肉类被烧煮，温度逐渐升高，而酶
（3）水解蛋白质或多肽酯键的酶
（4）水解蛋白质或多肽酰胺键的酶
2、根据来源分类
（1）植物：菠萝蛋白酶 、木瓜蛋白酶 、无花
果蛋白酶
（2）动物：胃蛋白酶、凝乳酶（胃）、胰蛋
白酶
（3）微生物：1398枯草杆菌蛋白酶、3942栖
土曲霉蛋白酶、放线菌蛋白酶
3、最适作用条件
• 酸性蛋白酶： pH2.5-5.0 胃蛋白酶、凝乳酶和许多
尚未失活之前的这个阶段。 • 烧煮导致肉类结缔组织中胶原蛋白质和弹性蛋白质变性， 而蛋白酶较易作用于变性的胶原蛋白质和弹性蛋白质。木瓜 蛋白酶在60~65度时使胶原蛋白质增溶的速度最快。
• 2、去除绿茶饮料浑浊 浑浊物质主要是由蛋白质（15~65%）和多酚 类化合物（10~35%），通称茶乳酪，是绿茶饮料 生产中的关键，添加木瓜蛋白酶除去绿茶浸提液
羧肽酶：要求Y是-OH，特异性表现在R2侧链结构的要求上， 在X不是-H时，才表现出高的活力。 氨肽酶：要求X是-H， 并不优先选择Y不是-OH的底物，特 异性表现在R1侧链结构的要求上。
•
5、对肽键的要求
• 多数蛋白酶不仅能水解肽键，还能作用于酰胺 （-CONH2）、酯（-COOR）、硫羟酸酯（-
4、 丝氨酸蛋白酶
共性与特性： • 主要有胰蛋白酶、α-凝乳蛋白酶和弹性蛋白酶 等。 • 共同特征：内切酶，活性中心含有丝氨酸残基， 此外活性中心还有咪唑基和羧基，并且在一些 蛋白酶活性中心部分的氨基酸连接顺序相似。
（1）α-胰凝乳蛋白酶
由3条多肽链组成，以2个链间二硫键连接在一起。 还含有3个链内二硫键，分子量25000左右。
• 一个是蛋白水解活性中心，表现出广谱 蛋白水解活性
5、巯基蛋白酶
• 木瓜蛋白酶其酶活性部位中含有巯基，属巯基蛋 白酶。 • 木瓜蛋白酶存在于木瓜汁液中，分子量23900， 至少有3个氨基酸残基存在于酶的活性部位，它 们是Cys25（半胱）、His159（组）和Asp158 （天冬）。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。还原剂 作用：从-S-S-——-SH，EDTA螯合重金属离子。
一、 蛋白酶的特异性要求
1、对R1和R2基团性质有特异性要求
• 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。
2、氨基酸的构型
• （2）氨肽酶
• 亮氨酸氨肽酶，有较宽广的底物特异性
• 首先发现它能水解N-末端氨基酸是亮氨酸的二 肽或三肽。还能水解许多N-末端氨基酸的酰胺、 酯和肽 • 最适pH在8左右。
四、蛋白酶水解蛋白质的苦味来源
• • 蛋白质中的疏水性氨基酸是导致蛋白质经水解 后产生苦肽的重要原因。 当蛋白质处于天然状态时，这些氨基酸埋藏在 蛋白质结构的内部，因而对蛋白质的味道不会产生 明显的影响。在酶水解过程中，小肽的数量将增加， 从而暴露了这些疏水性氨基酸，当它们同味蕾相作 用时就产生了苦味。
应用：
皮毛软化，啤酒、果酒澄清，动、植物 蛋白质水解营养液，羊毛染色，废胶片回收， 饲料添加等。
2、碱性蛋白酶
枯草芽孢杆菌的丝氨酸蛋白酶研究最为深入和广泛。
应用：
皮革脱毛、丝绸脱胶、加酶洗涤剂、加酶洗衣粉
有效温度范围：20~65 ℃
最适作用温度：40~50℃
有效pH范围：7~11 Zn 2+ 抑制。
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、烷化剂和重金属离子。
植物蛋白酶和某些链球菌蛋白酶属于此类。
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，使
酶失活。 抑制剂：氰化物 羧肽酶A、某些氨肽酶和细菌蛋白酶属于此类。
分子量：20000-34000 等电点高：8-9
最适作用pH：9.5~10.5
金属离子：可被Ca 2+激活，Hg 2+、 Ag + 、Cu 2+ 、
3、中性蛋白酶
最早用于工业生产的蛋白酶。
大多数微生物中性蛋白酶是金属酶，一部 分酶蛋白总含有一原子锌，分子量为 35000-40000，等电点8-9。 最不稳定，易自溶。 最适温度：50 ℃左右。
第六章 蛋白酶
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。
存在
• 广泛
• 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：细菌、霉菌、酵母、放线菌。
