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1、食品酶学食品酶学(Enzymology of Food)学学 习习 要要 求求专业限选课教学理念专业限选课教学理念1.课堂授课为基础，调动自主学习积极性；课堂授课为基础，调动自主学习积极性；2.强调学习方法和学科素质的提高；强调学习方法和学科素质的提高；3.理论和实践相结合。理论和实践相结合。考勤登记考勤登记考核评价考核评价平时成绩平时成绩、专题讨论、课程论文、专题讨论、课程论文理论课(32学时)第一章 绪 论第二章 糖酶第三章 蛋白酶第四章 酯酶 第五章 氧化还原酶 第六章 溶菌酶第七章 酶工程第八章 酶在食品分析中的应用第九章 酶与食品卫生安全的关系第十章 食品酶学发展前景食品酶学课程学习
2、内容食品酶学课程学习内容实验课(8学时)综合性实验菠萝蛋白酶提取、菠萝蛋白酶提取、粗分离及活性测粗分离及活性测定定 课程内容要求课程内容要求了解酶学的发展历史、现状和前景了解酶学的发展历史、现状和前景掌握酶学的基础理论和学习酶工程知识掌握酶学的基础理论和学习酶工程知识重重点点理理解解并并掌掌握握酶酶在在食食品品生生产产、贮贮藏藏、加加工工、分析分析检测检测中的中的 应用技术应用技术教教 材材食品酶学食品酶学主编：刘欣等主编：刘欣等中国轻工业出版社中国轻工业出版社 2005.12.第一版第一版 北京北京参参 考考 书书郭勇，郑穗平酶在食品工业中的应用中国轻工业出版社郭勇，郑穗平酶在食品工业中的应
3、用中国轻工业出版社1996.12彭志英彭志英食品酶学导论中国轻工业出版社食品酶学导论中国轻工业出版社2002.1.第一版第一版何国庆食品酶学化学工业出版社何国庆食品酶学化学工业出版社2006.5王金胜酶工程中国农业出版社王金胜酶工程中国农业出版社2007.8王璋食品酶学中国轻工出版社王璋食品酶学中国轻工出版社1990.第一版第一版2005.再版再版绪绪 论论1.1食品酶学发展史1.2食品酶学的定义、研究内容及酶制剂的来源1.3酶学基础理论知识复习1.4酶在食品工业中的应用n人们对酶的认识n夏禹时代，酿酒技术n周朝，制作饴糖和酱n春秋战国时期,用麴(曲)治疗疾病n酶者，酒母也酒母1.1食品酶学的
4、发展史食品酶学的发展史酶酶n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。巴斯德巴斯德（1822-1895）微生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n1897年，布希纳两兄弟从酵母细胞分离出具有发酵作用年，布希纳两兄弟从酵母细胞
5、分离出具有发酵作用的物质，能使糖发酵。的物质，能使糖发酵。n他们得到的结果他们得到的结果:酵母汁液迅速将蔗糖发酵产生了酒精。酵母汁液迅速将蔗糖发酵产生了酒精。n说明巴斯德和李比希的两种观点实质上是一致的。说明巴斯德和李比希的两种观点实质上是一致的。n酶就是在酶就是在解决发酵本质的著名论战中产生的。解决发酵本质的著名论战中产生的。n说说明了明了发发酵是酵是酶酶作用的化学本作用的化学本质质，获获得了得了1911年年诺贝诺贝尔尔化化学学奖奖。HansBuchner（1850-1902）德国细菌学家EduardBuchner(1860-1917)19世纪以来世纪以来 酶学史上的重大研究进展酶学史上的重
6、大研究进展1.1833年，Payen和Persoz发现了第一个酶取名淀粉酶（Diastase）2.1835年，Berzelius提出了酶是催化剂的概念3.1878年德国Kuhne提出使用“酶”（Enzyme）这一概念4.1894年，德国EmilFischer发展了酶的特异性（即专一性）概念5.1913年,Michaelis和Menten提出了酶促动力学原理米氏学说6.1926年Sumner首次从刀豆中提取出脲酶结晶，并证明是一种蛋白质，1946年获诺贝尔奖Crystals of pyruvate kinase,an enzyme of the glycolytic pathway.The pr
7、otein in a crystal is generally characterized by a high degree of purity and structural homogeneity7.1941年年，Beadle和和Tatum提提出出“一一个个基基因因一个酶一个酶”8.1953年年，Watson和和Crick提提出出了了DNA双双螺螺旋结构模型，获诺贝尔奖旋结构模型，获诺贝尔奖9.1963年年，测测出出了了第第一一个个酶酶（牛牛胰胰RNA酶酶A）的一级结构；）的一级结构；10.1965年年，阐阐明明了了第第一一个个酶酶（鸡鸡卵卵清清溶溶菌菌酶）的三维结构；酶）的三维结构；11.
