第五章食品與酶(enzymes&foods)

1、第五章 食品與酶Enzymes & foods,教學(xué)目的：通過本章教學(xué)，使學(xué)生掌握酶的性質(zhì)及在食品化學(xué)中的重要作用，影響酶促反應(yīng)的因素，熟悉食品加工中重要的酶和它們對(duì)食品的作用。 教學(xué)重點(diǎn)：影響酶促反應(yīng)速度的因素、酶活力、食品加工中重要的酶。 教學(xué)難點(diǎn)：酶的命名和分類、酶促反應(yīng)、食品加工中重要的酶。,第一節(jié) 酶的性質(zhì)、命名及分類,一、酶酶的定義酶是由生物活細(xì)胞產(chǎn)生的有催化功能的蛋白質(zhì)，只要不處于變性狀態(tài)，無論在細(xì)

2、胞內(nèi)或細(xì)胞外都可發(fā)揮催化化學(xué)反應(yīng)的作用。酶及輔酶有些酶是簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)，有些酶是結(jié)合蛋白質(zhì)，一般把結(jié)合蛋白質(zhì)的蛋白部分稱為酶蛋白，非蛋白質(zhì)部分稱為輔酶。,酶的性質(zhì) 酶是一種催化劑，但它和一般的化學(xué)催化劑有很大不同。酶的作用具有高度的專一性。 酶催化的反應(yīng)都是在較溫和的條件下進(jìn)行 。酶的催化效率也比一般催化劑高得多 。,酶對(duì)食品的加工保藏，大體可分四種情況 ：利用食品中所含的酶，如肉的成熟等。抑制食品中所含的酶，如食品的

3、保鮮及防止變色。添加酶以提高食品的價(jià)值，如果汁和葡萄酒中添加果膠酶來澄清。利用酶來制造食品，如由淀粉制葡萄糖。,二、酶的命名及分類現(xiàn)在普遍使用的酶的習(xí)慣名稱是以下述三個(gè)原則 ：根據(jù)酶催化反應(yīng)的性質(zhì)來命名 。根據(jù)被作用的底物兼顧反應(yīng)的性質(zhì)來命名； 根據(jù)被作用的底物兼顧反應(yīng)的性質(zhì)來命名 。1961年，國(guó)際生化協(xié)會(huì)酶委員會(huì)將酶分為六大類：,1. 氧化還原酶類 2.轉(zhuǎn)移酶類：能催化將某一基因從一個(gè)化合物轉(zhuǎn)移到另一個(gè)化合物反應(yīng)

4、的酶，如轉(zhuǎn)移氨基，稱轉(zhuǎn)氨酶，再如轉(zhuǎn)醛酶、轉(zhuǎn)酰酶等。 3.水解酶類,4.裂解酶類： 脫羧酶，催化C-C-鍵斷裂，產(chǎn)物中有CO2。 醛縮酶，催化C-O鍵斷裂，產(chǎn)物中有醛。 脫水酶，催化C-O鍵斷裂，產(chǎn)物中有H2O 脫氨酶，催化C-N鍵斷裂，產(chǎn)物中有NH3  5. 異構(gòu)酶類：改變底物原子的排列，如把醛糖變?yōu)橥牵淖兞Ⅲw異構(gòu)等。  6. 連接酶類：具有形成C-O、C

5、-S、C-N或C-C鍵而把兩種底物連接起來的能力。,第二節(jié) 酶作用的機(jī)制(mechanism of action of enzymes),酶催化底物酶的作用具有高度的專一性，一種酶僅能催化一種結(jié)構(gòu)的底物，這可用鑰匙和鎖的關(guān)系來加以比喻。,此圖左上為1，右上為2，左下為3，右下為4。  1----底物與酶處于分離狀態(tài)。  2----底物與酶結(jié)合形成絡(luò)合物，結(jié)合部位c和催化基團(tuán)a、b與底物分子緊密接觸。

6、0; 3，4-----底物雖能與酶結(jié)合，但是底物分子的形狀妨礙催化基 團(tuán)與它緊密接觸。,,酶促反應(yīng)與非酶促反應(yīng)途徑不同：原來一步完成的反應(yīng)被分為兩步來進(jìn)行，原來一步反應(yīng)所需的活化能較高，而分成幾步后，每一反應(yīng)所需的活化能都較低，從而使反應(yīng)易于進(jìn)行，總反應(yīng)速度加快。,第三節(jié) 影響酶促反應(yīng)的因素Factors affecting reactions catalyzed by enzymes,一、溫度大多數(shù)酶，在30-40℃范圍內(nèi)顯示