蛋白酶
水解蛋白质中肽键。
• 常见的金属蛋白酶
• （1）羧肽酶 • 牛体内，羧肽酶以酶原形式从胰脏中分泌出来， 由三个多肽链组成，在胰蛋白酶的作用下，酶原 转化为羧肽酶。 • 羧肽酶A和B的催化作用机制相同，但专一性有很 大差异，A要求碳端氨基酸是除了精氨酸、赖氨 酸或羟脯氨酸以外的氨基酸，而B要求碳端氨基 酸为精氨酸或赖氨酸。
牛胰脏可产生两种没有活性的胰凝乳蛋白酶酶原A 和B，氨基酸组成不同，等电点为8.5和4.5，当转 变为活性酶时，物理性质仍有差别，但特异性相 同。 最适pH为7~9
（2）胰蛋白酶
• 是消化系统中重要的蛋白质消化酶，在机体内不仅 可以自激活，还要激活其他的蛋白酶。
• 来自不同动物的胰蛋白酶氨基酸数目和顺序有差异， 但活性中心均有丝氨酸，均由一条单肽链组成，并且 作用机制相同。 • 胰蛋白酶的最适pH为7~9，较高时自我催化分解。钙 离子有保护和激活作用。
4、羧基蛋白酶（酸性蛋白酶）
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。
三、 常用蛋白酶及其特性
1、酸性蛋白酶
羧基蛋白酶，活性中心含有2个天冬氨酸残基 最适pH：2.5~5.0 最适作用温度：45~75 ℃。 分子量：30000-40000 等电点低：3-5
热稳定性：pH2.0~4.0，40℃以下比较稳定，超过 50 ℃酶活力损失较严重，60 ℃以上很快失活。
pH稳定性： pH2.0~6.0稳定，超此范围失活严重。
金属离子稳定性：可被Mn 2+ 、Ca 2+ 、Mg 2+激活，
Cu 2+ 、Hg 2+ 、Al 3+抑制。
抑制剂：对-溴苯甲酰甲基溴或重氮试剂。
（3）弹性蛋白酶
• 肽链内切酶，专一性的水解不溶性的弹性蛋白
• 动物胰脏中提纯的弹性蛋白酶由240个氨基酸 残基组成，分子量25000，等电点9.5，最适pH 为8.1-8.9。是一种单体酶，无辅酶，不含辅基 和金属离子。
• 弹性蛋白酶至少有两个活性中心
• 一个是水解活性中心，使弹性蛋白某些 键断裂，弹性蛋白结构松弛，亲水基团 大量暴露出来而溶于水；
最适pH：7-8
• 热稳定性：pH7.0~8.0，37℃以下比较稳定，作用 2h酶活保存80%，超过45 ℃酶活力不稳定，60 ℃ 以上很快失活。
• pH稳定性： pH6~7稳定，低于5.0或高于9.0很快失
活。
• 金属离子稳定性：可被Mn 2+ 、Ca 2+ 、Mg 2+激活，
Cu 2+ 、Hg 2+ 、Al 3+抑制。
霉菌蛋白酶
• 中性蛋白酶： pH7~8 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（枯
草芽孢杆菌产生的） • 碱性蛋白酶： pH9~11 枯草芽孢杆菌蛋白酶
4、根据活性中心分类
（1）、丝氨酸蛋白酶
活性部位含有丝氨酸残基。
丝氨酸羟基抑制剂：DFP（二异丙基氟磷酸） 肽链内切酶。 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。
蛋白酶的底物---蛋白质和多肽是由L-氨基酸பைடு நூலகம்构成的。
3、底物分子的大小
一般没有要求。但酸性蛋白酶有严格要求。
4、X和Y的性质要求
• X、Y可以分别是-H、-OH，也可以继续衍生出去。
• 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 •
中的蛋白质，对稳定绿茶饮料十分有利。
谢 谢！
COSR）和异羟污酸（-CONHOH）等。
• 胃蛋白酶和其它一些酸性蛋白酶对水解键有较 高识别能力。如肽键→酯键，即使R2满足要求 也不能作为底物。
二、 蛋白酶的分类
1、根据水解蛋白质的方式分类
（1）肽链内切酶：与蛋白质内部的肽键反应，水解蛋白质为多 肽类或肽类。
（2）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。 氨肽酶：从肽链的氨基末端开始。
• 木瓜蛋白酶在pH5时，有良好稳定性，如pH<3 或>11时酶很快失活，最适pH随底物改变。
• 木瓜蛋白酶具有较高的耐热性，酶液在pH7和 70度下加热30分钟，而使牛乳凝结的活力仅下 降20%。 • 木瓜蛋白酶对酯和酰胺类底物表现出很高的活 力。
6、金属蛋白酶
• 这类蛋白酶为肽链端切酶。金属蛋白酶中的金属 离子大多是二价金属离子，这些金属离子是否发 挥相似的作用还不清楚，酶活性均能被金属螯合 剂所抑制。