8、1969年，人工化学合成了第一个酶年，人工化学合成了第一个酶 （核糖核酸酶）（核糖核酸酶）n1891年，日本人高峰让吉开始了真菌淀粉酶的生产1908年，德国的罗门制得胰酶用于皮革的软化n1914年，罗门将酶用于洗涤剂中n1911年，美国Wallestein制得木瓜蛋白酶用于除去啤酒中的蛋白质浑浊n1917年，法国Boidin制备了枯草杆菌淀粉酶应用于纺织品的退浆。n酶的生产和应用逐步发展n但难以进行大规模工业化生产酶的应用历史酶的应用历史 走向商业生产走向商业生产n1949年,用液体深层培养法进行细菌淀粉酶的发酵生产,开启近代酶工业时代。n50年代以后,大多数酶制剂的生产已转向微生物深层发酵的
9、方法。n50年代，开始了酶固定化研究。1953年德国科学家首先将聚氨基苯乙烯树脂与淀粉酶,胃蛋白酶,羧肽酶和核糖核酸酶等结合,制成了固定化酶。n60年代，固定化酶技术迅速发展n1969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-氨基酸。n出现了“酶工程”学科领域。n1971年第一届国际酶工程学术会议召开,主题是固定化酶。n1973年，千畑一郎首次利用固定化的大肠杆菌细胞生产L-天冬氨酸。n1978年，日本的铃木等固定化细胞生产 -淀粉酶n80年代又发展了固定化原生质体技术n酶固定化技术的发展也引起了食品、发酵工业一场大变革。n美国在20世纪70年代初开始采用这一新技
10、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。n酶分子修饰技术n60年代，用小分子化合物修饰酶分子侧链基团,使酶性质发生改变。n70年代,修饰剂的选用、修饰方法上又有了新的发展。n此外,对突变酶、克隆酶、抗体酶、人工酶、模拟酶等方面,以及酶的生产和应用技术研究，取得了较大进展n酶工程不断向广度和深度发展,显示出广阔而诱人的前景。目前目前n在自然界中鉴定的酶超过4000种n生产的酶制剂有100多种n其中有经济价值的有60多种n工业化生产的酶制剂仅20多种，占0.8%左右。n在酶制
11、剂的总产量中，55%是水解酶，主要用于焙烤、食品、酿酒、淀粉加工、酒精等工业、纺织。n其中35%是蛋白酶，主要用于食品、洗涤剂、动植物蛋白、制革、乳品行业。集中垄断，市场全球化集中垄断，市场全球化n规模企业由20世纪80年代初的80多家减少至20多家，占市场90%n丹麦诺和诺得公司（诺维信novozymes）1978年进入中国诺维信公司，占50%市场（天津）；n美国杰能科公司（Genencor）98年进入中国，与无锡合资，控股80%（无锡），两家公司销售额占全球2/3；（2005年杰能科国际公司被丹尼斯克公司收购）；公司网站：http:/n芬兰科特公司和丹麦丹尼斯克公司酶制剂业务合并，Pfiz
12、er，Rhone，SKW,Biosystems，n日本天野酶制品株式会社品种、规模不断扩大品种、规模不断扩大n我国2015年酶制剂产量为100万吨，100家，市场份额仅占5%。n国内糖化酶、-淀粉酶、蛋白酶三大类占了97%，配制不合理。n重要产品普鲁兰酶、真菌淀粉酶、系列果胶酶、低温碱性蛋白酶，国内尚未投入生产;n我国有7家上市公司介入酶制剂开发生产。东莞泛亚太生物科技有限公司 广州博仕奥集团应用领域不断扩大应用领域不断扩大1998年全世界工业酶制剂销售额高达16亿美元，世界市场酶制剂的销售量大约以78%的速度增长，2010年，销售额达到40亿美元，2015年，销售额达到50亿美元。范围已遍及
