食品化学第六章--酶课件

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1、 第六章 酶 Enzyme8/2/20241教学目的与要求教学目的与要求l了解酶的化学本质、分类、酶催化的机理和酶了解酶的化学本质、分类、酶催化的机理和酶的反应动力学；酶的固定化方法。的反应动力学；酶的固定化方法。l掌握影响酶活力的因素；固定化酶的特点。掌握影响酶活力的因素；固定化酶的特点。l掌握各种酶的作用特点掌握各种酶的作用特点，包括脂肪氧合酶、多，包括脂肪氧合酶、多酚氧化酶、果胶酶、蛋白酶、淀粉酶、纤维素酚氧化酶、果胶酶、蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、过氧化物酶等；酶、过氧化物酶等；哪些酶可作为食品质量的哪些酶可作为食品质量的指示剂。指示剂。8/2/20242重点掌握重点掌握酶促褐变的机理、

2、影响因素以及控酶促褐变的机理、影响因素以及控制手段；食用酶对食品色泽、质构、风味、制手段；食用酶对食品色泽、质构、风味、营养价值的影响。营养价值的影响。教学目的与要求教学目的与要求8/2/20243 本章内容本章内容第一节第一节 引论引论第二节第二节 影响酶活力的因素影响酶活力的因素第三节第三节 固定化酶固定化酶第四节内源酶对食品品质的影响第四节内源酶对食品品质的影响第五节第五节 作为食品加工的助剂作为食品加工的助剂 和配料而使用的酶和配料而使用的酶第六节第六节 酶在食品分析中的应用酶在食品分析中的应用8/2/20244 第一节第一节 引引论论 一、酶对食品科学的重要性一、酶对食品科学的重要性

3、 n在在生生物物体体内内，控控制制着着所所有有重重要要的的生生物物大大分分子子的的合成、分解合成、分解n食食品品加加工工的的主主要要原原料料是是生生物物材材料料, , 生生物物材材料料中中含有大量的酶（内源酶）含有大量的酶（内源酶） 第六章第六章 酶酶8/2/20245n酶的作用酶的作用 有益的：皱胃酶、蛋白酶（牛乳中）有益的：皱胃酶、蛋白酶（牛乳中） 有害的：果胶酶（番茄中）、脂酶有害的：果胶酶（番茄中）、脂酶 n有效地使用和控制内源酶和外源酶有效地使用和控制内源酶和外源酶 第一节引论第一节引论8/2/20246二、酶的本质二、酶的本质n定义（定义（19791979年）年） 酶是酶是具有催化

4、性质的蛋白质具有催化性质的蛋白质，其催化性质源，其催化性质源自于它特有的激活能力。自于它特有的激活能力。n目前目前 并非都是蛋白质并非都是蛋白质第一节引论第一节引论8/2/20247n酶是生物催化剂酶是生物催化剂不参与反应，反应结束时保持不变不参与反应，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反应中包含可逆的中间络合物 第一节引论第一节引论8/2/20248n酶被反复使用酶被反复使用 酶的周转率（酶的周转率（TurnoverTurnover） 在酶被完全饱和条件下，单位时间内底物在酶被完全饱和条件下，单位时间内底物被

5、每个酶分子转变成产物的分子数。被每个酶分子转变成产物的分子数。 大多数酶，大多数酶，1101104 4s s-1-1 n少量的酶（昂贵）大量的生物转化少量的酶（昂贵）大量的生物转化第一节引论第一节引论8/2/20249n酶具有专一性或特异性（酶具有专一性或特异性（specificityspecificity）u酶作为催化剂的机制不完全清楚酶作为催化剂的机制不完全清楚u按照按照Emil Fischer提出的提出的“锁和钥匙锁和钥匙”模式模式酶酶的的表表面面存存在在着着一一个个特特殊殊形形状状的的活活性性部部位位与底物精确地立体互补与底物精确地立体互补大多数酶与底物是高度专一的大多数酶与底物是高度

