第六章 酶
第一节 引论
一, 酶对食品科学的重要性
? 控制着所有重要的生物大分子的合成, 分解
? 食品加工的主要原料是生物材料,生物材料中
含有大量的酶
? 酶的作用
?有益的：皱胃酶, 蛋白酶
?有害的：果胶酶, 脂酶
? 有效地使用和控制内源酶和外源酶
二、酶的本质
? 定义 （ 1979年 ）
?酶是具有 催化性质 的 蛋白质, 其催化性质源
自于它特有的激活能力 。
? 目前
?并非都是蛋白质
酶是生物催化剂
? 不参与反应, 反应结束时保持不变
? 酶在物理和化学状态上的改变是可逆的
?酶反应中包含可逆的中间络合物
? 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× 104 s-1
? 少量的酶 （ 昂贵 ） ～大量的生物转化
酶具有特异性（ Specificity）
酶作为催化剂的机制
Emil Fischer提出的, 锁和钥匙, 模式
特殊形状的活性部位～精确地立体互补
高度专一
锁
钥匙
Koshland的“诱导楔合” 模型
要点
? 底物诱导酶蛋
白几何形状的
改变
? 催化基团能精
确地定向和底
物结合到酶的
活性部位上去
A,B：催化基团
C：结合基团
三、酶的命名
? 习惯命名
α-淀粉酶, 纤维素酶, 胰蛋白酶, 胰凝乳蛋白
酶, 过氧化物酶或过氧化氢酶
? 商品名称
? 系统命名
4位数字组成的酶委员会编号 （ EC number）
酶的系统命名的原则
第一位数字（大类） 反应本质 第二位数字（亚类） 第三位数字（亚 - 亚类）
1,氧化还原酶 电子转移 供体 中被氧化基团
的性质
受体的类型
2,转移酶 基团转移 被 转移基团 的性质 被转移的基团的进一步
描述
3,水解酶 水解 被水解的键的类型
（酯键、肽键等）
底物的类型：糖苷、肽等
4,裂合酶 键裂开 被裂开的键,C - S,
C - N 等
被消去的基团
5,异构酶 异构化 反应的类型 底物的类别、反应的类型
和手性的位置
6,连接酶 键形成 被合成的键,C - C,
C - O, C - N 等
底物 S1,底物 S2, 第三
底物（共 底物）几乎总是
核苷三磷酸
例：聚半乳糖醛酸酶, EC 3.2.1.15
水解酶，糖苷键,O-糖苷
四、酶的辅助因子（ cofactors）
? 酶在作用时需要有一个非蛋白质组分存
在, 这个组分称为辅助因子
? 分类
?金属离子
? 羧肽酶～ Zn,激酶～ Mg
?有机化合物 —— B族维生素
? 辅酶 （ coenzyme）
五、在生物体中的酶
? 酶在原料的生长和成熟中起重要的作用
? 原料收获后酶仍然起作用
? 直至酶的底物被耗尽或酶变性
? 由于细胞结构的解体常使酶活力提高
?果胶酶使番茄组织软化
?多酚氧化酶使果蔬褐变
（一）酶的分布
? 不均匀的, 定位化, 区域化分布
? 一种酶往往仅存在于细胞的一类细胞器, 专门
执行有限种类的酶催化反应
? 细胞核：核酸的生物合成和水解降解
? 线粒体,与 ATP有关的氧化还原酶
? 溶菌体和胰酶原颗粒,水解酶
? 特定的器官含有特定种类的酶
?胃肠道, 口腔, 小肠
?植物的种子：水解酶
（二）酶的隔离分布和与底物的接近
? 在完整的细胞内, 酶通过各种方式和底
物隔离
细胞器, 细胞膜, 细胞壁, 内源酶抑制剂
? 组织解体使酶与底物接近
? 会导致食品的色泽, 质构, 风味, 芳香
和营养质量上的改变
? 热处理, 低温保藏和酶抑制剂的使用有
助于稳定产品质量
（三）酶在食品原料中的含量
? 不同食品原料所含酶的种类和数量不同
? 同一种酶在同一种食品原料中的含量还
取决于
?生物体的年龄 （ 成熟度 ）
?生长的环境条件
? 温度, 水的供给, 土壤, 肥料
六、酶的纯化和测定
? 不是纯酶, 含有杂酶和非酶组分
? 酶的分离纯化技术包括,
?选择性沉淀
? 高浓度盐或有机溶剂
?膜分离技术
?柱层析技术
? 凝胶过滤色谱 —— 分子大小
? 离子交换色谱 —— 电荷密度
? 亲和色谱 —— 特定基团的亲和力
? 选择生产酶制剂的微生物
?产生的酶纯度高, 价格低廉
?常使用霉菌和细菌酶制剂
? 酶回收再利用, 降低成本
?酶的固定化技术
酶活的测定
? 测定酶活力的方法
?通过定量测定酶反应的产物或底物的变化进
行测定
?通过定量测定酶反应底物中某一性质的变化,
如粘度来测定
? 酶活定义
在一定条件下, 催化单位底物转变成产物所
需的酶量 。
酶活单位
? U
?国际生物化学协会酶委员会定义
?每分钟催化 1 ?mol底物发生转变的酶量, 即,
1 ?mol/min。
? kat,
?酶活力的 SI单位, 即 Katal。
?Katal的定义是每秒钟催化 1mol底物发生转变的酶
量, 即,1mol/s 。
? 换算关系
1 kat = 6× 107 U 1 U = 1.667× 10-8 kat=16.67 nkat
第二节 影响酶活力的因素
? 内在因素
?酶的浓度
?底物的浓度
? 环境条件
?pH
?温度
?水分活度
?抑制剂
一、底物浓度
反应速度 V和底物浓度 [S]的关系非线性
酶“饱和”
酶反应
E+S ES E+P
E —— 游离状态酶
S —— 底物
ES —— 酶 -底物络合物
P —— 反应产物
k —— 反应速度常数
k1
k-1
k2
Km, Michaelis 常数, 米氏常数
Vmax：最大反应速度, 所有的酶都以 ES
形式存在, 及酶被底物饱和
m a xm a x
1
][
1
vsv
Km
v
??
截距 =1/vmax 斜率 =Km/ vmax
1/v
? vmax的意义
?在最适条件和被底物饱和时的理论上的最高
酶活力
? Km的意义
?v=vmax/2时, Km=[S]
?当酶反应速度达到最高反应速度一半时的底
物浓度
Km指示酶与底物的亲和力
较低 Km,亲和力高, 催化效率高
二、酶浓度
当 [E]＜＜ [S],
反应速度 ∝ 酶浓度
? 长时间范围内
?初速度保持不变,
然后下降
?初速度保持的时
间与酶的种类有
关
? 酶活下降的原因
?产物的抑制作用
?酶失活
反应动力学
? 反应早期
?[S]是一个常数
?酶反应是零级反应
? 反应进行
?[S]下降
?反应遵循一级动力学
0kdt
dp
?