13、工业、医药、农业、化学分析、环境保护、能源开发和生命科学理论研究等各个方面。国际市场酶制剂销售额比例国际市场酶制剂销售额比例 1.2 食品酶学的定义、研究内容及食品酶学的定义、研究内容及酶制剂的来源酶制剂的来源n酶（enzyme）的定义专一性催化功能生物大分子蛋白质（P-酶）核酸（R-酶）n食品酶学（EnzymologyofFood）研究食品中的酶对食品的影响，研究酶在食品的应用的学科。n食品酶学研究内容是以普通酶学为基础，重点研究可应用在食品中的新酶源，研究酶在食品生产、加工及保藏中的应用，研究酶法制造新型食品及食品添加剂，研究酶与食品质量的监控及安全卫生等内容。食品工业用酶的来源食品工业用
14、酶的来源n动物、植物和微生物n早期，大多数的酶是从动物或植物原料中提取的n例如从动物的胰脏、胃等组织，从植物中的木瓜、菠萝等中提取各种酶。n动物和植物生长周期长，成本高，又受地理、气候、季节等因素的影响不适宜于大规模生产工业用酶的微生物发酵法生产工业用酶的微生物发酵法生产微生物生产酶的优点n产酶的微生物多，一种微生物可产生多种酶；n微生物繁殖快、生产周期短、产量高、成本低，便于大规模生产；n便于选育菌株和改良发酵条件，易于提高产率等。现代酶技术的发展食品酶制剂的要求n粗酶制剂、复合酶制剂n毒性（食品级酶制剂通用质量标准）食品用酶的常用类型食品用酶的常用类型-淀粉酶EC3.2.1.1-淀粉酶EC
15、3.2.1.2葡萄糖淀粉酶EC3.2.1.3花青素酶纤维二糖酶EC3.2.1.21纤维素酶EC3.2.1.4葡萄糖酶EC3.2.1.11-葡萄糖苷酶EC3.2.1.22-葡萄糖苷酶EC3.2.1.23-葡聚糖酶EC3.2.1.6半纤维素酶EC3.2.1.78EC3.2.1.55EC3.2.1.72菊糖酶支链淀粉酶EC3.2.1.4木聚糖酶EC3.2.1.32果胶酶EC3.2.1.15三酰甘油水解酶EC 3.1.1.3脂肪酸酯酶EC 3.1.1.1柚苷酶EC 3.1.1.40胰凝乳蛋白酶EC 3.4.21.1胰蛋白酶EC 3.4.21.4枯草杆菌蛋白酶EC 3.4.21.14木瓜蛋白酶EC 3.
16、4.22.2无花果蛋白酶EC 3.4.22.3菠萝蛋白酶EC 3.4.22.4胃蛋白酶EC 3.4.23.1凝乳酶EC 3.4.23.4单宁酶EC 3.1.1.20溶菌酶EC 3.2.1.7蛋白酶EC 3.4.24.4 EC 3.4.23.6双乙酰还原酶过氧化氢酶EC 1.11.1.6葡萄糖氧化酶EC 1.1.3.4果糖转移酶-葡萄糖基转移酶葡萄糖异构酶EC 5.3.1.51.3酶的基础知识复习酶的基础知识复习n酶的本质酶的本质n酶的分类和命名酶的分类和命名n酶的催化特性酶的催化特性 酶催化反应具有高效性酶催化反应具有高效性酶催化反应对底物高度的专一性酶催化反应对底物高度的专一性n酶的组成和结构酶的组成和结构n酶的活性中心的本质酶的活性中心的本质n酶的作用机制酶的作用机制n影响酶促反应的因素影响酶促反应的因素n酶活力酶活力酶的数字编号系统系统酶的数字编号系统系统n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EC1.1.1.1。nEC是指酶学委员会（EnzymeCommission）。第一个数字代表酶的6个大分类