6、专一的许多酶催化反应不符合此模式许多酶催化反应不符合此模式第一节引论第一节引论8/2/202410第一节引论第一节引论8/2/202411u Koshland的的“诱导楔合诱导楔合” ” 模型模型 要点要点: : 底物诱导酶蛋白几何形状的改变底物诱导酶蛋白几何形状的改变催催化化基基团团能能精精确确地地定定向向和和底底物物结结合合到到酶酶的的活活性性部位上去部位上去u酶的专一性或特异性可扩展到键的类型上。酶的专一性或特异性可扩展到键的类型上。第一节引论第一节引论8/2/202412第一节引论第一节引论8/2/202413三、酶的命名三、酶的命名n习惯命名习惯命名 n商品名称商品名称 n系统命名系

7、统命名 4 4位数字组成的酶委员会编号（位数字组成的酶委员会编号（EC numberEC number）第一节引论第一节引论8/2/202414第一节引论第一节引论8/2/202415食品加工中常用的酶是食品加工中常用的酶是水解酶水解酶，其次是，其次是氧化氧化还原酶及异构酶。还原酶及异构酶。第一节引论第一节引论8/2/202416四、酶的辅助因子（四、酶的辅助因子（cofactors）n酶在作用时需要有一个非蛋白质组分存在，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。这个组分称为辅助因子。n分类分类 金属离子金属离子 羧肽酶羧肽酶Zn2+ ，激酶，激酶Mg2+ 有机化合物有机化

8、合物BB族维生素族维生素 辅酶（辅酶（coenzymecoenzyme）第一节引论第一节引论8/2/202417通常把与酶蛋白通常把与酶蛋白结合比较松结合比较松、容易脱离酶蛋、容易脱离酶蛋白、可用透析法除去的小分子有机物称为白、可用透析法除去的小分子有机物称为辅辅酶酶。相反，与酶蛋白相反，与酶蛋白结合比较紧结合比较紧、用透析法不易、用透析法不易除去的小分子物质称为除去的小分子物质称为辅基辅基。第一节引论第一节引论8/2/202418五、在生物体中的酶五、在生物体中的酶n酶在原料的生长和成熟中起重要的作用酶在原料的生长和成熟中起重要的作用 n由于细胞结构的解体常使酶活力提高由于细胞结构的解体常使

9、酶活力提高 果胶酶使番茄组织软化果胶酶使番茄组织软化 多酚氧化酶使果蔬褐变多酚氧化酶使果蔬褐变第一节引论第一节引论8/2/202419（一）酶的分布（一）酶的分布n不均匀的，定位化，区域化分布不均匀的，定位化，区域化分布 n 特定的器官含有特定种类的酶特定的器官含有特定种类的酶 第一节引论第一节引论8/2/202420（二）酶的隔离分布和与底物的接近（二）酶的隔离分布和与底物的接近n在完整的细胞内，酶通过各种方式和底物隔离在完整的细胞内，酶通过各种方式和底物隔离 n组组织织解解体体使使酶酶与与底底物物接接近近会会导导致致食食品品的的色色泽泽、质构、风味、芳香和营养质量上的改变质构、风味、芳香和

10、营养质量上的改变 n热热处处理理、低低温温保保藏藏和和酶酶抑抑制制剂剂的的使使用用有有助助于于稳稳定产品质量定产品质量第一节引论第一节引论8/2/202421（三）酶在食品原料中的含量（三）酶在食品原料中的含量n不同食品原料所含酶的种类和数量不同不同食品原料所含酶的种类和数量不同. . n同一种酶在同一种食品原料中的含量还取决于同一种酶在同一种食品原料中的含量还取决于 第一节引论第一节引论8/2/2024228/2/202423第二节第二节 影响酶活力的因素影响酶活力的因素n内在因素：内在因素： l酶的浓度酶的浓度 l底物的浓度底物的浓度 n环境条件：环境条件： lpH l温度温度 l水分活度