7、最高活性。,二、PH值 酶是蛋白質(zhì)，在極端的酸性或堿性條件下會(huì)變性而完全失去活性，大多數(shù)酶的最適PH值為4.5-8.0范圍內(nèi),三、水分活度   水能影響食品中酶反應(yīng)的速度，通?？捎媒档褪称分兴趾康姆椒▉碜铚傅茸饔靡鸬淖冑|(zhì)。,www.image.baidu.com,四、酶濃度   對(duì)大多數(shù)酶促反應(yīng)來說，在適宜的溫度、PH值和底物濃度一定的條件下，反應(yīng)速度至少在初始階段與酶的濃度成正比。如果反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行

8、，則速度將降低，這主要是因?yàn)榈孜餄舛认陆导敖K產(chǎn)物對(duì)酶的抑制之故。,五、底物濃度底物濃度與反應(yīng)速率關(guān)系遵守米氏方程 ： V = Vmax[S]/（Km+[S]） 式中：V — 測(cè)定的反應(yīng)初速度      Vmax — 最大反應(yīng)速度,六、抑制劑   有些物質(zhì)能使酶活性中心的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，導(dǎo)致酶活力下降或喪失，這種現(xiàn)象稱為酶的抑制，引起酶抑

9、制的物質(zhì)叫抑制劑。,1. 競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑某些物質(zhì)與底物的結(jié)構(gòu)很相似，它們會(huì)與酶活性部位結(jié)合，造成與基質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)而起到抑制酶反應(yīng)的作用。2. 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑某些物質(zhì)并不與酶的活性部位結(jié)合，而是結(jié)合于其它部位，從而引起某些變化，造成抑制。,七、激活劑   與抑制相反，把掩蔽酶活性部位的抑制劑以化學(xué)法除去，使酶還原到原來的性能，則酶被活化。,酶不易制成純品，會(huì)含很多雜質(zhì)，真正的含酶量并不多。所以酶制劑中酶的含量都用酶活力來表示。

10、酶活力就是酶催化一定反應(yīng)的能力，也可說是酶催化反應(yīng)的速度。酶催化反應(yīng)的速度可通過測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)底物能變成產(chǎn)物的數(shù)量而得，酶單位都是以酶活力為根據(jù)而定義的。,酶活力的測(cè)定,國(guó)際生化協(xié)會(huì)酶委員規(guī)定，1分鐘內(nèi)將1微摩爾的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的酶量定為1個(gè)單位，稱為標(biāo)準(zhǔn)單位。為簡(jiǎn)便實(shí)用，生產(chǎn)上常根據(jù)不同的酶制定各自的酶活力單位，如蛋白酶以1分鐘內(nèi)能水解酪蛋白產(chǎn)生1微克酪氨酸的酶量為1個(gè)蛋白酶單位；液化型淀粉酶以1小時(shí)內(nèi)能液化1克淀粉的酶量為

11、1個(gè)單位,在測(cè)定酶活力時(shí)，對(duì)反應(yīng)溫度、PH值、底物濃度、作用時(shí)間都有統(tǒng)一規(guī)定，以便同類產(chǎn)品互相比較。酶單位并不直接反映出酶的絕對(duì)數(shù)量，它只不過是一種相對(duì)比較的依據(jù)。,食品加工中重要的酶some important enzymes in food processing  食品工業(yè)中重要的酶主要是水解酶及氧化還原酶一、水解酶,1. α-淀粉酶    也稱液化型淀粉酶，能使淀

12、粉不規(guī)則地水解。它存在于動(dòng)物的唾液、胰臟及植物的麥芽中。此外，霉菌和細(xì)菌也產(chǎn)生此酶。鈣對(duì)其有活化作用，其最適PH為5-7，最適溫度約40℃，一些細(xì)菌淀粉酶則達(dá)70℃。此酶在啤酒制造及面包品質(zhì)改良上很重要，終產(chǎn)物為麥芽糖、葡萄糖和異麥芽糖。,????-淀粉酶   能將淀粉從非還原端起，每次水解下一個(gè)麥芽糖單位。在各種植物組織中均可見，尤以大麥芽中為多，其熱穩(wěn)定性低于α-淀粉酶。,3.葡萄糖淀粉酶   從淀粉的非還原