)(1 PSk
dt
dp ??
反应速度常数
三,pH
S形或钟形
pH影响酶活力的原因
? pH影响酶分子上电荷的分布
? 取决于酶蛋白质的氨基酸侧链上可离解
基团的状态
? 可离解基团可能处于酶的活性部位, 因
此影响酶与底物的结合和催化作用
v～ pH曲线确定最适 pH
? 采用酶反应的初速度
? 酶的 pH 稳定范围
? 测定方法
?相同的温度, 缓冲液, 酶浓度
?不同的 pH下保温
? 极端的 pH一般会使酶失活
? 大多数酶的最适 pH在 4.5～ 8.0
? 特殊情况
?胃蛋白酶～ 1.8
?精氨酸酶～ 10.0
四、温度
（ 一 ） 酶的热稳定性
测定方法：酶液置于
不同温度下保温一定
时间后测定酶活
酶失活动力学
? 遵循一级动力学 ln u-lnu0=kt
? Arrnenius方程
?Ea：酶热变性的活化能
?R：通用气体常数
? ln残余百分酶活～时间 呈线性关系
? 直线的斜率为
RTEaAek /??
（二）酶催化反应的活化能
? 高活化能表示反应速度随温度的提高很
快提高
? 酶降低活化能, 产生两个效果
?低温下, 使高比例的反应物转变成产物
?升高温度对酶反应速度造成的影响相对较小
? 在酶稳定的范围内, 尽可能采用高温
（三）低温下酶的活力
? 加热使有损质量的内源酶失活
? 食品原料部分冻结 （ 0℃ 以下 ） 时,
酶的活动并没有完全停止
? 低温使酶活力下降
? 但应避免稍低于冰
点的温度保藏食品
?水冻结后, 酶和底
物浓缩, 促进酶活
?冻结和解冻破坏组
织结构, 酶容易接
近底物
五、水分活度
食品原料中的水
分含量必须低于
1%～ 2%,才能
抑制酶活力
有机溶剂 （ 甘油 ） 和水混合
?水分体积分数减少, 酶活力下降
有机溶剂对酶反应的影响
? 影响酶的稳定性和反应进行的方向
? 有机溶剂与水不互溶
?反应移向催化合成反应
? 有机溶剂与水互溶
?反应移向催化水解反应
六、酶抑制动力学
? △ G的绝对值很小, 逆向反应不能忽视
? 产物的积累产生抑制作用
? 其它物质也会产生抑制作用
? 对酶的抑制可以是不可逆的
? 但可逆抑制更常见
动力学方程式
（一）竞争性抑制
? ES不和抑制剂结合, EI不和底物结合
? 竞争性抑制剂的结构和底物相似, 这两
种分子与酶结合的部位相同
? S+E 与 I+E竞争
? vmax没有影响, Km ↑
? 底物 [S]足够高, 可以消除竞争性抑制
（二）非竞争性抑制
? S+E 不影响 E+I
? Km没有影响, vmax↓
? I同时和 S,E反应
? 增加 [S]不能消除
（三）反竞争性抑制
? I不与 E反应
? Km, vmax都同步减小
? 很少见
七、其他环境条件
（ 一 ） 粘度
? 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
（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
（三）剪切
? 混合, 管道输送, 挤压, 使酶失活
? 在作用停止后, 酶活再生
（四）超声能量
? 使酶失活
? 空化作用 （ 起泡 ） 导致酶的界面变性
? 酶失活过程不符合一级动力学
（五）离子辐射
? 离子辐射能使酶完全失活所需的剂量比
破坏微生物所需的剂量大 10倍 。
? 缺氧和干燥条件下, 酶稳定性高
? 室温下比低温下失活的程度高
? 采用热 -离子辐射结合处理的方法
（六）溶剂
? 与水不互溶的溶剂稳定酶
? 互溶的溶剂能使酶失活
?温度低时, 较稳定
第三节 固定化酶
? 酶被固定成为不溶解的状态
? 优点
?酶的稳定性提高
?酶能反复多次使用
?产物中不含酶, 不需要采用热处理灭酶,
有助于提高食品的质量
一、酶的固定方法
（ 一 ） 吸附
? 将酶吸附在氧化铝, 有机聚合物, 玻璃, 无
机盐或硅胶等材料上
? 优点,
?无需特殊化学试剂, 简便价廉
? 缺点,
?结合力是弱键作用, 当温度, pH和离子强度改变,
或者当底物存在时, 结合的酶可能会解吸 。
（ 二 ） 共价连接
? 化学试剂或双官能试剂
（ 如戊二醛 ）
? 载体
? 优点,
?共价键牢固, 酶不易泄漏
? 缺点,
?一部分酶起着载体的作用
而失去了催化能力, 因此
用交联法固定的 酶活力较
低 。 对于价格昂贵的酶,
不经济 。
（ 三 ） 载体截留
? 凝胶 （ 聚丙烯酰胺 ）
? 特点,
?低 MW底物可通过扩散自由
进入凝胶颗粒, 酶和高 MW
的终产物不能从凝胶颗粒中
渗漏出去 。
? 局限,
?只能适用于低 MW底物 。 食
品体系常常有大分子 。
? 酶通过扩散而损失的可能性
还是存在的 。
（ 四 ） 胶囊包合
? 类似载体截留法, 形
成很小的颗粒或胶囊
? 硝酸纤维素或尼龙
? 只适合低 MW底物
二、固定化酶动力学
? 酶被固定, 仅底物能自由扩散
? 酶的载体被扩散层包围
? 邻近酶的底物浓度低于体相中底物浓度
? 静电作用
? 反应初速度 v0不再适用
X Z F vRT
RT
D
Xv
KK mm
?