11、水分活度l抑制剂抑制剂8/2/202424一、底物浓度一、底物浓度n反应速度反应速度V和底物浓度和底物浓度S的关系非线性的关系非线性v以一底物讨论酶反应以一底物讨论酶反应 k1 E+S ES k2 E+P k-1lE :游离状态酶游离状态酶 S: 底物底物 ES : 酶酶-底物络合物底物络合物 P : 反应产物反应产物 k : 反应速度常数反应速度常数第二节第二节8/2/202425vV=第二节第二节8/2/202426vKm =K-1/K1 Michaelis 常数，米氏常数常数，米氏常数 vVmax：最最大大反反应应速速度度，所所有有的的酶酶都都以以ESES形形式式存在，及酶被底物饱和存在

12、，及酶被底物饱和vKm的的测测定定方方法法：Lineweaver-Burk提提出出的的双双倒数法倒数法第二节第二节8/2/202427第二节第二节8/2/202428v截距截距=1/Vmax 斜率斜率=Km/ VmaxvVmax的意义的意义 在在最最适适条条件件和和被被底底物物饱饱和和时时的的理理论论上上的的最最高高酶酶活力活力 第二节第二节8/2/202429对于一底物催化反应，还有对于一底物催化反应，还有Briggs Haldane模型模型v以稳定态假设取代平衡态假设以稳定态假设取代平衡态假设v稳定态假设是指在酶反应中稳定态假设是指在酶反应中ES保持不变。保持不变。v推导的公式为：推导的公

13、式为：vKm=(k-1+k2)/k1v除除Km的定义不同外，两者模型完全相同。的定义不同外，两者模型完全相同。第二节第二节8/2/202430二、酶浓度二、酶浓度v当当EESS， v反应速度反应速度酶浓度酶浓度v长时间范围内长时间范围内 l初速度保持不变，然后下降初速度保持不变，然后下降 l初初速速度度保保持持的的时时间间与与酶酶的的种种类有关类有关v酶活下降的原因酶活下降的原因 l产物的抑制作用产物的抑制作用l酶失活酶失活 第二节第二节8/2/202431反应动力学反应动力学v反应早期反应早期 SS是一个常数是一个常数 酶反应是零级反应酶反应是零级反应 v反应进行反应进行 SS下降下降 反应

14、遵循一级动力学反应遵循一级动力学第二节第二节8/2/202432三、三、pHvPHPH对大多数酶的活力都对大多数酶的活力都有显著的影响。有显著的影响。v S S形或钟形形或钟形vpHpH影响酶活力的原因影响酶活力的原因lpHpH影响酶分子上电荷的影响酶分子上电荷的分布分布l取决于酶蛋白质的氨基取决于酶蛋白质的氨基酸侧链上可离解基团的酸侧链上可离解基团的状态状态 第二节第二节8/2/202433v可可离离解解基基团团可可能能处处于于酶酶的的活活性性部部位位，因因此此影影响响酶与底物的结合和催化作用酶与底物的结合和催化作用v vpHpH曲线确定最适曲线确定最适pHpHv采用酶反应的初速度采用酶反应

15、的初速度v酶的酶的pH pH 稳定范围稳定范围 见表见表6-66-6第二节第二节8/2/2024348/2/202435v确定酶的确定酶的pHpH稳定性测定方法稳定性测定方法 与与测测定定初初速速度度时时采采用用相相同同的的温温度度、缓缓冲冲液液、酶酶浓度浓度 不同的不同的pHpH下保温下保温极端的极端的pHpH一般会使酶失活一般会使酶失活 v大多数酶的最适大多数酶的最适pHpH在在4.54.58.0 8.0 v特殊情况特殊情况 胃蛋白酶胃蛋白酶1.8 1.8 精氨酸酶精氨酸酶1010第二节第二节8/2/202436v不同不同pHpH下保温时的失活速度下保温时的失活速度8/2/202437四、

16、温度四、温度（一）酶的热稳定性（一）酶的热稳定性 v测测定定方方法法：酶酶液液置置于于不不同同温温度度下下（2525）保保温温一定时间后测定酶活。一定时间后测定酶活。v酶失活动力学酶失活动力学v遵遵循循一一级级动动力力学学：酶酶的的残残余余活活力力百百分分数数的的对对数数与保温时间呈线性关系（图与保温时间呈线性关系（图6-116-11）。）。第二节第二节8/2/202438第二节第二节8/2/202439vArrnenius方程方程 k=k=A Ae e-Ea/RT-Ea/RTEaEa：酶热变性的活化能酶热变性的活化能 R R：通用气体常数通用气体常数 loglog残余百分酶活时间残余百分酶活

