第八章 酶的应用

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肝炎等肝病、心肌梗塞等,活力升高
谷丙转氨酶
谷草转氨酶
肝病、心肌梗塞等,活力升高
2、 用酶测定体液中某些物质的变化诊断疾病 如利用葡萄糖氧化酶检测葡萄糖的含量,进行糖尿 病诊断:葡萄糖氧化酶(glucose oxidase,EC 1.1.3.4) 是一种催化葡萄糖与氧反应生成葡萄糖酸和双氧水。其 反应式如下:

3、食品灭菌保鲜
微生物的污染会引起食品的变质、腐败。防止微生物的污染是食品 保鲜的主要任务。杀灭微生物污染的方法很多,诸如加热、添加防腐剂
等,但这些方法可能引起食品品质的改变,防腐剂的添加还可能对人体
健康带来某些不良的影响。如果采用溶菌酶进行食品保鲜,则不但效果 好,而且不存在食品安全问题。


三、酶在蛋白质类食品生产方面的应用 1、氨基酸的生产
蛋白质在蛋白酶的催化作用下,可以完全水解生成20种氨基酸。其 中,苏氨酸、蛋氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、色氨酸、 组氨酸等8种氨基酸是人体内不能合成,要从食品中摄取的必需氨基酸, 具有重要的营养价值和生理功能。 蛋白质在加酶水解之前,一般可以采用加热处理方法,使其变性, 以利于酶的水解。在加酶水解过程中,要控制好温度、pH值等水解条 件,使蛋白质完全水解为各种氨基酸。水解完成后的20种氨基酸的混 合液,可以直接应用,也可以通过各种生化分离技术,将不同的氨基酸 分开,得到单一的氨基酸产品。 2、干酪的生产 干酪(cheese)又称为奶酪,是乳中的酪蛋白凝固而成的一种营养价 值高、容易消化吸收的食品。其主要成分是蛋白质和乳脂,还含有丰富 的维生素和少量无机盐。 干酪的生产可以采用乳酸菌发酵或通过加入凝乳蛋白酶的方法进行。
许多果蔬含有花青素,在不同的pH值条件下呈现不同的颜色,在 光照或高温下变为褐色,与金属离子反应则呈灰紫色,对果蔬制品的外 观质量有一定的影响。 为此,含花青素的果蔬制品如葡萄汁、草莓酱、桃子罐头、芹菜汁 等须经脱色处理。 如果采用一定浓度的花青素酶处理水果、蔬菜,可使花青素水解, 以防止变色,从而保证产品质量。 花青素酶是催化花青素水解生成在β-葡萄糖和它的配基的一种β-葡 萄糖苷酶(β-D-glucosidase,EC 3.2.1.21)。 花青素酶催化作用的最适pH值为4.0,最适作用温度为40℃,在 65℃以下稳定性好。 在实际应用过程中,只需要将果蔬制品加入一定浓度的花青素酶, 于40℃条件下保温20~30 min,即可达到脱色效果。

溶菌酶(1ysozyme,EC 3.2.1.17)是一种催化细菌细胞壁中的肽多
糖水解的水解酶。专一地作用于肽多糖分子中N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨 基葡萄糖之间的β-1,4糖苷键,从而破坏细菌的细胞壁,使细菌溶解死
亡。溶菌酶一般从蛋清中分离得到。
用溶菌酶处理食品,可以杀灭存在于食品中的细菌,以达到防腐保 鲜的效果。在干酪、水产品、啤酒、清酒、鲜奶、奶粉、奶油、生面条


三、酶在药物制造方面的应用
如:青霉素酰化酶(pennicillin acylase)是在半合成 抗生素的生产上有重要作用的一种酶。它可催化青霉素 或头孢霉素水解生成6-氨基青霉烷酸(6-APA)或7-氨基 头孢霉烷酸(7-ACA),又可催化酰基化反应,由6-APA 合成新型青霉素或由7-ACA合成新型头孢霉素。其化学 反应式如图所示。

