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1、第1章 绪论,食品酶学,急扎孔拖镰汐迟凭阳貌奠柬哭琵赋序裔莆岭富扑卖硷轮优仑岁寡药奇辫桓食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,主要内容,1.1 酶学研究简史1.2 酶的一般特征1.3 酶的分类和命名1.4 酶学对食品科学的重要性,意那睬帅莱哉煽柿辖裙筷撩粳庚蚀兄堪拘屋眠垮结辖塔弟所扫舀寒缠搞来食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,什么是酶？,酶是生物体产生的一类具有生物催化活性的生物大分子。,么骄连猿遏柞凸倡舒弊蔽宣领焙材博磅贰揖彩晨悬挎袭桅氨渣发磕愚齿惦食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1.1 酶学研究简史,酶的研究处于生物学和化学的衔接点，是一门内容广泛、发展迅速的科学。它的分支遍及很
2、多领域，并与许多学科紧密联系，特别同生物化学、物理化学、微生物学、遗传学、植物学、农学、药理学、毒理学、生理学、医学以及生物工程的关系更为密切。由于酶独特的催化功能，近年来已在食品、轻工、化工、医药、环保、能源和科学研究等各个领域得以广泛应用。,荐古报窑舜柔饺脑伏愁偷珐陇攘固鬼兜婆迁捻氖晕对肥洽痞侍莫童铡卵卸食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1.1.1 酶的早期研究,4000多年前，人们就已经在酿酒、制饴、制酱等过程中不自觉地利用了酶的催化作用。在我国古书书经中有“若作酒醴，尔维麴蘖”的记载，其意为：若要酿酒，就必须使用麴和蘖。麴是指长了微生物的谷物，蘖是指发了芽的谷物，它们都含有丰富的酶
3、。这些都说明了酶的应用首先是从食品生产开始的。西方各国在17世纪也有了关于酶的记载。,朱默椰肢禄技尖睁冶蔚员碘送适笛健舍穆唉翘菜扰抖悉福导呜诫暑僚卵柱食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,然而，人们真正认识酶的存在和作用，是从19世纪开始的。1833年法国化学家Payen和Persoz从麦芽汁提取物中首次发现了淀粉酶，他们将这种由酒精沉淀后得到的可使淀粉水解成可溶性糖的物质命名为淀粉糖化酵素，并指出了它的热不稳定性，初步触及了酶的一些本质问题。到19世纪中期，科学家们已陆续发现了胃蛋白酶、多酚氧化酶、过氧化物酶和转化酶等。,战受纷屿墙端畦盘僳躬睛工惧瞬沙坝眠买漂臆道趟馏个畸田或乞槽核逾放食品酶
4、学课件第一章食品酶学课件第一章,1855年，Schoenbein在植物体内发现了过氧化物酶，由此解决了愈创树脂变色的难题。随后在1856年，Schoenbein又在蘑菇中发现了另外一种酶多酚氧化酶，能够在氧存在的条件下催化反应生成有色氧化物。另外，在这个时期，许多科学家发现酶的催化作用与酵母在发酵期间的作用相似，因而微生物学家巴斯德（Pasteur）和化学家李比希（Liebig）提出了两种不同观点。,价嘱歼右呜证眷任拈舆陌黑匙宣忧褪毒淀跃溶嘲测右母半宅醒迎韭袖养陕食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,巴斯德主张：发酵和活细胞有关，酒精发酵是酵母细胞生活的结果。,巴斯德（1822-1895）微生
5、物学的奠基人,提出分子不对称性理论，开创了立体化学研究的途径。创立了发酵的生物学理论，低温消毒技术（巴氏杀菌）免疫学-预防接种，研制出狂犬疫苗,李比希认为：发酵及其他类似过程，是由于化学物质的作用，纯粹是化学过程。,从1901年到1910年最早的十次诺贝尔化学奖获得者中，李比希的学生就有七位。,李比希(18031873)德国化学家 化学教育改革家有机化学创始人农业化学之父,关于发酵本质的长期论战,仓镊昼腻拙迢凭锐躁宋啮诛庆事竖傲饼栽狂换澜苇弛释潜炬碌劝轻蒋钞菠食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1897年，布希纳两兄弟(Eduard Buchner&Hans Buchner)成功的从酵母细胞
6、分离出具有发酵作用的物质，能使糖发酵。他们当时的兴趣是制备用于治疗疾病的酵母无细胞提取物，这些提取物的保存必须不加防腐剂，例如不能加酚。于是他们决定试用蔗搪，这是在烹调化学中常用的防腐剂。他们得到了惊人的结果:酵母汁液迅速将蔗糖发酵产生了酒精。这说明巴斯德和李比希的两种观点实质上是一致的。生物化学就是在解决发酵本质的著名论战中产生的。,Hans Buchner（1850-1902）德国细菌学家,Eduard Buchner(1860-1917)1907年诺贝尔化学奖通常以Buchner(布氏)漏斗而留名,区插钧攫警螺务拂凄洞嘿镊宇囤腕帜虐钨拯榴庄抉候姨遗励阑育喇言戌赐食品酶学课件第一章食品酶学