??? ][ m a x
表观米氏常数
扩散项 静电项
X,D：扩散系数
较小的载体或提高流动
速度可使 X↓,Km* ↓
Z,v：与电性质有关
底物和载体电荷相同，
Km*↑,酶 -底物亲和力 ↓
三、固定化酶在食品工业中的应用
? 仅有少数固定化酶被应用于工业化
? 固定化葡萄糖异构酶, 生产高果糖浆
玉米淀粉 糊精 （ DP≈10）
葡萄糖 高果糖浆
?-淀粉酶
葡萄糖淀粉酶 葡萄糖异构酶
? 菌种
链霉素, 凝结芽孢杆菌, 放线菌
? 载体
DEAE-纤维素, 多孔陶瓷
? 反应平衡常数 =1,[葡萄糖 ]=[果糖 ]
其它固定化酶
? 氨基酰基转移酶
? 天冬酶
? 富马酸酶
? 半乳糖苷酶：水解棉子糖 （ 防止蔗糖结晶 ）
? 乳糖酶：水解乳糖 （ 乳糖不耐症 ）
? 应用于食品分析
酶电极
第四节 内源酶对品质的影响
? 酶对生物体的重要性
? 酶催化反应产生的效果
?加快食品变质的速度
?提高食品的质量
? 控制酶活力
一、颜色
? 颜色～ 食品质量
? 以瘦肉为例
?氧合肌红蛋白 —— 红色
?脱氧肌红蛋白 —— 紫色
?高铁血红蛋白 (Fe2+氧化为 Fe3+ )—— 褐色
导致色素变色的三种酶
1,脂肪氧合酶
六方面的功能
?小麦粉和大豆粉的漂白
?面团制作中形成二硫键
?破坏叶绿素和胡萝卜素
?产生氧化性的不良风味
?氧化破坏维生素和蛋白质
?氧化破坏必需脂肪酸
有益
有害
脂肪氧合酶催化过程
? 作用于不饱和脂肪酸产生自由基中间物
? 产生氢过氧化物
? 进一步非酶反应, 产生醛等不良风味
? 最敏感的氨基酸是半胱氨酸, 酪氨酸,
组氨酸和色氨酸
2,叶绿素酶
? 水解叶绿素产生植醇和脱植基叶绿素
? 果蔬失去 Mg2+,失去绿色
3,多酚氧化酶
? 存在于植物, 动物和一些微生物中
? 催化两类反应
羟基化
氧化 黑色素
褐变
非酶反应
控制多酚氧化酶的活力
消除氧和酚类化合物
? 抗坏血酸, 亚硫酸盐和巯基化合物
?有还原性, 将邻 -苯醌还原成底物, 防止黑
色素
?直接使酶失活
?破坏活性中心的组氨酸残基和 Cu2+
? 非底物的酚类 （ 苯二酚, 苯甲酸 ）
?酶抑制剂 （ 与底物竞争酶 ）
二、质构
? 果蔬
?果蔬的质构取决于碳水化合物
? 果胶物质, 纤维素, 半纤维素, 淀粉, 木质素
?自然界存在作用于碳水化合物的酶
? 动物组织和高蛋白质植物组织
?蛋白酶作用导致质构的软化
（一）果胶酶
1,果胶甲酯酶
? 水解甲酯键, 生成果胶酸和甲醇
? 二价离子 Ca2+存在时, 与羧基交联, 提
高质构强度
2,聚半乳糖醛酸酶
? 水解 ?-1,4 糖苷键
? 包括两种
?内切：从果胶分子内部水解糖苷键
?端切：水解分子末端的糖苷键
3,果胶酸裂解酶
? 存在于微生物中, 非高等植物中
? 裂解果胶和果胶酸分子中的糖苷键
? 形成一个含还原基团的产物和一个双键产物
? 235 nm 处有特征吸收
（二）纤维素酶
? 果蔬中的纤维素影响细胞的结构
? 纤维素酶与食品原料的软化有关
? 微生物纤维素酶将不溶性纤维素转化为
葡萄糖
（三）戊聚糖酶
? 存在与微生物和一些高等植物中
? 水解木聚糖, 阿拉伯聚糖和阿拉伯木聚
糖 （ 5碳聚糖 ）
? 小麦中存在
? 微生物戊聚糖酶制剂
（四）淀粉酶
? 存在于动物, 高等植物和微生物中
? 淀粉决定食品的粘度和质构
? 淀粉降解
淀粉酶的类型
? ? -淀粉酶
?存在于所有的生物
?内切酶, 水解, 干,
?显著影响粘度
?高温下才失活
? β-淀粉酶
?存在于高等植物中
?端解酶, 水解, 支,
?被巯基试剂 （ 半胱氨酸 ） 所抑制
? 葡萄糖淀粉酶
（五）蛋白酶
蛋白质决定动物性食品原料的质构
1,组织蛋白酶 （ Cathepsins）
? 存在于动物组织细胞的溶菌体内
? 五种组织蛋白酶,A,B,C,D和 E,还分离
出一种组织羧肽酶
? 参与了肉成熟期间的变化
? 宰后 pH下降, 酶释放, 导致肌原纤维以及胞
外结缔组织 （ 胶原 ） 分解
? 在酸性 pH具有活性 。 在 pH 2.5～ 4.5范围内具
有最高的活力 。
2．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．乳蛋白酶
? 碱性丝氨酸蛋白酶
? 水解 β-酪蛋白产生疏水性更强的 γ-酪蛋白,
也能水解 ?s-酪蛋白, 但不能水解 κ-酪蛋
白
? 奶酪成熟过程中参与蛋白质的水解作用
? 对热较稳定, 形成乳的凝胶
? 还存在着一种最适 pH 4左右的酸性蛋白
酶, 易热失活
三、风味
1,硫代葡萄糖苷酶
? 在芥菜子和辣根中存在着芥子苷
? S-糖苷发生糖苷配基裂解和分子重排
? 产物中异硫氰酸酯是含硫的挥发性化合
物, 与葱的风味有关
? 芥子油即为异硫氰酸烯丙酯
裂解和分子重排
芥子油
具有特殊风味
S-糖苷的酶分解
2,过氧化物酶
? 普遍地存在于植物和动物组织中
? 过氧化物酶活力会损害食品的质量, 未
经热烫的冷冻蔬菜所具有的不良风味与
酶的活力有关
? 各种不同来源的过氧化物酶通常含有一
个血色素 （ 铁卟琳 ） 作为辅基 。
? 过氧化物酶催化下列反应,
ROOH+AH2 H2O+ROH+A
? ROOH：有机过氧化物
? AH2被氧化, 是电子给予体
?抗坏血酸, 酚, 胺或其他有机化合物
?被氧化成有色化合物
?分光光度法测定过氧化物酶的活力
电子给予体
过氧化物酶的热稳定性
? 热失活具有双相特征
? 每一相都遵循一级动
力学
? 热失活曲线的 3部分
?热不稳定部分
?过渡区域
?热稳定部分
? 过氧化物酶的再生
? 非常耐热, 作为果蔬热处理是否充分的
指标
? 其它作用
?作为过氧化氢的去除剂
?参与木质素的生物合成
?参与乙烯的生物合成
?作为成熟的促进剂, 与果蔬的成熟有关
四、营养质量
? 脂肪氧合酶
?必需脂肪酸含量的下降
?氧化过程中产生的自由基, 降低维生素和氨基酸含量
? 抗坏血酸氧化酶
? 硫胺素酶
? 破坏硫胺素 （ 氨基酸代谢中必需的辅助因子 ）
? 核黄素水解酶
? 多酚氧化酶
? 引起褐变的同时, 降低有效赖氨酸的含量
第五节 作为食品加工的助剂