17、时间 呈线性关系呈线性关系 直线的斜率为直线的斜率为Ea/2.3REa/2.3R第二节第二节8/2/202440（二）酶催化反应的活化能（二）酶催化反应的活化能v酶降低活化能，产生两个效果酶降低活化能，产生两个效果 低温下，使高比例的反应物转变成产物低温下，使高比例的反应物转变成产物 升升高高温温度度对对酶酶反反应应速速度度造造成成的的影影响响相相对对较较小小 v在酶稳定的范围内，尽可能采用高温在酶稳定的范围内，尽可能采用高温第二节第二节8/2/202441（三）低温下酶的活力（三）低温下酶的活力v食食品品原原料料部部分分冻冻结结（00以以下下）时时，酶酶的的活活动动并没有完全停止。并没有完全

18、停止。 v低低温温使使酶酶活活力力下下降降，但但应应避避免免稍稍低低于于冰冰点点的的温温度保藏食品。度保藏食品。 水冻结后，酶和底物浓缩，促进酶活。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。冻结和解冻破坏组织结构，酶容易接近底物。第二节第二节8/2/202442鳕鱼组织中的磷鳕鱼组织中的磷脂酶在脂酶在-4-4的活的活力相当于力相当于-2.5-2.5的活力的的活力的5 5倍。倍。8/2/202443五、水分活度五、水分活度v食食品品原原料料中中的的水水分分含含量量必必须须低低于于1%1%2%2%，才才能抑制酶活力。能抑制酶活力。第二节第二节8/2/2024448

19、/2/202445v有机溶剂（甘油）和水混合。有机溶剂（甘油）和水混合。 l水分体积分数减少，酶活力下降。水分体积分数减少，酶活力下降。第二节第二节8/2/202446有机溶剂对酶反应的影响有机溶剂对酶反应的影响( (两个方面）两个方面）v影响酶的稳定性和反应进行的方向影响酶的稳定性和反应进行的方向 v有机溶剂与水不互溶有机溶剂与水不互溶 反应从催化水解反应移向催化合成反应反应从催化水解反应移向催化合成反应 v有机溶剂与水互溶有机溶剂与水互溶 反应移向催化水解反应反应移向催化水解反应8/2/202447六、酶抑制动力学六、酶抑制动力学v当当G G的绝对值很小，逆向反应不能忽视的绝对值很小，逆向

20、反应不能忽视v产物的积累产生抑制作用产物的积累产生抑制作用v其它物质也会产生抑制作用其它物质也会产生抑制作用v对酶的抑制可以是不可逆的对酶的抑制可以是不可逆的 v但可逆抑制更常见但可逆抑制更常见第二节第二节8/2/202448KEsK2vEESE+PKE1KES1vEIESI第二节第二节一底物酶催化反应的可逆抑制反应：一底物酶催化反应的可逆抑制反应：8/2/202449v动力学方程式动力学方程式为：v倒数形式为：倒数形式为：第二节第二节8/2/202450（一）竞争性抑制（常见）（一）竞争性抑制（常见）v抑制剂同抑制剂同E反应反应vES不和抑制剂结合，不和抑制剂结合，EI不和底物结合不和底物结

21、合v竞争性抑制剂的结构和底物相似，这两种分子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与酶结合的部位相同vS+E 与与 I+E竞争竞争vVmax没有影响，没有影响，Km v底物底物S足够高，可以消除竞争性抑制足够高，可以消除竞争性抑制第二节第二节8/2/202451（二）非竞争性抑制（比较少见）（二）非竞争性抑制（比较少见）v抑制剂同时与抑制剂同时与E和和S反应反应vS+E 不影响不影响 E+I vKm没有影响，没有影响，vmaxv增加增加S不能消除不能消除第二节第二节8/2/202452（三）反竞争性抑制（三）反竞争性抑制nI不与不与E反应，反应，I I同同ESES反应反应n