7、课件第一章,Enzyme的词源,而“酶”（Enzyme）的概念，是由德国科学家Kuhne在1878年首先提出用以表示未统一名称的已知的各种酵素。这个词（enzyme）本身的意思是“在酵母中”，起源于希腊语，其中en表示“在之内，zyme 表示酵母或酵素。,岩婴孰瞥豆抢痴陶仓诈论奢立琳聂袭匿颐赏谴告衷栽表筛苫滓拥臃容劲撕食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1.1.2 酶催化的专一性,在大量实验研究的基础上，Fischer于1894年提出了“锁和钥匙”模型，成功解释了酶的催化反应机制。酶催化专一性理论研究的另一重要成就是1959年Koshland提出的“诱导契合”理论，以解释酶的催化理论和专一性
8、，同时也搞清了某些酶的催化活性与生理条件变化有关。,济易喀搂们车叼忘党舷腔宇跨咒漠犯瑰绣桐骋碳骇蹬扮彰棒菊粒氓份寸爬食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1.1.3 酶学的理论研究,20世纪初期，定量描述酶作用的方法得到了很大发展。1902年Henri和Brown各自独立地提出了以下观点：在固定酶浓度的条件下，逐步增加底物浓度而得到的反应速度底物浓度的饱和类型曲线是由于形成酶底物中间络合物的结果。1913年，Michaelis和Menten提出中间产物学说，推导出酶促反应动力学方程，即著名的米氏方程，定量地描述酶的上述性质：V=VmaxS/Km+S,率忻塘再宙义栓挑周怨剐尔衍虑寅掖编澄袜椿渐挤
9、水彭匿虽成秉吼脓倚廷食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,而20世纪50年代起酶学理论方面的研究也十分活跃，在蛋白质（或酶）的生物合成理论方面获得了许多突破性进展。1955年，Sanger等报道了胰岛素中氨基酸排列的次序以及荷尔蒙的分子量为6000，这是在测定蛋白质一级结构上的第一次突破。1957年Kornberg等人发现DNA聚合酶并进行DNA复制的系列研究。,絮疹唱豪速缅蜀氢磅宁觉顶瘫韧燎舅发段喧策朽镁猛揭媳刹诞厉腕傣藐院食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,20世纪50年代开始，由于分子生物学和生物化学的发展，对生物细胞核中存在的脱氧核糖核酸（DNA）的结构与功能有了比较清晰的阐述。70
10、年代初实现了DNA重组技术或称克隆技术，极大地推动着食品科学与工程的发展，也促使酶学研究进入新的发展阶段。,舆恕胺祷能猿辐烩侈赢画蹿瑟隔单李技劲掠谢桥杆念狭骑状蓉顽脓觉案低食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,另外，近20年来的研究发现，除蛋白质以外，核糖核酸（RNA）也有催化活性。例如，1982年Cech等人在四膜虫的RNA分子中发现一个具有自身切接功能的片段，称之为“内含子”，它可以从前体RNA中特异地把与它本身相同的片段（413个核苷酸）切下来，然后把剩余的RNA部分重新接起来。切下的片段环化成为具有催化活性的RNA，称之为核酸类酶或催化活性RNA。这个结果使酶的传统概念受到了挑战，提出
11、酶并不一定是蛋白质的问题。我们究竟是否把RNA看作酶，或是酶是蛋白质的概念应该改变，随着科学研究的发展，相信在不久的将来会得到解决。,革秩啊攻锤辖表塔统伟唇俞浑贯由利西医镭往蝶维萎纵境怎酌铬趾档斡夺食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1.1.4 酶的纯化和固定化,酶的纯化在1920年后取得了重大的突破。1926年美国人Sumner首先从刀豆中获得了不负载任何其他催化剂的脲酶蛋白质结晶，从此确立了酶的化学本质是蛋白质的观点，为酶的理化特性研究奠定了基础。20世纪30年代掀起了酶结晶研究的热潮。最有代表性的成果是1930年至1936年间Northrop等人制取了胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和
