【酶学】第五章第二节 乳糖酶

2 分类
（1）聚半乳糖醛酸酶（PG）：此类 能水解半乳糖醛酸中α-1,4键（优先 对甲酯含量低的水溶性果胶酸作 用），分两类。
a.内切PG（endo-PG）：从分子内部无规则的切断α-1， 4键，可使果胶或果胶酸的粘度迅速下降，这类酶在果 汁澄清中起主要作用。由于酶只能裂开和游离羧基相 邻的糖苷键，因此底物水解的速度和程度随它的酯化 程度增加而快速下降。最适pH4~5，霉菌中最多，植物 番茄中含量高。
酯化度大于7即为高酯化度
果胶类物质给食品工业中带来的难题
任何一种果汁都存在果胶 果蔬汁中：
•榨汁中粘度大、汁得率低，过滤难。 •进入饮料中造成混浊沉淀、透光率不 高。
一、 果胶酶分布与分类：果胶酶是指分解果 胶的多种酶的总称
1 分布
• 霉菌中含各种果胶酶，裂解酶； • 细菌中主要为聚半乳糖醛酸裂解酶； • 高等植物中主要是果胶酯酶和聚半乳糖醛 酸酶，不含果胶裂解酶。
2 在冰淇淋中应用
•如果冰淇淋中脱脂奶粉量超过12%，在 其贮藏和销售期间经过较大的温度变化， 便有乳糖析出。
•使50%乳糖分解，在冰箱中保存4个月， 乳糖也不会结晶。
•方法：乳糖酶先分解脱脂牛奶，再制造 冰淇淋。或直接将乳糖酶加到冰淇淋配 料中。
3 冷冻炼乳、浓缩乳清
• 乳糖结晶析出，会促使酪蛋白凝聚，不合食用。 • 在加工中添加25%～30%乳糖酶水解奶，不但可以防止结晶现象，
•柠檬3.0～4.0%，香蕉0.7～1.2%， •梨0.5～0.8%，苹果0.5～1.6%， •草莓0.6～0.7%。
果胶的种类
1.原果胶：未成熟果蔬中，不溶于水。 2.果胶酸：脱水半乳糖醛酸单位上的羧基 基本上是游离的（聚半乳糖醛酸），不 含甲酯（OCH3）。 3.果胶酯酸：含一定数量甲酯基团，果胶 酯酸包括果胶，果胶分子中75%左右的羧 基是甲酯化的。
还可以增加产品的甜度，减少蔗糖的用量。
4 制造酸奶
• 如果糖酶水解奶制造酸奶，可以缩短奶凝固的时间15%～20%， 由于乳酸菌生长快、菌数多，可延长酸奶的货架寿命；用于加工 奶酪时，不仅缩短奶酪的凝固时间，而且生产出的奶酪凝固坚实， 减少了奶酪澄清时造成的损失，降低了成本。
第三节 果胶酶
1. 果胶物质（主要成分脱水半乳糖醛酸）
步骤：取ONPG溶液2mL,在30 ℃水浴中预热 3min，加入乳糖酶液1mL，迅速混匀并立即计 时，在30 ℃反应10min，测定反应前后在 420nm波长下的光吸收率A420。
3 酶活力计算
• 酶活力（u）=A420*1000
四、 食品工业应用实例
1 低乳糖牛奶的生产工艺
• 虽然乳糖酶在37℃附近的活性最高，但牛奶在此温度下容易腐败 变质，因此可采取低温长时间水解的工艺。
果胶是一种高分子多糖化合物，作为细胞结构的一部分， 存在于几乎所有的植物中，它主要由半乳糖醛酸及其甲 酯缩合而成，此外还含有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖等。 果胶的基本结构是α-l-4-D半乳糖醛酸主链，鼠李糖单元 以（l-2）连接于还原端或以（l-4）连接于非还原端。 鼠李糖在果胶多糖的主链上引入了节点阿拉伯糖、半乳 糖或阿拉伯半乳聚糖再作为侧链以（l-4）连接于鼠李 糖上。
