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1、食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材工程工程7酶食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材义务7.27.2酶的催化特点的催化特点食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材7.2.17.2.1酶的催化特点酶的催化特点食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材1Enzymes have extraordinary catalytic power，often far greater than those non-biological catalysts.catalyst-催化剂催化剂食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材2Enzymes often have a high degree of spe
2、cificity for their substrates.Specificity专注性专注性食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材3唾液淀粉酶可以催化淀粉水解，而对蔗唾液淀粉酶可以催化淀粉水解，而对蔗糖无效。而蔗糖酶可以催化蔗糖水解，而糖无效。而蔗糖酶可以催化蔗糖水解，而对淀粉无效。这表现酶的对淀粉无效。这表现酶的 。A、多样性、多样性B、高效性、高效性 C、专注性、专注性D、受温度影响、受温度影响C食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材1 1高度专注性高度专注性例例如如蛋蛋白白酶酶只只能能催催化化蛋蛋白白质质的的肽肽键键水水解解，产生寡肽或氨基酸，但不能催化淀粉的水解。产生寡肽或氨基酸
3、，但不能催化淀粉的水解。而而非非生生物物催催化化剂剂那那么么没没有有这这么么严严厉厉的的专专注注性性，例例如如酸酸能能催催化化蛋蛋白白质质水水解解、淀淀粉粉水水解解，也能催化脂肪水解。也能催化脂肪水解。食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材利利用用酶酶催催化化作作器器具具有有高高度度专专注注性性的的特特点点，可可以以从从比比较较复复杂杂的的原原料料中中有有选选择择地地加加工工某某些些需需求求的的物物质质，或除去其他不用要的成分，且反响副产物少。或除去其他不用要的成分，且反响副产物少。 食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材例例如如，营营养养舒舒化化奶奶是是一一种种低低乳乳糖糖牛牛奶奶，其其
4、技技术术关关键键是是采采用用固固定定化化乳乳糖糖酶酶从从牛牛乳乳中中水水解解乳乳糖糖而而对对蛋蛋白白质质、脂脂肪肪等等没没有有破破坏坏作作用用，有有助助于于改改善善人人群群的的乳乳糖糖不不耐耐受受病病症症例例如如饮饮奶奶后后出出现现的的腹腹胀胀、腹腹泻泻等。等。食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材大家有没有品味过营养舒化奶大家有没有品味过营养舒化奶？口感比纯牛奶要甜，为什么？口感比纯牛奶要甜，为什么？其实就是乳糖被酶解所致，？其实就是乳糖被酶解所致，产生的葡萄糖、半乳糖，甜度产生的葡萄糖、半乳糖，甜度比乳糖高。比乳糖高。食品生物化学与应用-食品专业高
5、职系列教材方法：乳糖酶从牛乳中去除乳糖。方法：乳糖酶从牛乳中去除乳糖。作为目前中国独一一款乳糖水解率高作为目前中国独一一款乳糖水解率高于于90%90%的牛奶，对改善人群乳糖不耐受有极的牛奶，对改善人群乳糖不耐受有极其显著的效果，有效率高达其显著的效果，有效率高达96%96%，可以处理，可以处理乳糖酶缺乏人群饮奶后腹胀、腹泻等不消乳糖酶缺乏人群饮奶后腹胀、腹泻等不消化的难题。化的难题。乳糖不耐症是由于小肠粘膜上短少乳糖酶，乳糖在小肠内没有被分解就向乳糖不耐症是由于小肠粘膜上短少乳糖酶，乳糖在小肠内没有被分解就向大肠蠕动，添加了大肠内的浸透压，诱入大肠周围的水分，使大肠水分过大肠蠕动，添加了大肠内
6、的浸透压，诱入大肠周围的水分，使大肠水分过多，加上乳糖被大肠内的细菌所发酵，生成了乳酸、二氧化碳，使大肠内多，加上乳糖被大肠内的细菌所发酵，生成了乳酸、二氧化碳，使大肠内的的pH值降低，刺激大肠而引起了腹泻、腹痛等。值降低，刺激大肠而引起了腹泻、腹痛等。食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材酸牛奶中乳酸菌在发酵过程中，将奶中的乳糖转化为乳酸，减缓乳糖不耐症病症，因此适宜于胃酸牛奶中乳酸菌在发酵过程中，将奶中的乳糖转化为乳酸，减缓乳糖不耐症病症，因此适宜于胃肠道缺乏乳糖酶或喝鲜奶容易腹泻的患者。酶的催化反响产物比较单一，副产物少，甚至往往可肠道缺乏乳糖酶或喝鲜奶容易腹泻的患者。酶的催化反响产物