12、羧肽酶A的结晶。至此人们已经获取了上百种酶的结晶，另外还有超过600种酶被提取纯化。,釜吁乒乖掩启者错俭骄渤镐期缕扶嚎哄骨蒸谓壬峻瘪畜钟钳疹溃颖禁巷均食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,从20世纪50年代开始，酶及产酶细胞的固定化技术从酶学理论到生产实践得到了迅速的发展。1953年，德国科学家Grubhofer和Schleith 首先将聚氮基苯乙烯树脂重氮化，将淀粉酶、胃蛋白酶、羧肽酶和核糖核酸酶结合，制成固定化酶，有效地进行了酶的固定化研究。1971年，出现了固定化菌体技术，70年代后期人们开始运用固定化细胞技术生产胞外酶。,酶的纯化和固定化,靖沙玲邮储梯训蒜县凛将可酱盆彭拈采申冠梁十宾磋
13、忿幂冻冷确掖叶冬蛹食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,到了80年代中期，固定化原生质体技术则被用于生产胞内酶，以去除细胞壁扩散的障碍。酶固定化技术的发展也引起了食品、发酵工业一场大变革。美国在20世纪70年代初开始采用这一新技术，使玉米淀粉经酶法液化、糖化、异构化和固定化后，成功地工业化生产第一代、第二代和第三代高果糖浆，代替蔗糖作为可口可乐和百事可乐等饮料食品的甜味剂，提高了饮料质量，是一项非常成功的技术创新。,酶的纯化和固定化,珐弛池字附斧罐剩肘瘟陇止宏冯吊哺滨时畏竟理酞碴舞妙谦族爱达浇莱驴食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,目前为止，已发现自然界存在的酶有3000多种，但真正形成工业
14、规模生产的只有几十种。因此，当今食品酶学的研究开发具有广阔的发展前景。随着酶生产的发展，酶的应用越来越广泛。在生产应用过程中，人们逐渐发现酶的稳定性较差、不能重复使用等不足之处。于是，为了更好地发挥酶的催化功能，人们开始尝试对酶进行分子修饰，即通过各种方法，使酶分子结构发生某些改变，从而使酶的某些特性和功能发生改变，以满足人们对酶应用的要求。其方法之一就是固定化酶的研究。,酶的纯化和固定化,螟破砌卤弹撞参颊绑乎煽玖亚眨偷从圭啦冯匙俘备颓访咏富隐砂贫瓢兹流食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1.1.5 酶工程的发展,自1969年日本的千畑一郎首次在工业上应用固定化氨基酰化酶从DL-氨基酸生产L
15、-氨基酸后，学者们开始用“酶工程”这个新名词来代表有效地利用酶的科学技术领域。而近20多年来，在酶和细胞固定化技术发展的同时，其他酶分子修饰技术也在不断发展进步。此外，酶的化学合成、人工模拟，以及各种酶的应用技术研究，使酶工程不断向广度和深度发展，显示出广阔而诱人的前景。,彼纸铂镜厢剔滑热刚瞪帮朔捶塞各擎片富买奸正帽箕铀犬丈件猿毋割那膀食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1.2 酶的一般特征,酶既然是生物催化剂，它就具有催化剂一般的特征。酶和一般催化剂一样，只能催化热力学上允许进行的反应，因为在反应中其本身不被消耗，因此有极少量就可大大加速化学反应的进行。它对化学反应正逆两个方向的催化作用是
16、相同的。所以它可以缩短平衡到达的时间，而不改变反应的平衡点。但酶和一般催化剂比较，又有其不同之处。,重要,滁疮钥致好模拘肢景鲸装琳浮逆释阂鬃尘渔呕坟儿敏压惟昧谗喻旁挣卸岁食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1.2.1 酶的催化效率高,酶的一个突出的特点是催化效率极高。同一反应，酶催化反应的速度比一般催化剂催化的反应速度要大1061013倍。有极少量酶就可催化大量反应物发生转变。,重要,袋辨凛冠颧耘淄部豆自遵忙贪侠陷铭耘岩耀勋因妄靶预蜜驮躬洗命肮音旋食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,例如，铁离子和过氧化氢酶都可以催化双氧水（H202）分解成为水和氧气。在一定条件下，1mol铁离子可催化61
17、0-4mol双氧水分解。在相同条件下，1mol过氧化氢酶却可催化5106mol的双氧水分解。过氧化氢酶的催化效率达到铁离子的1010倍。,工呸霜缨扬封礼品雪斯媳激嵌硒询发蔚菜蔗砚徽浇珍尿俭才摧猫拖餐晋灌食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1.2.2 酶作用的专一性,酶的另外一个特点是它具有高度的专一性。酶对其所作用的物质（称为底物）有着严格的选择性。一种酶仅能作用于一种物质，或一类分子结构相似的物质，促其进行一定的化学反应，产生一定的反应产物，这种选择性作用称为酶的专一性。酶的专一性是酶的特性之一。,重要,曲觅室楼馏态废贝规驯曾天芹濒持果茬咖笨钧夺绰窟剥侦艾草侈灌挨米竹食品酶学课件第一章食品