和配料而使用的酶
使用酶的目的
? 回收副产物
? 制造食品
? 提高提取的速度及产量
? 改进风味和稳定食品质量
使用酶的优点
? 天然, 无毒
? 催化的特异性, 不造成不需要的副反应
?一般是粗酶制剂, 可能会产生不期望的产物；但使
用高纯度的酶制剂在经济上不合算
? 在很温和的温度和 pH条件下具有活性
? 低浓度时有活性
? 易于控制反应速度
? 在反应进行到期望的程度后即可使酶失活
酶的来源
? 可食的和无毒的植物, 动物以及非致病,
非产毒的微生物
? 微生物来源酶的优点
?生产能力强
?诱变或改性
?胞外酶, 易于回收
?生产原料易于获得
一、甜味剂中使用的酶
酶法生产甜味剂
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二、脂酶
? 水解处在油 /水界面的三酰基甘油的酯键
? 广泛地分布于植物, 动物和微生物
? 动物胰脏脂酶和微生物脂酶是脂酶的主要来源
? 水解方式
1,2-二酰基甘油
三酰基甘油 2一酰基甘油
2,3-二酰基甘油
脂酶的专一性
? 酰基甘油专一性
?优先水解低 MW的三酰基甘油底物
? 位置专一性
?如胰脂酶, 仅水解 1,3位置的酯键
? 能水解 1位和 2位酯键的脂酶可能是混合酶
? 脂肪酸专一性
?水解特定脂肪酸形成的酯键
?微生物白地霉脂酶～油酸, 优先水解
? 立体定向专一性
脂酶的应用
? 奶酪加工中
?从乳脂中释出风味前体和风味化合物
? 三酰基甘油改性
?通过脂酶催化的酯交换反应, 生产新的甘油
三酯, 后者具有期望的熔点或其他性质
?在非水环境下有可能实现, 如果有水存在,
脂酶将快速水解甘油三酯
?技术关键：固定化脂酶制剂
? 油脂水解
?技术上可行, 能否应用于实际生产取决于它
和其他技术, 例如蒸汽裂解的竞争
?从天然的甘油三酯制备多不饱和脂肪酸时,
会优先考虑酶法
? 合成乳化剂和风味剂
?安全, 天然
三、蛋白酶
蛋白酶的来源
? 内源蛋白酶
?肉类成熟
?酵母自溶制备酵母提取物
? 微生物分泌的蛋白酶
? 加入的蛋白酶制剂
?蛋白质强化饮料
蛋白酶的作用
? 改进食品蛋白质的性质
?MW分布发生变化
?水解度 ↑,MW小的肽的比例 ↑
?水解蛋白质的溶解度 ↑
?乳化能力和起泡能力改变
? 控制蛋白质的水解程度是至关重要的
蛋白质的酶水解过程
?肽键水解后, 羧基和 ? -氨基间产生质子交换
?在 pH 6.5以上时, 质子化的氨基酸将离解
?要保持反应体系 pH不变, 就必须加入碱液
采用 pH-stat法控制水解度 （ DH）
适用于中性或碱性蛋白酶
B —— 碱消耗的当量数
?—— ?-氨基的平均离解常数
h总 —— 可被水解的肽键数, ≈8
%1 0 0%1 0 0DH ????? 总总 hBhh ?
%1 0 0?? 总的肽键的数目被水解的肽键的数目DH
hhB p K apH
p K apH
???
?
? ?
?
?
101
10
%1 0 0%1 0 0DH ?????
总总 h
B
h
h
?
蛋白酶的分类
按活性中心所含有的必需的催化基团分类
? 丝氨酸蛋白酶～羟基
?胰凝乳蛋白酶, 胰蛋白酶, 弹性蛋白酶和凝血
酶以及微生物蛋白酶
? 巯基蛋白酶 （ 或半胱氨酸蛋白酶 ） ～巯基
?木瓜蛋白酶, 无花果蛋白酶, 菠萝蛋白酶以及
微生物蛋白酶 （ 链球菌蛋白酶 ）
? 金属蛋白酶～ Zn2+
?肽链端解酶, 例如羧肽酶 A
? 天冬氨酸蛋白酶 （ 或酸性蛋白酶 ） ～羧基
?最适 pH范围是 2～ 4
蛋白酶的应用
? 制备水解蛋白质 （ 如生产大豆水解蛋白 ）
? 从油料种子加工分离蛋白质
? 制备浓缩鱼蛋白质
? 改进明胶生产工艺
? 凝乳酶和其他蛋白酶应用于干酪生产
? 从加工肉制品的下脚料回收蛋白质
? 对猪 （ 牛 ） 血蛋白质进行酶法改性脱色
? 作为食品添加剂改善食品的质量
?木瓜蛋白酶用于配制肉类嫩化剂
?减少 啤酒低温混浊现象
四、果胶酶
1,提高果汁得率
? 果实破碎后加入果胶酶, 降低粘度, 再压榨或
离心
2,果汁澄清
? 直接压榨后, 用果胶酶处理, 使果汁混浊的粒
子沉淀下来
? 混浊粒子是蛋白质 -碳水化合物复合物, 粒子
表面带负电荷, 在果胶等构成的保护层里面则
是带正电的蛋白质
? 苹果汁澄清包括酶催化果胶解聚和非酶静电相
互作用两个阶段 。
五、纤维素酶
? 使纤维素增溶和糖化
? 分为 4类
?内切葡聚糖酶
? 粘度快速下降, 还原基团缓慢增加
?纤维二糖水解酶
? 端解酶, 还原基团较快增加
?端解葡萄糖水解酶
? 水解速度随底物链长的减小而降低
?β-葡萄糖苷酶
? 水解速度随底物链长的减小而增加
第六节 酶在食品分析中的应用
? 优点
?酶具有高度灵敏度和专一性, 无需将待测物
与试样中其他组分分离
?步骤简单, 节省时间
?可以将非酶造成的化合物的变化降至最低
? 缺点
?试剂昂贵, 尤其是纯酶
一、被测定的化合物是酶的底物
1,标准曲线法
? 适用条件
?待测物的浓度必须小于 100Km（ 最好小于
5Km）
? 计算方法
?根据米氏方程
? 关键
?严格控制酶反应的条件, 制作关系良好的标
准曲线
2,总变化法
? 适用条件
?反应必须进行完全
? 方法
?从反应前后酶反应
体系的吸光度或荧
光的总变化测定产
物 （ 或底物 ） 的量
? 优点
?不需要精确控制酶
反应条件
? 缺点
?需要使用较多的酶
二, 待测物是酶的激活剂或抑制剂
? 激活剂反应初速度增加时, 可根据增加
的程度测定该化合物的浓度 。
三, 固定化酶在食品分析中的应用
? 重复使用, 降低每次分析的费用
? 使分析工作更加快速和简易
? 使用形式
固定化酶柱, 酶电极, 含酶薄片和结合酶的免
疫吸附剂 （ ELISA）
四、酶作为食品质量的指示剂
? 指示热处理是否充分
? 检测食品原料是否经受冷冻和解冻
? 检测食品受细菌等污染的程度
? 指示水果的成熟度
? 可能出现过分褐变的指示剂
? 洋葱和大蒜风味
? 体外酶法评价高蛋白食品的营养质量
第一节 引论
一, 酶对食品科学的重要性
? 控制着所有重要的生物大分子的合成, 分解