7、比较单一，副产物少，甚至往往可以从比较复杂的原料中有选择地加工制备某些需求的物质，或除去其他不用要的成分。以从比较复杂的原料中有选择地加工制备某些需求的物质，或除去其他不用要的成分。Lactose乳乳糖；糖；glucose葡萄糖；葡萄糖；fructose果糖；蔗糖果糖；蔗糖sucrose。食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材2 2高效性高效性普普通通来来说说，酶酶的的催催化化效效率率比比非非生生物物催催化化剂剂效效率率高高很很多多，少少量量的的酶酶就就可可使使大大量量底底物物很很快快地发生化学反响。地发生化学反
8、响。食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材3 3 作用条件温暖作用条件温暖例例如如用用盐盐酸酸水水解解淀淀粉粉消消费费葡葡萄萄糖糖，需需在在约约0.15MPa0.15MPa和和140140的的操操作作条条件件下下进进展展，需需求求耐耐酸、耐高温的酸、耐高温的设备设备。而而用用-淀淀粉粉酶酶和和糖糖化化酶酶水水解解，那那么么可可用用普通普通设备设备在常在常压压下下进进展。展。食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材4 4酶活性可调控酶活性可调控酶酶活活性性的的调调控控方方式式包包括括调调理理底底物物浓浓度度、产产物物浓浓度度以以及及反反响响条条件件温温度度、pHpH值值、激激活活剂剂、抑制剂、
9、对酶进展化学修饰等。抑制剂、对酶进展化学修饰等。食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材5 5酶活性易丧失酶活性易丧失过过酸酸、过过碱碱或或温温度度过过高高，都都易易使使酶酶变变性性失失活。活。在在日日常常生生活活中中，酒酒精精也也会会影影响响酶酶的的活活性性，例例如如炸炸鸡鸡配配啤啤酒酒就就被被以以为为会会影影响响人人体体消消化化酶酶的活性，降低蛋白质的消化吸收。的活性，降低蛋白质的消化吸收。食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材7.2.27.2.2酶催化反响的机理酶催化反响的机理食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材酶酶之之所所以以具具有有很很高高的的催催化化效效率率，普普通通以以为为
10、是是酶酶降低了化学反响所需的活化能。降低了化学反响所需的活化能。例例如如过过氧氧化化氢氢的的分分解解，当当无无催催化化剂剂时时，每每摩摩尔尔的的活活化化能能为为75.3kJ，而而过过氧氧化化氢氢酶酶catalase存存在在时，每摩尔的活化能仅为时，每摩尔的活化能仅为8.36kJ。食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材中间产物学说中间产物学说 酶酶促促反反响响改改动动了了原原来来反反响响的的途途径径，将将反反响响分分两两步步进进展展，而而每每一一步步的的活活化化能能都都较较低低，使使整整个个反反响响所所需需活活化化
11、能能大大幅幅度度降降低低，从从而而使使反反响加速。响加速。食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材2酶催化高度专注性的机理酶催化高度专注性的机理实实验验发发现现，酶酶蛋蛋白白经经水水解解切切去去部部分分肽肽链链后后，残残留留部部分分仍仍有有催催化化活活性性，这这阐阐明明参参与与酶酶催催化化作作用用的的，只只限限于于酶酶分分子子的的必必需需基基团团与与酶酶的的活活性性亲亲密密相相关关的的基团或较小的部位，如图基团或较小的部位，如图7-2所示。所示。即即酶酶的的活活性性中中心心active site，是是酶酶催催化化作作用用的关键部位。的关键部位。食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材食品生物化
12、学与应用-食品专业高职系列教材不不同同的的酶酶有有不不同同的的活活性性中中心心，故故对对底底物物具具有有高高度的专注性。度的专注性。酶酶的的活活性性中中心心一一旦旦被被其其他他物物质质占占据据或或某某些些理理化化要素使酶的空间构造破坏，酶那么丧失催化活性。要素使酶的空间构造破坏，酶那么丧失催化活性。 食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材酶和底物的诱导契合表示图，如图酶和底物的诱导契合表示图，如图7-3所示。所示。 食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材如如何何比比较较来来源源不不同同的的两两个个企企业业消消费费的的果果胶胶酶酶的的酶活力大小？酶活力