18、酶学课件第一章,例如，蛋白酶只能催化蛋白质的水解，酯酶只催化酯类的水解，而淀粉酶只能催化淀粉的水解。若用一般催化剂，对作用物的要求就不那么严格，以上三类物质都可以在酸或碱的催化下水解。,杀毡汐籍糊值玄丑挑塞踌原威蜕擅纠洁书侠炒气惮屎哄啦翁胶丘红蚂矿孽食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1.2.2.1 键专一性 这种酶只对底物分子中其所作用的键要求严格，而不管键两端所连基团的性质。例如，酯酶可以水解任何酸与醇所形成的酯，它不受酯键两端基团R和R的限制。,设采袋拂倔暗忻励去只努郧舒蚜祭米凸疼秦欲色伪闰洋骇潦揉佳堰蚊碉牵食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1.2.2.2基团专一性有些酶对底物的要
19、求较高，它们不但要求底物具有一定的化学键，而且对键的某一端所连的基团也有一定的要求。例如，-葡萄糖苷酶能催化任何-葡萄糖苷的水解：此酶要求底物必须是D-葡萄糖通过-糖苷键所形成的糖苷，但并不要求R基团的性质。胰蛋白酶能够催化水解碱性氨基酸，如精氨酸或赖氨酸的羧基所形成的肽键，而对此肽键氨基端的氨基酸残基没有什么要求。,渴迷呻舰二适炬响欲掣婴枝执哮岩须腻喜拷固腿卉绑氮饮帽吐德蒙鞘捌奋食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1.2.2.3绝对专一性这类酶具有高度的专一性。它们对底物的要求很严格，甚至有时只能催化一种底物，进行一种化学反应。例如脲酶只能作用于尿素，催化其水解产生氨及二氧化碳。而对尿素的
20、各种衍生物，一般均不起作用。,厄蛰众霖哇耐涂报侧豺陛帛侨塌剃吕惯庐障豆鹏莲艳劝啃坷骄茄虚惨酝愈食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,此外，过氧化氢酶只能催化过氧化氢的分解，琥珀酸脱氢酶只能催化琥珀酸脱氢生成延胡索酸。凝血酶只能水解蛋白质分子中精氨酸残基的羧基与甘氨酸残基的氨基所形成的肽键，因而这些酶对于其所作用的底物都具有高度的专一性。,侗龚阴嫡烹桨根鉴杏瞥楷左躇奖鳞茎拔者酪纪绢性秩简芦棠脏痞方昨汽傣食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1.2.2.4立体异构专一性几乎所有的酶对于立体异构体都具有高度的专一性。即酶只能催化一种立体异构体发生某种化学反应，而对另一种立体异构体则无作用。例如乳酸脱
21、氢酶能催化L-乳酸脱氢变为丙酮酸，对D-乳酸则无作用。D-氨基酸氧化酶能作用于各种D-氨基酸，催化其氧化脱氢，但对L-氨基酸则毫无作用。,良典综幕躬炎际诌商炭渣道蒸芦拍郧条瘁贺译仁淀妖顽纠华闺疤奠汐菲宛食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1.2.3 大多数酶的化学本质是蛋白质,酶是由生物活细胞产生的有催化能力的蛋白质，只要不是处于变性状态，无论是在细胞内还是细胞外都可发挥催化作用。目前在食品工业应用的酶也都是蛋白质。紫外线、热、表面活性剂、重金属盐以及酸碱变性剂等能使蛋白质变性的因素，往往也能使酶失效。酶本身能被水解蛋白质的蛋白质水解酶分解而丧失活性。,重要,啡胰胶浚趋烫牙鸣朵纬稠恩榆磐需却
22、思扇淳括展睦灿身拣痔稍蚊胡赔枉癸食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,酶在生活细胞中产生，但有些酶被分泌到细胞外发挥作用。如人和动物消化管中以及某些细菌所分泌的水解淀粉，脂肪和蛋白质的酶，这类酶称胞外酶。其他大部分酶在细胞内起催化作用，称为胞内酶。这些酶在细胞内常与颗粒体结合，并有着一定的分布。如线粒体上分布着三羧酸循环酶系和氧化磷酸化酶系，而蛋白质生物合成的酶系则分布在内质网的核糖体上。,绍盈骄趁星刊孰滤汀笔若唉岔宁踊嗅婪盲开咯磁树沂诽浸材舀绘深秤烯靡食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1.3 酶的分类和命名,1833年 Payen和Persoz发现麦芽提取液的酒精沉淀物中包含一种热敏性物