? 食品加工的主要原料是生物材料,生物材料中
含有大量的酶
? 酶的作用
?有益的：皱胃酶, 蛋白酶
?有害的：果胶酶, 脂酶
? 有效地使用和控制内源酶和外源酶
二、酶的本质
? 定义 （ 1979年 ）
?酶是具有 催化性质 的 蛋白质, 其催化性质源
自于它特有的激活能力 。
? 目前
?并非都是蛋白质
酶是生物催化剂
? 不参与反应, 反应结束时保持不变
? 酶在物理和化学状态上的改变是可逆的
?酶反应中包含可逆的中间络合物
? 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× 104 s-1
? 少量的酶 （ 昂贵 ） ～大量的生物转化
酶具有特异性（ Specificity）
酶作为催化剂的机制
Emil Fischer提出的, 锁和钥匙, 模式
特殊形状的活性部位～精确地立体互补
高度专一
锁
钥匙
Koshland的“诱导楔合” 模型
要点
? 底物诱导酶蛋
白几何形状的
改变
? 催化基团能精
确地定向和底
物结合到酶的
活性部位上去
A,B：催化基团
C：结合基团
三、酶的命名
? 习惯命名
α-淀粉酶, 纤维素酶, 胰蛋白酶, 胰凝乳蛋白
酶, 过氧化物酶或过氧化氢酶
? 商品名称
? 系统命名
4位数字组成的酶委员会编号 （ EC number）
酶的系统命名的原则
第一位数字（大类） 反应本质 第二位数字（亚类） 第三位数字（亚 - 亚类）
1,氧化还原酶 电子转移 供体 中被氧化基团
的性质
受体的类型
2,转移酶 基团转移 被 转移基团 的性质 被转移的基团的进一步
描述
3,水解酶 水解 被水解的键的类型
（酯键、肽键等）
底物的类型：糖苷、肽等
4,裂合酶 键裂开 被裂开的键,C - S,
C - N 等
被消去的基团
5,异构酶 异构化 反应的类型 底物的类别、反应的类型
和手性的位置
6,连接酶 键形成 被合成的键,C - C,
C - O, C - N 等
底物 S1,底物 S2, 第三
底物（共 底物）几乎总是
核苷三磷酸
例：聚半乳糖醛酸酶, EC 3.2.1.15
水解酶，糖苷键,O-糖苷
四、酶的辅助因子（ cofactors）
? 酶在作用时需要有一个非蛋白质组分存
在, 这个组分称为辅助因子
? 分类
?金属离子
? 羧肽酶～ Zn,激酶～ Mg
?有机化合物 —— B族维生素
? 辅酶 （ coenzyme）
五、在生物体中的酶
? 酶在原料的生长和成熟中起重要的作用
? 原料收获后酶仍然起作用
? 直至酶的底物被耗尽或酶变性
? 由于细胞结构的解体常使酶活力提高
?果胶酶使番茄组织软化
?多酚氧化酶使果蔬褐变
（一）酶的分布
? 不均匀的, 定位化, 区域化分布
? 一种酶往往仅存在于细胞的一类细胞器, 专门
执行有限种类的酶催化反应
? 细胞核：核酸的生物合成和水解降解
? 线粒体,与 ATP有关的氧化还原酶
? 溶菌体和胰酶原颗粒,水解酶
? 特定的器官含有特定种类的酶
?胃肠道, 口腔, 小肠
?植物的种子：水解酶
（二）酶的隔离分布和与底物的接近
? 在完整的细胞内, 酶通过各种方式和底
物隔离
细胞器, 细胞膜, 细胞壁, 内源酶抑制剂
? 组织解体使酶与底物接近
? 会导致食品的色泽, 质构, 风味, 芳香
和营养质量上的改变
? 热处理, 低温保藏和酶抑制剂的使用有
助于稳定产品质量
（三）酶在食品原料中的含量
? 不同食品原料所含酶的种类和数量不同
? 同一种酶在同一种食品原料中的含量还
取决于
?生物体的年龄 （ 成熟度 ）
?生长的环境条件
? 温度, 水的供给, 土壤, 肥料
六、酶的纯化和测定
? 不是纯酶, 含有杂酶和非酶组分
? 酶的分离纯化技术包括,
?选择性沉淀
? 高浓度盐或有机溶剂
?膜分离技术
?柱层析技术
? 凝胶过滤色谱 —— 分子大小
? 离子交换色谱 —— 电荷密度
? 亲和色谱 —— 特定基团的亲和力
? 选择生产酶制剂的微生物
?产生的酶纯度高, 价格低廉
?常使用霉菌和细菌酶制剂
? 酶回收再利用, 降低成本
?酶的固定化技术
酶活的测定
? 测定酶活力的方法
?通过定量测定酶反应的产物或底物的变化进
行测定
?通过定量测定酶反应底物中某一性质的变化,
如粘度来测定
? 酶活定义
在一定条件下, 催化单位底物转变成产物所
需的酶量 。
酶活单位
? U
?国际生物化学协会酶委员会定义
?每分钟催化 1 ?mol底物发生转变的酶量, 即,
1 ?mol/min。
? kat,
?酶活力的 SI单位, 即 Katal。
?Katal的定义是每秒钟催化 1mol底物发生转变的酶
量, 即,1mol/s 。
? 换算关系
1 kat = 6× 107 U 1 U = 1.667× 10-8 kat=16.67 nkat
第二节 影响酶活力的因素
? 内在因素
?酶的浓度
?底物的浓度
? 环境条件
?pH
?温度
?水分活度
?抑制剂
一、底物浓度
反应速度 V和底物浓度 [S]的关系非线性
酶“饱和”
酶反应
E+S ES E+P
E —— 游离状态酶
S —— 底物
ES —— 酶 -底物络合物
P —— 反应产物
k —— 反应速度常数
k1
k-1
k2
Km, Michaelis 常数, 米氏常数
Vmax：最大反应速度, 所有的酶都以 ES
形式存在, 及酶被底物饱和
m a xm a x
1
][
1
vsv
Km
v
??
截距 =1/vmax 斜率 =Km/ vmax
1/v
? vmax的意义
?在最适条件和被底物饱和时的理论上的最高
酶活力
? Km的意义
?v=vmax/2时, Km=[S]
?当酶反应速度达到最高反应速度一半时的底
物浓度
Km指示酶与底物的亲和力
较低 Km,亲和力高, 催化效率高
二、酶浓度
当 [E]＜＜ [S],
反应速度 ∝ 酶浓度
? 长时间范围内
?初速度保持不变,
然后下降
?初速度保持的时
间与酶的种类有
关
? 酶活下降的原因
?产物的抑制作用
?酶失活
反应动力学
? 反应早期
?[S]是一个常数
?酶反应是零级反应
? 反应进行
?[S]下降
?反应遵循一级动力学
0kdt
dp
?