13、端起，每次水解下一個(gè)葡萄糖單位，終產(chǎn)物為葡萄糖和糊精，用于制糖等。最適PH=4-5，最適溫度50-60℃。  淀粉酶對(duì)天然存在的完整淀粉粒作用較困難，應(yīng)將淀粉粒糊化，破壞其結(jié)構(gòu)后，對(duì)淀粉酶的作用才比較敏感?，F(xiàn)通過α-淀粉酶、糖化酶和固定化葡萄糖異構(gòu)酶，將玉米粉轉(zhuǎn)化成含葡萄糖50％、果糖42％、其它糖8％的反應(yīng)物，稱為高果糖漿或果葡糖漿。它的甜度與蔗糖相當(dāng)，在飲料、食品生產(chǎn)中大量應(yīng)用。一些發(fā)達(dá)國(guó)家高果糖漿的年產(chǎn)量已達(dá)幾百萬噸

14、。,4. 果膠酯酶     能把果膠酯酸分解為果膠酸和甲醇，它存在于霉菌、細(xì)菌和植物中，以柑桔類水果和蕃茄中含量為多。,5. 果膠酶   能把多聚半乳糖醛酸（果膠酸）的α-1，4-苷鍵水解。許多微生物及成熟水果中均有存在。此酶與水果、蔬菜的軟化有關(guān)，它對(duì)果汁和果酒有澄清作用。,,6. 脂肪酶   能把油脂（甘油三酸脂）水解為甘油和脂肪酸的酶。最適PH值為5.0—8.6。許多含脂食

15、品如牛奶、奶油等的變質(zhì)常常是由于其中所含脂肪酶的作用使游離脂肪酸增加所致。,7. 轉(zhuǎn)化酶  能把蔗糖水解為α-D-葡萄糖和β-D-果糖，其產(chǎn)物稱轉(zhuǎn)化糖，最適PH為4.5-5.0。轉(zhuǎn)化糖比蔗糖難結(jié)晶，常用于糖漿、人工蜂蜜等制造業(yè)。,8. 蛋白酶   能把蛋白質(zhì)的肽鏈切斷。木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶等植物蛋白酶可用于肉的軟化和防止啤酒混濁等，霉菌蛋白酶用于面包工業(yè)以改良面筋性質(zhì)。,不同蛋白酶切斷的肽鍵部分不相同，如胃蛋白

16、酶切斷芳香族氨基酸，胰蛋白酶切斷堿性氨基酸。牛乳的酪蛋白若用胰蛋白酶分解則產(chǎn)生強(qiáng)烈苦味，這是因生成物為胰島素和苯丙氨酸之故，若用羧肽酶分解，則無苦味。奶酪的品種多，味微苦，就與不同的酶解產(chǎn)物有關(guān)。,嫩肉粉中的蛋白酶制劑，含木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶或米曲霉蛋白酶肌肉組織中含有膠原蛋白（纖維蛋白），該蛋白質(zhì)分子中存在著交聯(lián)鍵而使肌肉具有很強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度。交聯(lián)鍵分為兩種：一種具有耐熱的特性；另一種具有不耐熱的特性。幼小畜禽肉中的膠原蛋白里不

17、耐熱的交聯(lián)鍵較多，一經(jīng)加熱就會(huì)斷裂，所以，幼小畜禽烹調(diào)后很易軟化。年老畜禽肉中的膠原蛋白里耐熱的交聯(lián)鍵較多，經(jīng)加熱不易斷裂，所以，年老畜禽烹調(diào)后不易軟化。用嫩肉粉處理年老畜禽肉（通常是將嫩肉粉的漿液涂抹在肉塊的表面或浸泡肉塊），可以使這類肌肉中的膠原蛋白水解，使肌肉變軟并且易于烹調(diào)。,二、氧化還原酶  1. 葡萄糖氧化酶   使葡萄糖和O2作用生成葡萄糖酸，由霉菌產(chǎn)生，用于除去蛋白中的微量葡萄糖和果汁等中的

18、溶解O2。,2. 兒茶酚氧化酶   使酚類與O2作用，是水果，蔬菜等褐變的主要原因。廣泛分布于植物界。,3. 抗壞血酸氧化酶   能把抗壞血酸分解為脫氧抗壞血酸。廣泛存在于植物中。,4. 脂氧化酶   能使亞油酸等不飽和脂肪酸和O2作用生成不飽和脂肪酸的過氧化物，最適PH約為6.3，與油脂的氧化酸敗和胡蘿卜素的破壞有關(guān)。,固定化酶：將酶固定在不溶性載體上，可提高酶活及其穩(wěn)定性，易于回收、可重復(fù)使用，使