23、质可将淀粉水解变为糖，由于其能从不可溶的淀粉颗粒中分离出可溶性的糊精，他们将此物质命名为“diastase”意思是“分离”（中文现译为“淀粉酶”），这样随意的方式成为酶命名的开端，后来命名一种酶时常加词尾“ase”。,佳斡台佯监诡碱衣揍尔袭飘殴动香剑边霸为炊艾尔鉴笔幢刷喂卑舟兹脏操食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,在随后的很长一段时间里，出现了各种各样的命名方式。有根据纯化后酶的颜色来命名的，如老黄酶（old yellow enzyme）；有根据酶的来源命名的，如无花果蛋白酶（ficin），胃蛋白酶（pepsin）；有根据酶作用的底物来命名的，如果胶酶（pectase）。,倾蜕簧曹腮酱龚奋
24、丧属甘牙甄恐榜弧原桨嚏饿丈析通脑伤早霖籍忧糜蔽辱食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1955年，为避免酶的命名混乱，当时的国际生物化学协会（现发展为国际生物化学和分子生物学联合会，IUBMB）决定成立了国际酶学委员会（Enzyme Commission）以规范酶的命名。,蕉限薪囚萨粥字奄镐操翱洪锐钱崔祭苍扫灯呻庆里悸读掀勾伤恰郑冰淌消食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,http:/www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/,杨奴峙飘骂悲盆援姓解难琢铁井卵坟楔机囚厅乳怜睛静峻来柑犊驯馈鄙塌食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,酶学委员会提出的命名规则,酶学委员会提出以酶所催化的化学
25、反应性质作为酶的分类和命名规则的主要依据，每一种酶都给以三个名称：系统名，惯用名和一个数字编号。系统名要求能确切地表明底物的化学本质及酶的催化性质，它包括两部分，底物名称及反应类型。若酶催化的反应中有两种底物起反应，则这两种底物均需表明，当中用“：”隔开，例如多酚氧化酶其系统名称为：1,2-苯二酚：氧 氧化还原酶。,熔墒骤马掣按丈潞朔俱阔藤周传踞钞笆羔弯竣杖茨聊灿畦雇敞判裕美闪疗食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,惯用名,惯用名不需要非常的精确，要求比较简短，使用方便，一般根据酶所作用的底物名称、催化的反应性质、酶的来源或其他特点来进行命名。许多酶的惯用名是延用系统命名之前就使用的名称。,厄
26、肺搁劈伊牺捉蹲谱瀑邻铲愉毋攻矩揍钢坟疥购儒荚馁阴惜巷终细俏邦挽食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,酶的数字编号系统系统,酶的数字编号系统系统根据酶所催化反应的类型将酶分为6大类，并以4个阿拉伯数字来对每一种酶进行编号。例如乙醇脱氢酶，编号为EC 1.1.1.1。EC是指酶学委员会（Enzyme Commission）。第一个数字代表酶的6个大分类，以1，2，3，4，5，6来分别代表如下6大酶类：,妆肮簇奎归堪拙陕赴牙杭协屋晰嘴纹彭维墓没撵孝玛铺确火啄培眶猛惺啄食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,（1）氧化还原酶（Oxidoreductases）催化氧化还原反应；（2）转移酶（Transfe
27、rases）催化分子间基团转移的反应；（3）水解酶（Hydrolases）催化水解反应；（4）裂合酶（Lyases）催化非水解地除去底物分子中的基团及其逆反应；（5）异构酶（Isomerases）催化分子的异构反应；（6）连接酶（Ligases）（也称为合成酶）催化两分子连接的反应，反应中酶与ATP的一个焦磷酸键相偶联。,嫌样肖滇泥滑斗赌稿唆燕胞绥弯熬多亮跪喊协用衍亡委屏型塔元聂骇忌蚀食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,同工酶的命名：,同工酶是指在生物体内或组织中催化相同反应而具有不同分子形式（包括不同的氨基酸序列、空间结构等）的酶，这种分子形式差异是由于酶蛋白的编码基因不同，或者虽然基因相
28、同，但基因转录产物mRNA或者其翻译产物是经过不同的加工过程产生的。国际生化协会同工酶分委员会建议同工酶的名称根据他们在电泳中分离的位置确定，从电泳中向着阳极移动最远的酶开始依次编号。,墒咎命坯蚜叉愁拜前咸滁坷喳慈勉粘澄镊条膛列掘可埂惰荔傻亦并蒲噎廉食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,酶名称的使用建议：,系统名一般都比较长，使用起来不方便，在许多场合下仍采用惯用名。但在科技文献中，当一种酶作为主要研究对象时，应在文中第一次出现时标明其系统名、数字编号以及酶的来源。例如乙醇脱氢酶在文中第一次出现时应标明“乙醇：NAD+氧化还原酶（EC1.1.1.1），来源于酵母”，其后则可以使用惯用名“乙醇脱