)(1 PSk
dt
dp ??
反应速度常数
三,pH
S形或钟形
pH影响酶活力的原因
? pH影响酶分子上电荷的分布
? 取决于酶蛋白质的氨基酸侧链上可离解
基团的状态
? 可离解基团可能处于酶的活性部位, 因
此影响酶与底物的结合和催化作用
v～ pH曲线确定最适 pH
? 采用酶反应的初速度
? 酶的 pH 稳定范围
? 测定方法
?相同的温度, 缓冲液, 酶浓度
?不同的 pH下保温
? 极端的 pH一般会使酶失活
? 大多数酶的最适 pH在 4.5～ 8.0
? 特殊情况
?胃蛋白酶～ 1.8
?精氨酸酶～ 10.0
四、温度
（ 一 ） 酶的热稳定性
测定方法：酶液置于
不同温度下保温一定
时间后测定酶活
酶失活动力学
? 遵循一级动力学 ln u-lnu0=kt
? Arrnenius方程
?Ea：酶热变性的活化能
?R：通用气体常数
? ln残余百分酶活～时间 呈线性关系
? 直线的斜率为
RTEaAek /??
（二）酶催化反应的活化能
? 高活化能表示反应速度随温度的提高很
快提高
? 酶降低活化能, 产生两个效果
?低温下, 使高比例的反应物转变成产物
?升高温度对酶反应速度造成的影响相对较小
? 在酶稳定的范围内, 尽可能采用高温
（三）低温下酶的活力
? 加热使有损质量的内源酶失活
? 食品原料部分冻结 （ 0℃ 以下 ） 时,
酶的活动并没有完全停止
? 低温使酶活力下降
? 但应避免稍低于冰
点的温度保藏食品
?水冻结后, 酶和底
物浓缩, 促进酶活
?冻结和解冻破坏组
织结构, 酶容易接
近底物
五、水分活度
食品原料中的水
分含量必须低于
1%～ 2%,才能
抑制酶活力
有机溶剂 （ 甘油 ） 和水混合
?水分体积分数减少, 酶活力下降
有机溶剂对酶反应的影响
? 影响酶的稳定性和反应进行的方向
? 有机溶剂与水不互溶
?反应移向催化合成反应
? 有机溶剂与水互溶
?反应移向催化水解反应
六、酶抑制动力学
? △ G的绝对值很小, 逆向反应不能忽视
? 产物的积累产生抑制作用
? 其它物质也会产生抑制作用
? 对酶的抑制可以是不可逆的
? 但可逆抑制更常见
动力学方程式
（一）竞争性抑制
? ES不和抑制剂结合, EI不和底物结合
? 竞争性抑制剂的结构和底物相似, 这两
种分子与酶结合的部位相同
? S+E 与 I+E竞争
? vmax没有影响, Km ↑
? 底物 [S]足够高, 可以消除竞争性抑制
（二）非竞争性抑制
? S+E 不影响 E+I
? Km没有影响, vmax↓
? I同时和 S,E反应
? 增加 [S]不能消除
（三）反竞争性抑制
? I不与 E反应
? Km, vmax都同步减小
? 很少见
七、其他环境条件
（ 一 ） 粘度
? 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
（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
（三）剪切
? 混合, 管道输送, 挤压, 使酶失活
? 在作用停止后, 酶活再生
（四）超声能量
? 使酶失活
? 空化作用 （ 起泡 ） 导致酶的界面变性
? 酶失活过程不符合一级动力学
（五）离子辐射
? 离子辐射能使酶完全失活所需的剂量比
破坏微生物所需的剂量大 10倍 。
? 缺氧和干燥条件下, 酶稳定性高
? 室温下比低温下失活的程度高
? 采用热 -离子辐射结合处理的方法
（六）溶剂
? 与水不互溶的溶剂稳定酶
? 互溶的溶剂能使酶失活
?温度低时, 较稳定
第三节 固定化酶
? 酶被固定成为不溶解的状态
? 优点
?酶的稳定性提高
?酶能反复多次使用
?产物中不含酶, 不需要采用热处理灭酶,
有助于提高食品的质量
一、酶的固定方法
（ 一 ） 吸附
? 将酶吸附在氧化铝, 有机聚合物, 玻璃, 无
机盐或硅胶等材料上
? 优点,
?无需特殊化学试剂, 简便价廉
? 缺点,
?结合力是弱键作用, 当温度, pH和离子强度改变,
或者当底物存在时, 结合的酶可能会解吸 。
（ 二 ） 共价连接
? 化学试剂或双官能试剂
（ 如戊二醛 ）
? 载体
? 优点,
?共价键牢固, 酶不易泄漏
? 缺点,
?一部分酶起着载体的作用
而失去了催化能力, 因此
用交联法固定的 酶活力较
低 。 对于价格昂贵的酶,
不经济 。
（ 三 ） 载体截留
? 凝胶 （ 聚丙烯酰胺 ）
? 特点,
?低 MW底物可通过扩散自由
进入凝胶颗粒, 酶和高 MW
的终产物不能从凝胶颗粒中
渗漏出去 。
? 局限,
?只能适用于低 MW底物 。 食
品体系常常有大分子 。
? 酶通过扩散而损失的可能性
还是存在的 。
（ 四 ） 胶囊包合
? 类似载体截留法, 形
成很小的颗粒或胶囊
? 硝酸纤维素或尼龙
? 只适合低 MW底物
二、固定化酶动力学
? 酶被固定, 仅底物能自由扩散
? 酶的载体被扩散层包围
? 邻近酶的底物浓度低于体相中底物浓度
? 静电作用
? 反应初速度 v0不再适用
X Z F vRT
RT
D
Xv
KK mm
?