13、大小？食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材7.2.37.2.3酶活力单位酶活力单位酶酶活活力力enzyme activity也也称称酶酶活活性性，是是指指酶酶催化一定化学反响的才干。催化一定化学反响的才干。为为了了比比较较酶酶活活力力大大小小，首首先先需需求求规规定定酶酶活活力力单单位位，然然后后根根据据每每克克或或每每毫毫升升酶酶的的酶酶活活力力单单位位数数，即可进展各种酶活力的比较。即可进展各种酶活力的比较。 食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材【范范例例】某某果果胶胶酶产品品阐明明该酶用用于于提提高高果果汁出汁率汁出汁率酶活力活力10万万U/g果果胶胶酶酶活活力力单位位定定义：1
14、g或或1ml液液体体酶酶粉粉，于于50.0、pH 3.5条条件件下下，1 min催催化化果果胶胶水水解解生成生成1g半乳糖半乳糖醛酸的酸的酶量量为1个活力个活力单位位1U。食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材例例如如，1g 液液化化型型淀淀粉粉酶酶溶溶于于1000ml H2O，取取0.5ml与与2%的的可可溶溶性性淀淀粉粉20ml反反响响，pH6.0，10分分钟钟完完全全液液化化。而而液液化化型型淀淀粉粉酶酶的的酶酶活活力力单单位位为为：每每小小时时催催化化1g可可溶溶性性淀淀粉粉液液化化所所需需求求的的酶酶量量，即即1U=1g淀粉淀粉/h。试计算每克淀粉酶具有的酶活力单位数。试计算每克淀
15、粉酶具有的酶活力单位数。食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材另一种方法：另一种方法：在该反响中，在该反响中，根据检测计算的参与反响底物量根据检测计算的参与反响底物量=20g*2%g根根据据酶酶活活力力单单位位计计算算的的参参与与反反响响底底物物量量=x*1*1/1000*0.5*10/60g两者量相等，故两者量相等，故x=4800U/g食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材思索练习思索练习第六题第六题食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材另一种方法：另一种方法：在该反响中，在该反响中，根根据据检检测测计计算算的的参参与与反反响响底底物物2%的的可可溶溶性性淀淀粉量粉量=20ml根根据据
16、酶酶活活力力单单位位计计算算的的参参与与反反响响底底物物2%的的可可溶溶性性淀淀粉粉量量=x*1*1/1000*0.5*10/60ml两者量相等，故两者量相等，故x=240000U/g食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材1 1 称取称取25mg25mg蛋白蛋白酶酶配成配成25ml25ml酶酶液。其液。其0.1ml0.1ml酶酶液在液在1 1小小时时分解酪蛋白分解酪蛋白产产生生1500g1500g酪氨酸。另取酪氨酸。另取2ml2ml酶酶液，用液，用凯凯氏定氮法氏定氮法测测得其蛋白氮含量得其蛋白氮含量为为0.2mg0.2mg。以每分以每分钟产钟产生生1g1g酪氨酸的酪氨酸的酶酶量量为为1 1个
17、个酶酶活活力力单单位。位。1ml1ml酶酶液的蛋白液的蛋白质质含量和含量和酶酶活力。活力。11克克酶酶制制剂剂的的总总蛋白含量和蛋白含量和总总活力。活力。 食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材答：答：1ml1ml酶液的蛋白液的蛋白质含量和含量和酶活力。活力。2ml2ml中含中含N 0.2mgN 0.2mg，那么，那么1ml1ml酶液中含有液中含有N N 0.1mg0.1mg，那么，那么1ml1ml酶液的蛋白液的蛋白质含量含量为0.1x6.25=0.625mg0.1x6.25=0.625mg。0.1ml0.1ml酶液在液在1 1小小时分解酪蛋白分解酪蛋白产生生1500ug1500ug酪氨酸。而每分酪氨酸。而每分钟产生生1ug1ug酪氨酸的酪氨酸的酶量量为1 1个个酶活力活力单位。位。食品生物化学与应用-食品专业高职系列教材 1 1克克酶酶制制剂剂的的总总蛋白含量和蛋白含量和总总活力。活力。由于由于1ml1ml酶酶液的蛋白液的蛋白质质含量含量为为0.625mg0.625mg，酶酶活力活力为为250U250U，而，而酶酶液液浓浓度度为为1mg/ml1mg/ml。因此因此1g1g酶酶制制剂剂的的总总蛋白含量蛋白含量为为：0.6251000=625mg0.6251000=625mg。1g1g酶酶制制剂剂的的总总活力活力为为：2501000=2.5105U2501000=2.5105U