3、酶在果酒生产中的应用


果酒是以各种果汁为原料,通过微生物发酵而成的含酒精饮料, 主要是指葡萄酒等。
葡萄酒以葡萄汁为原料酿造而成,含酒精10%~12%,根据颜色 的不同可以分为红葡萄酒和白葡萄酒两类。
在葡萄酒等果酒的生产过程中,已经广泛使用果胶酶和蛋白酶等酶 制剂。 果胶酶用于葡萄酒生产,除了在葡萄汁的压榨过程中应用,以利于 压榨和澄清,提高葡萄汁和葡萄酒的产量以外,还可以提高产品质量。 例如,使用果胶酶处理以后,葡萄中单宁的抽出率降低,使酿制的白葡 萄酒风味更佳;在红葡萄酒的酿制过程中,葡萄浆经过果胶酶处理后可 以提高色素的抽出率,还有助于葡萄酒的老熟,增加酒香。 在各种果酒的生产过程中,还可以通过添加蛋白酶,使酒中存在的 蛋白质水解,以防止出现蛋白质浑浊,使酒体清澈透明。
四、酶在果蔬类食品生产方面的应用
1、柑橘制品去除苦昧 柑橘果实制品,如柑橘罐头、橘子汁、橘子酱等,由于柑橘果实 中含有柚苷,而具有苦味。 柚苷又称为柚配质-7-芸香糖苷,可以在柚苷酶的作用下,水解生 成鼠李糖和无苦味的普鲁宁(柚配质-7-葡萄糖苷)。普鲁宁还可以在β一 葡萄糖苷酶的作用下,进一步水解生成葡萄糖和柚配质。
2、饴糖、麦芽糖的生产
饴糖是我国传统的淀粉糖制品,是以大米和糯米为原料,加进大麦 芽,利用麦芽中的α-淀粉酶和β-淀粉酶,将淀粉糖化而成的麦芽糖浆。 其中含麦芽糖30%~40%,糊精60%~70%。 饴糖除了用麦芽生产以外,也可以用酶法生产。饴糖的酶法生产是 将大米或糯米磨成粉浆,调节到密度为18~20。Be ,pH值为6.0~ 6.5,加入一定量的α-淀粉酶,在85~90℃反应一段时间,以碘反应颜 色正好消失时为终点(DE 15~20)。液化结束后,冷却至62℃左右,加 入一定量的β-淀粉酶,保温反应一段时间,使糊精生成麦芽糖。酶法生 产的饴糖中,麦芽糖的含量可达60%~70%,可以从中分离得到麦芽糖。 若在加入β-淀粉酶进行糖化的同时,添加一些支链淀粉酶,则可以 减少糊精的量而生产出麦芽糖含量更高的饴糖。
又如:β-酪氨酸酶(β-tyrosinase)可催化L-酪氨酸氧化,生成 二羟苯丙氨酸(DOPA,多巴)。反应如下:
多巴是治疗帕金森氏(Parkinson)综合症的一种重要药物。
Section 2 酶在食品方面的应用
一、酶在食品保鲜方面的应用 1、食品除氧保鲜 氧气是影响食品质量的主要因素之一。氧的存在容易引起 花生、奶粉、冰淇淋、奶油、饼干、油炸食品等富含油脂的 食品发生氧化作用,引起油脂酸败,产生不良的味道和气味, 降低营养价值,甚至产生有毒物质;氧化还会使去皮的马铃 薯、苹果等水果及果汁、果酱等果蔬制品变色;氧化也会使 肉类褐变。 解决氧化问题的根本方法是除氧。葡萄糖氧化酶(glucose oxidase,EC 1.1.3.4)是一种有效的除氧保鲜剂。


在柑橘果汁的生产过程中,于果汁中加进一定量的柚苷酶,在 30~40℃左右处理1~2 h,即可脱去苦味。
用于柑橘罐头生产时,将柑橘和含有一定量柚苷酶的糖水一起装 罐,密封后升温至柚苷酶适宜的温度范围内,保温一段时间,然后再升 温至灭菌温度。经过柚苷酶作用,使柚苷水解脱出鼠李糖,即可除去苦 味。
2、果蔬制品的脱色
等生产中得到广泛应用 。
二、酶在淀粉类食品生产方面的应用 1、葡萄糖的生产 现在国内外葡萄糖的生产大都采用酶法。酶法生产葡 萄糖是以淀粉为原料,先经a一淀粉酶液化成糊精,再用糖 化酶催化生成葡萄糖。 在葡萄糖的生产过程中,淀粉先加水配制成30 %~40 %的淀粉浆,pH值一般调至6.0~6.5,添加一定量的α-淀 粉酶后,在85~90℃的温度下保温45 min左右,使淀粉液 化成糊精。 液化完成后,将液化淀粉液冷却至55~60℃,pH值调 至4.5~5.0,加入适量的糖化酶,保温糖化48 h左右,使糊 精转变为葡萄糖。 葡萄糖的生产除了使用游离酶分批进行液化和糖化以 外,也可以采用固定化糖化酶,将糊精连续水解成葡萄糖。
Chapter 8
酶的应用
Section 1 酶在医药方面的应用
一、酶在疾病诊断方面的应用 1、根据体内酶活力的变化诊断疾病
酶 葡萄糖氧化酶 胆碱酯酶 酸性磷酸酶 疾病与酶活力变化 测定血糖含量,诊断糖尿病 肝病、肝硬化、有机磷中毒,活力下降 前列腺癌、肝炎、红血球病变时,活力升高
碱性磷酸酶
佝偻病、软骨化病、骨瘤、甲状旁腺机能亢 进时,活力升高;软骨发育不全等,活力下 降