??? ][ m a x
表观米氏常数
扩散项 静电项
X,D：扩散系数
较小的载体或提高流动
速度可使 X↓,Km* ↓
Z,v：与电性质有关
底物和载体电荷相同，
Km*↑,酶 -底物亲和力 ↓
三、固定化酶在食品工业中的应用
? 仅有少数固定化酶被应用于工业化
? 固定化葡萄糖异构酶, 生产高果糖浆
玉米淀粉 糊精 （ DP≈10）
葡萄糖 高果糖浆
?-淀粉酶
葡萄糖淀粉酶 葡萄糖异构酶
? 菌种
链霉素, 凝结芽孢杆菌, 放线菌
? 载体
DEAE-纤维素, 多孔陶瓷
? 反应平衡常数 =1,[葡萄糖 ]=[果糖 ]
其它固定化酶
? 氨基酰基转移酶
? 天冬酶
? 富马酸酶
? 半乳糖苷酶：水解棉子糖 （ 防止蔗糖结晶 ）
? 乳糖酶：水解乳糖 （ 乳糖不耐症 ）
? 应用于食品分析
酶电极
第四节 内源酶对品质的影响
? 酶对生物体的重要性
? 酶催化反应产生的效果
?加快食品变质的速度
?提高食品的质量
? 控制酶活力
一、颜色
? 颜色～ 食品质量
? 以瘦肉为例
?氧合肌红蛋白 —— 红色
?脱氧肌红蛋白 —— 紫色
?高铁血红蛋白 (Fe2+氧化为 Fe3+ )—— 褐色
导致色素变色的三种酶
1,脂肪氧合酶
六方面的功能
?小麦粉和大豆粉的漂白
?面团制作中形成二硫键
?破坏叶绿素和胡萝卜素
?产生氧化性的不良风味
?氧化破坏维生素和蛋白质
?氧化破坏必需脂肪酸
有益
有害
脂肪氧合酶催化过程
? 作用于不饱和脂肪酸产生自由基中间物
? 产生氢过氧化物
? 进一步非酶反应, 产生醛等不良风味
? 最敏感的氨基酸是半胱氨酸, 酪氨酸,
组氨酸和色氨酸
2,叶绿素酶
? 水解叶绿素产生植醇和脱植基叶绿素
? 果蔬失去 Mg2+,失去绿色
3,多酚氧化酶
? 存在于植物, 动物和一些微生物中
? 催化两类反应
羟基化
氧化 黑色素
褐变
非酶反应
控制多酚氧化酶的活力
消除氧和酚类化合物
? 抗坏血酸, 亚硫酸盐和巯基化合物
?有还原性, 将邻 -苯醌还原成底物, 防止黑
色素
?直接使酶失活
?破坏活性中心的组氨酸残基和 Cu2+
? 非底物的酚类 （ 苯二酚, 苯甲酸 ）
?酶抑制剂 （ 与底物竞争酶 ）
二、质构
? 果蔬
?果蔬的质构取决于碳水化合物
? 果胶物质, 纤维素, 半纤维素, 淀粉, 木质素
?自然界存在作用于碳水化合物的酶
? 动物组织和高蛋白质植物组织
?蛋白酶作用导致质构的软化
（一）果胶酶
1,果胶甲酯酶
? 水解甲酯键, 生成果胶酸和甲醇
? 二价离子 Ca2+存在时, 与羧基交联, 提
高质构强度
2,聚半乳糖醛酸酶
? 水解 ?-1,4 糖苷键
? 包括两种
?内切：从果胶分子内部水解糖苷键
?端切：水解分子末端的糖苷键
3,果胶酸裂解酶
? 存在于微生物中, 非高等植物中
? 裂解果胶和果胶酸分子中的糖苷键
? 形成一个含还原基团的产物和一个双键产物
? 235 nm 处有特征吸收
（二）纤维素酶
? 果蔬中的纤维素影响细胞的结构
? 纤维素酶与食品原料的软化有关
? 微生物纤维素酶将不溶性纤维素转化为
葡萄糖
（三）戊聚糖酶
? 存在与微生物和一些高等植物中
? 水解木聚糖, 阿拉伯聚糖和阿拉伯木聚
糖 （ 5碳聚糖 ）
? 小麦中存在
? 微生物戊聚糖酶制剂
（四）淀粉酶
? 存在于动物, 高等植物和微生物中
? 淀粉决定食品的粘度和质构
? 淀粉降解
淀粉酶的类型
? ? -淀粉酶
?存在于所有的生物
?内切酶, 水解, 干,
?显著影响粘度
?高温下才失活
? β-淀粉酶
?存在于高等植物中
?端解酶, 水解, 支,
?被巯基试剂 （ 半胱氨酸 ） 所抑制
? 葡萄糖淀粉酶
（五）蛋白酶
蛋白质决定动物性食品原料的质构
1,组织蛋白酶 （ Cathepsins）
? 存在于动物组织细胞的溶菌体内
? 五种组织蛋白酶,A,B,C,D和 E,还分离
出一种组织羧肽酶
? 参与了肉成熟期间的变化
? 宰后 pH下降, 酶释放, 导致肌原纤维以及胞
外结缔组织 （ 胶原 ） 分解
? 在酸性 pH具有活性 。 在 pH 2.5～ 4.5范围内具
有最高的活力 。
2．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．乳蛋白酶
? 碱性丝氨酸蛋白酶
? 水解 β-酪蛋白产生疏水性更强的 γ-酪蛋白,
也能水解 ?s-酪蛋白, 但不能水解 κ-酪蛋
白
? 奶酪成熟过程中参与蛋白质的水解作用
? 对热较稳定, 形成乳的凝胶
? 还存在着一种最适 pH 4左右的酸性蛋白
酶, 易热失活
三、风味
1,硫代葡萄糖苷酶
? 在芥菜子和辣根中存在着芥子苷
? S-糖苷发生糖苷配基裂解和分子重排
? 产物中异硫氰酸酯是含硫的挥发性化合
物, 与葱的风味有关
? 芥子油即为异硫氰酸烯丙酯
裂解和分子重排
芥子油
具有特殊风味
S-糖苷的酶分解
2,过氧化物酶
? 普遍地存在于植物和动物组织中
? 过氧化物酶活力会损害食品的质量, 未
经热烫的冷冻蔬菜所具有的不良风味与
酶的活力有关
? 各种不同来源的过氧化物酶通常含有一
个血色素 （ 铁卟琳 ） 作为辅基 。
? 过氧化物酶催化下列反应,
ROOH+AH2 H2O+ROH+A
? ROOH：有机过氧化物
? AH2被氧化, 是电子给予体
?抗坏血酸, 酚, 胺或其他有机化合物
?被氧化成有色化合物
?分光光度法测定过氧化物酶的活力
电子给予体
过氧化物酶的热稳定性
? 热失活具有双相特征
? 每一相都遵循一级动
力学
? 热失活曲线的 3部分
?热不稳定部分
?过渡区域
?热稳定部分
? 过氧化物酶的再生
? 非常耐热, 作为果蔬热处理是否充分的
指标
? 其它作用
?作为过氧化氢的去除剂
?参与木质素的生物合成
?参与乙烯的生物合成
?作为成熟的促进剂, 与果蔬的成熟有关
四、营养质量
? 脂肪氧合酶
?必需脂肪酸含量的下降
?氧化过程中产生的自由基, 降低维生素和氨基酸含量
? 抗坏血酸氧化酶
? 硫胺素酶
? 破坏硫胺素 （ 氨基酸代谢中必需的辅助因子 ）
? 核黄素水解酶
? 多酚氧化酶