22、Km 、vmax都同步减小都同步减小 n很少见很少见第二节第二节8/2/202453七、其他环境条件七、其他环境条件（一）粘度（一）粘度 v冷冻中，冷冻中，90%90%以上的自由水被冻结以上的自由水被冻结v未冻结相的粘度会显著提高未冻结相的粘度会显著提高 v酶和底物分子的移动性降低酶和底物分子的移动性降低 v酶活力下降酶活力下降第二节第二节8/2/202454（二）压力（二）压力n一般压力不致于高到使酶失活一般压力不致于高到使酶失活n几种处理方式相结合时，导致酶失活几种处理方式相结合时，导致酶失活 压力压力- -高温处理高温处理 压力压力- -高剪切处理高剪切处理 n高压灭酶高压灭酶第二节第二

23、节8/2/202455（三）剪切（三）剪切n混合、管道输送、挤压，使酶失活混合、管道输送、挤压，使酶失活 n在作用停止后，酶活再生在作用停止后，酶活再生第二节第二节8/2/202456（四）超声能量（四）超声能量n使酶失活使酶失活 n空化作用（起泡）导致酶的界面变性空化作用（起泡）导致酶的界面变性n酶失活过程不符合一级动力学酶失活过程不符合一级动力学第二节第二节8/2/202457（五）离子辐射（五）离子辐射n离子辐射能使酶完全失活所需的剂量比破坏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微生物所需的剂量大1010倍。倍。n缺氧和干燥条件下，酶稳定性高缺氧和干燥条件下，酶稳定性高

24、n室温下比低温下失活的程度高室温下比低温下失活的程度高n采用热采用热- -离子辐射结合处理的方法离子辐射结合处理的方法第二节第二节8/2/202458（六）溶剂（六）溶剂n与水不互溶的溶剂稳定酶与水不互溶的溶剂稳定酶 n互溶的溶剂能使酶失活互溶的溶剂能使酶失活 温度低时，较稳定温度低时，较稳定第二节第二节8/2/202459第三节第三节 固定化酶固定化酶n将将酶酶与与不不溶溶解解的的载载体体相相结结合合，酶酶从从可可溶溶状状态态变成固定化的状态。变成固定化的状态。n优点：优点： 酶的稳定性提高酶的稳定性提高 酶能反复多次使用酶能反复多次使用 产产物物中中不不含含酶酶，不不需需要要采采用用热热处

25、处理理灭灭酶酶，有有助助于提高食品的质量于提高食品的质量8/2/2024608/2/202461一、酶的固定方法一、酶的固定方法（一）吸附（一）吸附 n将将酶酶吸吸附附在在氧氧化化铝铝、有有机机聚聚合合物物、玻玻璃璃、无无机机盐或硅胶等材料上盐或硅胶等材料上 n优点：优点： 无需特殊化学试剂，简便、价廉无需特殊化学试剂，简便、价廉 。n缺点：缺点： 结合力是弱键作用，当温度、结合力是弱键作用，当温度、pH和离子强度和离子强度改变，或者当底物存在时，结合的酶可能会解改变，或者当底物存在时，结合的酶可能会解吸。吸。第三节第三节8/2/202462（二）共价连接（二）共价连接n两种处理方法：两种处理

26、方法：化化学学试试剂剂和和载载体体（聚聚丙丙烯烯酰酰胺胺、葡葡聚聚糖糖、纤纤维维素素、硅硅胶胶等等）通通过过化化学学反反应应使使酶酶分分子子上上游游离离的的羧羧基基或或氨基共价结合到载体上。氨基共价结合到载体上。双双官官能能试试剂剂（如如戊戊二二醛醛）将将酶酶分分子子连连接接起起来来。酶酶分分子子通通过过双双官官能能试试剂剂彼彼此此相相连连接接，形形成成了了共共价价键键，同时酶的以部分起着载体的作用。同时酶的以部分起着载体的作用。第三节第三节8/2/202463优点：优点： 共价键牢固，酶不易泄漏共价键牢固，酶不易泄漏 缺缺点点：一一部部分分酶酶起起着着载载体体的的作作用用而而失失去去了了催催