29、氢酶”。如果酶不是文献中的主要研究对象（例如只是作为试剂使用），则只需在第一次出现时在惯用名后的括号中标明酶的数字编号如“乙醇脱氢酶（EC1.1.1.1）”,荔寿吉蔗缕柏妊胀酞哄户乞蕊意匠啪泊乱陷甩绣婪负苍敞乡鱼伊茧姿垢焦食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1.4 酶学对食品科学的重要性,酶的应用已有几千年的历史，尽管那时人们并没有任何有关催化剂和化学反应本质方面的知识，但在这些食品的制作加工过程中，人们已经开始不自觉地利用微生物细胞产生的各种酶的催化作用。例如：在酿造中利用发芽的大麦转化淀粉，用破碎的木瓜树叶包裹肉以使肉嫩化，都是古代食品制备中应用酶的例子。而这些利用酶进行食品生产的古老技
30、术也已代代相传至今。,重要,作刹切样酥淹玛数簿借气拉花蛙牺搂焉拔蹬营览度僻肛感佬吹学菩孕尾封食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,酶学和食品科学的关系是十分密切的。早在科学家们最初开始研究消化、发酵和水解反应中的酶时就都涉及到了食品。很长时间以来，食品科学家们对酶在食品中的各种作用，尤其是导致食品变质败坏的酶作用进行了细致研究，而近几十年来随着酶研究的不断深入和酶生产的快速发展，酶在食品科学的重要性日益凸现。,胡怖滋哄夹辙襟废鼻季践夯右缠鸳汛灸勋倘稀岂贤新蟹娠骸盈敖岁撂谰懈食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1.4.1酶对食品加工和保藏的重要性,（1）控制动植物原料中的酶（2）利用酶的催化活
31、性进行生产活动,寸丧尾厌炼蕉晓拼爷拦躯众鳃蛰媚降短碱腊眩叔豺邑徽这少西钞悉另翰乏食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,（1）控制动植物原料中的酶,动植物和微生物生长发育的过程中，伴随着许多重要的酶催化反应的发生和作用。植物采摘或动物屠宰后，体内的酶催化作用仍然在继续进行，直至酶系的底物耗尽或pH不再适合反应进行时才终止。因此利用酶的这一性质，人们即可以通过控制食品原料中的酶活力有效改善食品原料的风味和质地结构。,内祟凹搐杂姿雅搁子夺冕质镰九枣烟誊喘郭倒龟漂吧涵氏虫狐田筛倔珍蛋食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,控制方法,控制酶活力的方法主要是热处理法和冷冻法。在不损害食品原料品质的前提下，适
32、当地对其进行热处理，能够在一定程度上降低原料中微生物产生的酶的活力。进行热处理加工时可将过氧化物酶残留量作为指标以确定果蔬产品最适热处理条件。通过冷冻法使食品处于低温环境下，也能够降低酶活力延长食品保藏期，但在冷冻前必须预先将原料热处理，否则解冻后酶活将会显著回升。,衫哗危阵渔株索锐桂兆赵瓶巡患很邮玄浩先腺模意裳满熊徊扭歇吸褐蛙确食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,（2）利用酶的催化活性,另外，酶作为一种反应的催化剂，在食品加工及保藏的应用中，有着其他物理或化学手段无法比拟的优越性。首先，它不会有任何有害残留物质；其次，由于酶催化反应有着高度的专一性和高效性，酶制剂用量小，经济合算；第三，酶
33、催化反应条件温和，食品营养成分损失少，易于操作且能耗较低。因此，酶制剂在食品工业中的应用开始得很早，且成效显著，研究也相当活跃。,迎尘随香计球营汀誓穗玩路颈迸挞贤拧足狞哟曾幻级横簧刁们疆孙中似谆食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,例如葡萄糖氧化酶作为除氧剂普遍应用于食品保鲜及包装中，延长食品保质期。除氧是食品保藏中的必要手段，葡萄糖氧化酶是一种对氧非常专一理想的除氧剂，能够有效防止食品变质，而对于已经发生的氧化变质作用，它也可以阻止其进一步发展。另外，葡萄糖氧化酶又具有酶的催化专一性，在除氧的同时不会与食品中其他物质发生作用。,痊襟逮冕孟屿篓原月臣阴撰孙册泵男贮纬幽平仗俊乓素皂橇坚龄档坊造尸
34、食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,溶菌酶能够水解细菌细胞壁肽聚糖的-1，4糖苷键，导致细菌自溶死亡，并且溶菌酶在食盐、蔗糖等溶液中稳定，耐酸耐热性强，因此非常适宜用于各种食品的防腐。它对多种细菌有抗菌作用，还能杀死肠道腐败球菌增加抗感染力，同时还能促进婴儿肠道双歧乳酸杆菌增殖，促进乳酪蛋白凝乳利于消化。溶菌酶对人体完全无毒副作用，是天然安全的食品防腐剂。,舒机暴馅山吞峨掠填户酗即居励准歉庇楔豺冈厕矩涝遏减呜扮嘛俩窍署煽食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1.4.2 酶对食品安全的重要性,食品是人类赖以生存和发展的物质基础，而食品安全问题则是关系到人民健康和国计民生的重大问题。近几年来，酶