? 引起褐变的同时, 降低有效赖氨酸的含量
第五节 作为食品加工的助剂
和配料而使用的酶
使用酶的目的
? 回收副产物
? 制造食品
? 提高提取的速度及产量
? 改进风味和稳定食品质量
使用酶的优点
? 天然, 无毒
? 催化的特异性, 不造成不需要的副反应
?一般是粗酶制剂, 可能会产生不期望的产物；但使
用高纯度的酶制剂在经济上不合算
? 在很温和的温度和 pH条件下具有活性
? 低浓度时有活性
? 易于控制反应速度
? 在反应进行到期望的程度后即可使酶失活
酶的来源
? 可食的和无毒的植物, 动物以及非致病,
非产毒的微生物
? 微生物来源酶的优点
?生产能力强
?诱变或改性
?胞外酶, 易于回收
?生产原料易于获得
一、甜味剂中使用的酶
酶法生产甜味剂
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二、脂酶
? 水解处在油 /水界面的三酰基甘油的酯键
? 广泛地分布于植物, 动物和微生物
? 动物胰脏脂酶和微生物脂酶是脂酶的主要来源
? 水解方式
1,2-二酰基甘油
三酰基甘油 2一酰基甘油
2,3-二酰基甘油
脂酶的专一性
? 酰基甘油专一性
?优先水解低 MW的三酰基甘油底物
? 位置专一性
?如胰脂酶, 仅水解 1,3位置的酯键
? 能水解 1位和 2位酯键的脂酶可能是混合酶
? 脂肪酸专一性
?水解特定脂肪酸形成的酯键
?微生物白地霉脂酶～油酸, 优先水解
? 立体定向专一性
脂酶的应用
? 奶酪加工中
?从乳脂中释出风味前体和风味化合物
? 三酰基甘油改性
?通过脂酶催化的酯交换反应, 生产新的甘油
三酯, 后者具有期望的熔点或其他性质
?在非水环境下有可能实现, 如果有水存在,
脂酶将快速水解甘油三酯
?技术关键：固定化脂酶制剂
? 油脂水解
?技术上可行, 能否应用于实际生产取决于它
和其他技术, 例如蒸汽裂解的竞争
?从天然的甘油三酯制备多不饱和脂肪酸时,
会优先考虑酶法
? 合成乳化剂和风味剂
?安全, 天然
三、蛋白酶
蛋白酶的来源
? 内源蛋白酶
?肉类成熟
?酵母自溶制备酵母提取物
? 微生物分泌的蛋白酶
? 加入的蛋白酶制剂
?蛋白质强化饮料
蛋白酶的作用
? 改进食品蛋白质的性质
?MW分布发生变化
?水解度 ↑,MW小的肽的比例 ↑
?水解蛋白质的溶解度 ↑
?乳化能力和起泡能力改变
? 控制蛋白质的水解程度是至关重要的
蛋白质的酶水解过程
?肽键水解后, 羧基和 ? -氨基间产生质子交换
?在 pH 6.5以上时, 质子化的氨基酸将离解
?要保持反应体系 pH不变, 就必须加入碱液
采用 pH-stat法控制水解度 （ DH）
适用于中性或碱性蛋白酶
B —— 碱消耗的当量数
?—— ?-氨基的平均离解常数
h总 —— 可被水解的肽键数, ≈8
%1 0 0%1 0 0DH ????? 总总 hBhh ?
%1 0 0?? 总的肽键的数目被水解的肽键的数目DH
hhB p K apH
p K apH
???
?
? ?
?
?
101
10
%1 0 0%1 0 0DH ?????
总总 h
B
h
h
?
蛋白酶的分类
按活性中心所含有的必需的催化基团分类
? 丝氨酸蛋白酶～羟基
?胰凝乳蛋白酶, 胰蛋白酶, 弹性蛋白酶和凝血
酶以及微生物蛋白酶
? 巯基蛋白酶 （ 或半胱氨酸蛋白酶 ） ～巯基
?木瓜蛋白酶, 无花果蛋白酶, 菠萝蛋白酶以及
微生物蛋白酶 （ 链球菌蛋白酶 ）
? 金属蛋白酶～ Zn2+
?肽链端解酶, 例如羧肽酶 A
? 天冬氨酸蛋白酶 （ 或酸性蛋白酶 ） ～羧基
?最适 pH范围是 2～ 4
蛋白酶的应用
? 制备水解蛋白质 （ 如生产大豆水解蛋白 ）
? 从油料种子加工分离蛋白质
? 制备浓缩鱼蛋白质
? 改进明胶生产工艺
? 凝乳酶和其他蛋白酶应用于干酪生产
? 从加工肉制品的下脚料回收蛋白质
? 对猪 （ 牛 ） 血蛋白质进行酶法改性脱色
? 作为食品添加剂改善食品的质量
?木瓜蛋白酶用于配制肉类嫩化剂
?减少 啤酒低温混浊现象
四、果胶酶
1,提高果汁得率
? 果实破碎后加入果胶酶, 降低粘度, 再压榨或
离心
2,果汁澄清
? 直接压榨后, 用果胶酶处理, 使果汁混浊的粒
子沉淀下来
? 混浊粒子是蛋白质 -碳水化合物复合物, 粒子
表面带负电荷, 在果胶等构成的保护层里面则
是带正电的蛋白质
? 苹果汁澄清包括酶催化果胶解聚和非酶静电相
互作用两个阶段 。
五、纤维素酶
? 使纤维素增溶和糖化
? 分为 4类
?内切葡聚糖酶
? 粘度快速下降, 还原基团缓慢增加
?纤维二糖水解酶
? 端解酶, 还原基团较快增加
?端解葡萄糖水解酶
? 水解速度随底物链长的减小而降低
?β-葡萄糖苷酶
? 水解速度随底物链长的减小而增加
第六节 酶在食品分析中的应用
? 优点
?酶具有高度灵敏度和专一性, 无需将待测物
与试样中其他组分分离
?步骤简单, 节省时间
?可以将非酶造成的化合物的变化降至最低
? 缺点
?试剂昂贵, 尤其是纯酶
一、被测定的化合物是酶的底物
1,标准曲线法
? 适用条件
?待测物的浓度必须小于 100Km（ 最好小于
5Km）
? 计算方法
?根据米氏方程
? 关键
?严格控制酶反应的条件, 制作关系良好的标
准曲线
2,总变化法
? 适用条件
?反应必须进行完全
? 方法
?从反应前后酶反应
体系的吸光度或荧
光的总变化测定产
物 （ 或底物 ） 的量
? 优点
?不需要精确控制酶
反应条件
? 缺点
?需要使用较多的酶
二, 待测物是酶的激活剂或抑制剂
? 激活剂反应初速度增加时, 可根据增加
的程度测定该化合物的浓度 。
三, 固定化酶在食品分析中的应用
? 重复使用, 降低每次分析的费用
? 使分析工作更加快速和简易
? 使用形式
固定化酶柱, 酶电极, 含酶薄片和结合酶的免
疫吸附剂 （ ELISA）
四、酶作为食品质量的指示剂
? 指示热处理是否充分
? 检测食品原料是否经受冷冻和解冻
? 检测食品受细菌等污染的程度
? 指示水果的成熟度
? 可能出现过分褐变的指示剂
? 洋葱和大蒜风味
? 体外酶法评价高蛋白食品的营养质量