11.0
50
66.0 4.0
4.0
2 不同pH介质对乳糖酶活性的影响
• 细菌乳糖酶最适pH在7.0，霉菌乳糖酶最 适pH接近于5.0，酵母乳糖酶最适pH在6.0。 • 牛奶、脱脂牛奶、炼乳的pH对酵母乳糖酶 很适合；
• 乳清及其浓缩物的pH对霉菌乳糖酶很适合。
3激活剂
• 硫化物或亚硫酸盐可以提高乳糖分解速 度
三、乳糖酶活力测定方法
1 测定原理 邻硝基酚-β-D-半乳糖苷(ONPG)为易溶于水的无色化合物,β-D-半乳糖苷
酶催化ONPG水解生成邻硝基苯酚(ONP),ONP在中、碱性范围呈黄色, 在420nm有最大吸收峰。
2 测定方法 试剂：PH7.1，0.1mol/L磷酸缓冲液；邻硝基酚-
β-D-半乳糖苷(ONPG)溶液：称取ONPG40mL ，溶于100mL PH7.4的0.1mol/L磷酸缓冲液
体为糖则表现为转移，生成低聚半乳糖。
乳糖 H2O或糖 乳糖酶葡萄糖 半乳糖或聚半乳糖
二.影响乳糖酶作用因素
1 温度
温度（℃） 米曲霉 酵母乳 大肠杆菌乳
乳糖酶 糖酶
糖酶
10
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1.5
4.0
2.0
26
16.5 12.0
9.0
30
18.0 12.0
10.0
34
27.0 13.0
9.0
37
33.0 14.0
• 不能水解果胶酸
• (3)聚半乳糖醛酸裂解酶（PGL）：也称果胶酸裂解酶。解聚低甲氧基果 胶或果胶酸，产物为半乳糖醛酸二聚体，只能裂解贴近游离羧基的糖 苷键。pH8.0~9.5，Ca2+是绝对需要的。细菌中含量高。
• 较少应用于果汁生产，为什么？
• (4)果胶酯酶（PE）
• 霉菌果胶酯酶的最适pH一般在酸性范围， 它的热稳定性较低。细菌果胶酯酶的最适 pH在碱性范围（7.5~8.0）。商业霉菌果胶 酶制剂，含果胶酯酶、聚半乳糖醛酸酶、 果胶裂解酶。
第二节 乳糖酶
乳糖酶为β-半乳糖苷酶，可使乳糖分解成大 致等量的葡萄糖和半乳糖及少量聚半乳糖。 EC3．2．1．23 β-D半乳糖苷半乳糖水解酶
乳糖是一种二糖，溶解度低，20℃/15%溶解，甜度低，以蔗糖100， 则乳糖16，牛奶中乳糖占固形物30%。
炼乳、冰淇淋等乳制品，由于温度变化，常常有乳糖结晶析出， 呈颗粒状结构
生活在亚洲一些地区的居民，由于体内缺乏乳糖酶而不能代谢乳 糖，对牛奶有过敏性反应，出现腹泻。
一、乳糖酶催化的反应
水解过程至少包括3个步骤，最后一步表现为水解或转苷活性。步 骤如下：
① 酶十乳糖→酶-乳糖； ② 酶－乳糖→半乳糖基一酶+葡萄糖； ③ 半乳糖基－酶十受体→半乳糖基－受体+酶 第3步中若受体为水，则表现为水解，生成半乳糖和葡萄糖：若受
b.外切（exo-PG）：从分子末端逐个切断α-1，4键，生 成半乳糖醛酸，粘度下降不明显。pH5.0，钙激活。
(2)聚甲基半乳糖醛酸裂解酶
（PMGL）：即果胶裂解酶。
• 以随机方式解聚高度酯化的果胶，使溶液的粘度快速下降，果胶裂解 酶只能裂解贴近甲酯基的糖苷键，果胶裂解酶同底物的亲和力随底物 的酯化程度提高而增加。pH6.0，只有霉菌中有。