27、化化能能力力，固固定定的的酶酶活活力力较较低低；对对于于价价格格昂昂贵贵的的酶，不经济。酶，不经济。第三节第三节8/2/202464（三）载体截留（三）载体截留n凝胶（聚丙烯酰胺）包埋将酶分子截留。凝胶（聚丙烯酰胺）包埋将酶分子截留。 n特点：特点： 低低MW底底物物可可通通过过扩扩散散自自由由进进入入凝凝胶胶颗颗粒粒，酶酶和和高高MW的终产物不能从凝胶颗粒中渗漏出去。的终产物不能从凝胶颗粒中渗漏出去。 n局限：局限： 只能适用于低只能适用于低MW底物。食品体系常常有大分子。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。酶通过扩散而损失的可能性还是存在的。第三节第三节8/2

28、/202465（四）胶囊包合（四）胶囊包合n类类似似载载体体截截留留法法，形形成成很很小小的的颗颗粒粒或或胶胶囊囊，不形成凝胶。不形成凝胶。 n胶囊材料胶囊材料：硝酸纤维素或尼龙硝酸纤维素或尼龙 n只适合低只适合低MW底物底物第三节第三节8/2/202466二、固定化酶动力学二、固定化酶动力学n酶被固定，仅底物能自由扩散酶被固定，仅底物能自由扩散 n酶的载体被扩散层包围酶的载体被扩散层包围 n邻近酶的底物浓度低于体相中底物浓度邻近酶的底物浓度低于体相中底物浓度 n静电作用静电作用 可能增强或者削弱底物与酶的结合。可能增强或者削弱底物与酶的结合。第三节第三节8/2/202467n反应初速度反应初

29、速度v0不再适用。不再适用。流动柱状反应器固定化酶反应速度公式为：流动柱状反应器固定化酶反应速度公式为：X-X-扩散层厚度；扩散层厚度；D-D-底物的扩散系数；底物的扩散系数；Z-Z-底物的价数；底物的价数；V-V-载载体附近的电位梯度；体附近的电位梯度；F-FaradayF-Faraday常数常数称为扩散项称为扩散项称为静电项称为静电项第三节第三节8/2/202468讨论：讨论：X、D：扩散参数扩散参数 。较小的载体或提高流动较小的载体或提高流动速度可使速度可使X，Km* Z、v：与电性质有关：与电性质有关： l底物和载体电荷相同，底物和载体电荷相同，Km*,酶酶-底物亲和力底物亲和力l如果

30、如果Z v 具有相反的符号，具有相反的符号， Km* l如果如果Z或或v=0， Km*仅受扩散因素影响仅受扩散因素影响第三节第三节8/2/202469三、固定化酶在食品工业中的应用三、固定化酶在食品工业中的应用n仅有少数固定化酶被应用于工业化仅有少数固定化酶被应用于工业化 n固定化葡萄糖异构酶，生产高果糖浆固定化葡萄糖异构酶，生产高果糖浆 葡萄糖异构酶的菌种葡萄糖异构酶的菌种: : 链霉菌、凝结芽孢杆菌、放线菌、节杆菌。链霉菌、凝结芽孢杆菌、放线菌、节杆菌。载体载体: : DEAE-纤纤维维素素、多多孔孔陶陶瓷瓷，后后一一种种已已用用于于大大规规模模的柱状反应器中生产高果糖糖浆。的柱状反应器中

31、生产高果糖糖浆。 第三节第三节8/2/202470反应平衡常数反应平衡常数=1，葡萄糖葡萄糖=果糖果糖n其它固定化酶：其它固定化酶： 氨基酰基转移酶、天冬酶氨基酰基转移酶、天冬酶 、富马酸酶、富马酸酶半半乳乳糖糖苷苷酶酶：水水解解棉棉子子糖糖（甜甜菜菜汁汁中中阻阻碍碍蔗蔗糖结晶）糖结晶）乳糖酶：水解乳糖乳糖酶：水解乳糖（乳糖不耐症）（乳糖不耐症）n固定化微生物细胞固定化微生物细胞 n应用于食品分析应用于食品分析 酶电极酶电极第三节第三节8/2/202471第四节第四节 内源酶对食品品质的影响内源酶对食品品质的影响n酶对生物体的重要性酶对生物体的重要性 n酶催化反应产生的效果酶催化反应产生的效果