3、肉类的嫩化
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ


用于人工嫩化的酶是各种蛋白酶,如木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无 花果蛋白酶等植物蛋白酶以及枯草杆菌蛋白酶、黑曲霉蛋白酶、米曲霉 蛋白酶、根霉蛋白酶等微生物蛋白酶。其中木瓜蛋白酶等蛋白酶的嫩化 效果较好。采用木瓜蛋白酶进行肉类嫩化处理的常用方法有浸渍法和宰 前注射法等。 ① 浸渍法 浸渍法是常用的肉类嫩化方法,可在工厂进行大规模处理,也可以 在家庭、饭店使用。 首先将需要嫩化的肉类切成肉片或肉块,然后浸入含有蛋白酶的嫩 化液中,于60℃左右浸渍适当时间,达到嫩化目的。嫩化时间要控制好, 时间太短则达不到嫩化效果;时间过长,水解过度则影响口感,甚至变 成肉汤。 ② 宰前注射法 在动物宰杀之前5~10 min,按照每1 kg肉注射2~5 mg木瓜蛋白 酶的比例,将所需的酶配制成一定浓度的酶液,通过颈静脉注射到动物 体内,随着血液循环分布到全身,以达到肉的嫩化效果。

五、酶在食品添加剂生产方面的应用
2、蛋类制品脱糖保鲜
蛋类制品如蛋白粉、蛋白片、全蛋粉等,由于蛋白中含 有0.5%~O.6%葡萄糖,会与蛋白质反应生成小黑点,并 影响其溶解性,从而影响产品质量。 为了尽可能地保持蛋类制品的色泽和溶解性,必需进行 脱糖处理,将蛋白中含有的葡萄糖除去。以往多采用接种 乳酸菌的方法进行蛋白的脱糖,但是处理时间较长,效果 不大理想。应用葡萄糖氧化酶进行蛋白的脱糖处理,是将 适量的葡萄糖氧化酶加到蛋白液或全蛋液中,采用适当的 方法通进适量的氧气,通过葡萄糖氧化酶作用,使所含的 葡萄糖完全氧化.从而保持蛋品的色泽和溶解性。
生成的葡萄糖酸可以通过碱滴定或者pH电极测定方法 进行测定。通过葡萄糖酸的量求出葡萄糖的量。也可以 通过测定氧的消耗量,从而计算葡萄糖的量。 测定时取一定量的血液或尿液样本,加入适量的葡萄 糖氧化酶,在一定条件下反应一段时间,然后测定反应 液中生成的葡萄糖酸的量,计算出葡萄糖的量;也可以 通过氧电极或铂电极测定氧的消耗量,而得出葡萄糖的 量,从而作为糖尿病临床诊断的依据。
二、酶在疾病治疗方面的应用
如:蛋白酶(proteinase)是一类催化蛋白质水解的酶类。蛋白酶 可用于治疗多种疾病,是在临床上使用最早、用途最广的药用酶之一。

①蛋白酶可作为消化剂,用于治疗消化不良和食欲不振,使用时 往往与淀粉酶、脂肪酶等制成复合制剂,以增加疗效。例如,胰酶就 是一种由胰蛋白酶、胰脂肪酶和胰淀粉酶等组成的复合酶制剂。作为 消化剂使用时,蛋白酶一般制成片剂,以口服方式给药。 ②蛋白酶可作为消炎剂,治疗各种炎症有很好的疗效。常用的有 胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶等。蛋白酶之所 以有消炎作用,是由于它能分解一些蛋白质和多肽,使炎症部位的坏 死组织溶解,增加组织的通透性,抑制浮肿,促进病灶附近组织积液 的排出并抑制肉芽的形成。 ③蛋白酶经静脉注射,可治疗高血压。这是由于蛋白酶催化运动 迟缓素原及胰血管舒张素原水解,除去部分肽段,而生成运动迟缓素 和胰血管舒张素,从而使血压下降。





首先选用符合要求的原料乳,进行灭菌处理,以除去原料乳中存在的微生 物,通常采用巴氏灭菌法,即在60~65℃条件下灭菌30 min。 然后将灭菌后的原料乳降温至30℃,置于干酪槽中,按照每100 L 乳加入 20~30 g的比例加进氯化钙和少量可溶性磷酸盐,再加入一定量的凝乳蛋白酶, 在35℃保温反应20~60 min,直至蛋白质完全凝固。 将上述蛋白质凝块切成1 cm。左右的小方块,以利于乳清的排出。然后 升温至37~38℃,以加快凝块的脱水。 用不锈钢筛网过滤排出乳清,然后将凝块装入模器,在10~15℃下压榨, 进一步排出乳清,并将奶酪压成一定的形状。 将成形的奶酪浸入20%的食盐水中,以改善干酪的风味。再将生干酪置 于成熟室,成熟室的温度保持在5~15℃,相对湿度保持85%~90 %,经过半 年左右的成熟期,在此期间,生干酪中的蛋白质和糖类缓慢分解,生成游离氨 基酸和某些挥发酸等风味物质,而得到干酪。
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