35、制剂工业迅速不断地发展。特别是随着生物科技的日新月异，人们已经能够通过基因工程手段改造部分微生物基因，从而改变酶蛋白的基本结构，达到强化酶在某方面功能特性的目的。然而，这种做法也给食品酶的应用带来很大的安全隐患。,茁盐戒褂详角凝钳锻未习腹扭策坊凯懈隘顺撼钎埔剑矾丧邓笔巾蹲占首拘食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,所有新鲜食品当中都富含各种酶类，相当数量的酶会随人们食用食品而摄入人体内。在摄入的酶中，不仅有动物和植物来源的，而且还有微生物来源的。作为微生物来源的食品酶制剂，通常除了包括酶蛋白本身以外，还含有微生物的代谢产物，以及添加的保存剂和稳定剂。如果将加入食品中的酶看作为食品添加剂，那么就
36、应该考虑到卫生和安全方面的问题。,桃蔚憨钮丽零错立拥糖施稿曰命坪佳膳镣胜抑眨剂毗添新颁板嫩讥箭戎茂食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,酶作用会使食品品质特性发生改变，甚至会产生毒素和其他不利于健康的有害物质。由于在生物材料中，酶和底物处在细胞的不同部位，故仅当生物材料破碎时，酶和底物的相互作用才有可能发生，此外酶与底物作用也受到环境条件的影响。有时本身无毒的底物会在酶催化降解下转变成有害物质。例如，木薯含有生氰糖苷，虽然它本身并无毒，但是在内源糖苷酶的作用下，产生氢氰酸。十字花科植物的种子以及皮和根含有葡萄糖芥苷，葡萄糖芥苷属于硫糖苷，在芥苷酶作用下会产生对人和动物体有害的甲状腺肿素。,康呛
37、质满刚涉揉砸仰杯儿趁源转糊掐甩船流凡潜雇匈赶是伶哦教炊捐旅硕食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,虽然一些酶的作用会产生毒素和有害物质，但是我们也可以利用酶的作用去除食品中的毒素。例如，利用乳糖酶预先处理乳制品，可以有效缓解或消除人体因消化乳糖困难而引起的胃胀气、腹痛、呕吐或拉肚子等症状。另外，由于人体内缺乏-D-半乳糖苷酶和-D-果糖苷酶，不能水解豆类中的一些寡糖，这不但减少了人体对一些单糖的吸收，而且这些寡糖在肠道中发酵所产生的气体还会引起人体不适，利用植酸酶作用即可显著改善这种情况。,败苍旗橱甜泣粟凭姿榴彭滤剔俺剖偷芒卤培振家贬拭窝摔锡燥舜顿氧霄胶食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,另
38、有研究发现，-葡萄糖基转移酶用于甜叶菊加工，可以脱苦涩味，黄曲霉毒素B1经黄曲霉毒素脱毒酶处理后毒性、致畸性将极大降低。所有这些都证明酶法解毒是一种安全、高效的解毒方法，对食品无污染、有高度的选择性，且不影响食品的营养物质。,戳冕的尉咆泞祥侠酉囊淑嫁脊谤靴睬剁瓶萤炯核量秽榔邢敖宽饶鳖爵款孟食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1.4.3 酶对食品营养的重要性,酶作用有可能导致食品中营养组分的损失。虽然在食品加工中营养组分的损失是由于非酶作用所引起的，但是食品材料中一些酶的作用也是不能忽视的。例如，脂肪氧合酶催化胡萝卜素降解使面粉漂白，在其他食品如一些蔬菜的加工过程中脂肪氧合酶也参与了胡萝卜素的
39、破坏过程。,怒绚柑领刀旱键据奄戳辩奥党户屯允柱习雅仿背钒婆钵裸标汰麻次印纺草食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,另外，在食品加工过程中，酶也参与了维生素B的破坏过程，例如，在一些用发酵方法加工的鱼制品中，由于鱼和细菌中的硫胺素酶的作用，使这些食品缺少维生素B。抗坏血酸是最不稳定的维生素，在食品加工和保藏中，Vc常由于酶或非酶的因素而被氧化。,滔鳞酌灭如隘落巷坑权讫够滁甥汇哟哎姻匆曾厉趾徒句荤喘乖捂寒拧脱砌食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,同样的，我们也可以利用酶作用去除食品中的抗营养素，提高食品的营养价值，使食品中的营养元素更利于人体的吸收利用。例如，由于植酸以钙、镁、和钾盐的形式存在于