32、 加快食品变质的速度加快食品变质的速度 提高食品的质量提高食品的质量 n控制酶活力控制酶活力8/2/202472一、颜色一、颜色(color)n颜色颜色 食品质量食品质量 导致水果和蔬菜中色素变化的导致水果和蔬菜中色素变化的3个关键性酶个关键性酶第四节第四节8/2/2024731. 脂脂肪肪氧氧合合酶酶（Lipoxygenase（亚亚油油酸酸：氧氧 氧氧化还原酶；化还原酶；ECEC1.13.11.12) 1.13.11.12) n六方面的功能：六方面的功能： l小麦粉和大豆粉的漂白小麦粉和大豆粉的漂白l面团制作中形成二硫键，强化面筋面团制作中形成二硫键，强化面筋l破坏叶绿素和胡萝卜素破坏叶绿素

33、和胡萝卜素 l产生氧化性的不良风味（青草味）产生氧化性的不良风味（青草味） l氧化破坏维生素和蛋白质氧化破坏维生素和蛋白质l氧化破坏必需脂肪酸氧化破坏必需脂肪酸 有益的有益的有害的有害的第四节第四节8/2/202474n脂肪氧合酶催化过程：脂肪氧合酶催化过程：作用于不饱和脂肪酸（亚油酸）产生自由基中作用于不饱和脂肪酸（亚油酸）产生自由基中间物间物产生氢过氧化物产生氢过氧化物 进一步非酶反应，产生醛等不良风味进一步非酶反应，产生醛等不良风味自由基和氢过氧化物破坏食品中的色素自由基和氢过氧化物破坏食品中的色素。 氧氧化化最最敏敏感感的的氨氨基基酸酸是是半半胱胱氨氨酸酸、酪酪氨氨酸酸、组组氨酸和色氨

34、酸氨酸和色氨酸第四节第四节8/2/2024752. 2. 叶绿素酶（叶绿素叶绿素酶（叶绿素 脱植基叶绿素脱植基叶绿素- -水解酶水解酶EC3.1.1.14EC3.1.1.14）n在植物体中的作用仍然不清楚。在植物体中的作用仍然不清楚。n水解叶绿素产生植醇和脱植基叶绿素水解叶绿素产生植醇和脱植基叶绿素n脱植基叶绿素仍呈绿色脱植基叶绿素仍呈绿色第四节第四节8/2/2024763. 多酚氧化酶（多酚氧化酶（1 1，2-2-苯二酚：氧苯二酚：氧 氧化还原酶；氧化还原酶； EC1.10.3.1EC1.10.3.1）n又被称为酪氨酸酶、多酚酶、酚酶、儿茶酚又被称为酪氨酸酶、多酚酶、酚酶、儿茶酚氧化酶、甲酚

35、酶和儿茶酚酶，与测定酶活力氧化酶、甲酚酶和儿茶酚酶，与测定酶活力时的底物有关。时的底物有关。n存在于植物、动物和一些微生物中存在于植物、动物和一些微生物中 第四节第四节8/2/202477Enzyme BrowningEnzyme Browning酶促褐变是酶促褐变是酚酶催化酚类物质酚酶催化酚类物质形成醌及其聚形成醌及其聚合物的反应过程。合物的反应过程。不利的不利的：如香蕉、苹果、梨、茄子、马铃薯：如香蕉、苹果、梨、茄子、马铃薯等削皮、切开后都很容易褐变等削皮、切开后都很容易褐变变色变色；邻；邻- -苯醌苯醌与蛋白质中赖氨酸反应导致与蛋白质中赖氨酸反应导致营养质量和溶解营养质量和溶解度下降度下