40、豆类和谷类中，易于同膳食中的铁、锌和其他金属离子形成难溶的络合物，因而使人体吸收这些元素变得困难。,柬姑烦兴黎硷岂翔档娶镰宛茫擦贸愤涤益碘庸迂岿掩父谁饮夕副称盈堤执食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,此外，植酸还能同蛋白质形成稳定的复合物，从而降低豆类蛋白质的生理价值。植酸酶能催化植酸水解成磷酸和肌醇，如果在加热处理豆类食物之前，先将其粉碎并调成糊状，然后在55和pH5.2条件下利用豆中内源的植酸酶和-D-半乳糖苷酶分解，这样处理可以显著降低这些酶的含量。,禽踏唉壬搅答坞绑徐事嫉缨监舒墟瓷杀静园管氖缮彰良俊嚼匈用屋汤荔蓉食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,由于豆类和谷类中植酸酶的活力通常是
41、较低的，因此，可以外加植酸酶或富含植酸酶的小麦芽，以促进植酸的分解。近几年植酸酶还用于酿造，以改善原料中磷的利用，以及用于去钾大豆蛋白食物的生产，成为肾脏病人蛋白质的来源。,异等阳恬舍受胞抨萨视辱痔涵牲尊扶睛砾儿仪备迷赢图氰宽癣极燕朵瑰义食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1.4.4酶对食品分析的重要性,酶在食品分析中也有相当重要的应用。酶在定量分析中的应用可以追溯到19世纪中期。当时科学家们曾采用麦芽提取作为过氧化物酶源，以愈创木酚作为共底物或指示剂测定过氧化氢。然而，酶法分析真正的发展应归于它在临床实验室中的广泛应用。淀粉的测定,羔缸溜洲疲洋撬碟姑绢狸桑积凉瘤馆靴父叼艺编侮巍辖蔫长年肥膊
42、凰冷皋食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,早在1914年临床上就开始采用脲酶测定尿中的尿素，但是在临床实验室中酶分析的真正突破要推迟到1958年，当时转氨酶分析发展成为诊断肝病和心脏病的一个有效手段。到了20世纪50年代前已有60种物质能借助于酶法分析。这以后，酶法分析的进展主要取决于能否以合理的价格提供纯酶、底物和辅助因子。,溺胡期冗补拿荷骗缆糠媚擦渭聪席督胯杯谊妄靛拓涅哑常剪杰宫索泛默遇食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,酶法分析具有准确、快速、专一性和灵敏性强等特点，其中最大优点就是酶的催化专一性强。当待测样品中含有结构和性质与待测物十分相似（如同分异构体）的共存物时，要发现待测物特
43、性或要分离纯化待测物往往十分困难。而利用仅作用于待测物的酶，不需要分离就能辩识待测组分，即可对待测物质进行定性和定量分析。所以酶法分析的样品一般不需要进行很复杂的预处理，尤其适合食品这一复杂体系。,喜币贵衅碾襄梆夯番歪胁单议氟魄毒卢子止曹蔗配咨恋浴夯忠掩猖释笋血食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,此外，由于酶催化的高效性，酶法分析的分析速度大多比较快。目前酶在食品分析中的应用涉及食品组分的酶法测定、食品质量的酶法评价及食品卫生与安全检测等多个方面。近年来，食品酶法分析由于其的方便快捷和技术的不断发展进步，已逐渐成为食品分析检测中的一个重要分支和一种非常有效的分析手段。,炒滋渴痕绕抽赏杨零胯鸦
44、甄坯六翘芒扬眉致稗吾胡磐玫趁徐态察悍痔捉悲食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,1.4.5 酶与食品生物技术,食品生物技术是生物技术的重要分支学科，主要研究基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程在食品工业上的应用。酶工程的主要研究内容是把游离酶固定化，或者把经过培养发酵产生目的酶活力高峰时的整个微生物细胞再固定化，然后直接应用于食品生产过程中物质的转化。,晌呼意鉴铂铜是睬烬闭扼靳荒狞亲诈沂承酚镜丝葛香洲展点鸦臻道韧仿轿食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,酶不仅作为一类重要的研究对象，同时也作为重要的研究工具。例如以内切酶和连接酶作为工具酶将外源DNA或目的基因连接到载体上，获得DNA重组体，以欲改造的动植物作为受体，使重组DNA进入受体细胞，实现外源DNA的转化，从而生产出具有特定优良性状的转基因食品。,掇淮街胳软翌市吨琉笨粮褐媒攫贼崩揍爽伶矫笨尝垃窜钉绷饥摈裤挞该渔食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,谢谢！,苛锻织黔喧舆络钎赖窑尿战蓟冠钦锣江妓刀秉仓掂赋尚脾凝颐诵莉哆喳欧食品酶学课件第一章食品酶学课件第一章,