36、降；食品的；食品的质构和味道也发生变化。质构和味道也发生变化。有益的有益的：但像茶叶、可可豆等食品适当的褐：但像茶叶、可可豆等食品适当的褐变能形成变能形成良好的风味与色泽良好的风味与色泽。第四节第四节8/2/202478羟基化羟基化氧化氧化酶促褐变的机理：酶促褐变的机理：n催化两类不同的反应：催化两类不同的反应： 羟基化和氧化反应羟基化和氧化反应第四节第四节8/2/202479一是一是羟基化作用羟基化作用，产生酚的邻羟基；，产生酚的邻羟基；二是二是氧化作用氧化作用，使邻二酚氧化为邻，使邻二酚氧化为邻- -苯醌苯醌（无色）（无色）; ;醌进一步氧化和聚合（非酶促反应），产醌进一步氧化和聚合（非酶

37、促反应），产生黑色素。生黑色素。第四节第四节8/2/202480n催化酶促褐变的酶有催化酶促褐变的酶有酚酶、抗坏血酸氧化酶、酚酶、抗坏血酸氧化酶、过氧化物酶等。过氧化物酶等。u酚酶：酚酶：是一个寡聚体，以铜为辅基，必须以氧为受是一个寡聚体，以铜为辅基，必须以氧为受氢体，是一种末端氧化酶。氢体，是一种末端氧化酶。可以用一元酚或二元酚作为底物。可以用一元酚或二元酚作为底物。其最适其最适pH接近接近7 7，比较耐热，在，比较耐热，在100100下钝化下钝化酚酶需酚酶需2-82-8min。第四节第四节8/2/202481酚酶是一个多酶体系（有两种）：酚酶是一个多酶体系（有两种）：一种是酚羟化酶一种是酚

38、羟化酶( (phenolhydroxylase) )，又称为，又称为甲酚酶甲酚酶( (cresolase) )另一种是多酚氧化酶另一种是多酚氧化酶( (polyphenoloxidase,ppo) )，又称儿茶酚酶，又称儿茶酚酶( (catecholase) )。第四节第四节8/2/202482u底物底物：不同底物的酶促褐变速度大不相同，不同底物的酶促褐变速度大不相同，邻二酚邻二酚 一元酚一元酚 对位二酚对位二酚 间位二酚间位二酚；间位二酚则不能作为底物，甚至有一定的抗间位二酚则不能作为底物，甚至有一定的抗氧化作用。氧化作用。邻二酚的取代衍生物如愈创木酚、阿魏酸邻二酚的取代衍生物如愈创木酚、阿

39、魏酸( (ferulic acid) )不能为酚酶所催化。不能为酚酶所催化。第四节第四节8/2/2024838/2/202484常见的底物有常见的底物有: :酪氨酸、绿原酸和儿茶酚、咖酪氨酸、绿原酸和儿茶酚、咖啡酸，还有花青素、黄酮类、鞣质等。啡酸，还有花青素、黄酮类、鞣质等。第四节第四节8/2/202485v以马铃薯为例：其底物为含量丰富的以马铃薯为例：其底物为含量丰富的L-L-酪氨酪氨酸酸。v这一机制也是动物皮肤、毛发中黑色素形成这一机制也是动物皮肤、毛发中黑色素形成的机制。的机制。8/2/2024868/2/202487u水果和蔬菜中的酚酶底物是邻二酚及一元酚水果和蔬菜中的酚酶底物是邻二

40、酚及一元酚类。类。儿茶酚儿茶酚( (catehol) )是水果中分布较广泛的的酚是水果中分布较广泛的的酚类。类。第四节第四节8/2/2024888/2/202489绿原酸绿原酸( (chlorogenic acid) )是许多水果特别是是许多水果特别是桃和苹果等的褐变关键物质；桃和苹果等的褐变关键物质；香蕉中是香蕉中是3 3，4-4-二羟基苯乙胺。二羟基苯乙胺。8/2/202490消除氧和酚类化合物可以防止褐变消除氧和酚类化合物可以防止褐变 n抗坏血酸、亚硫酸盐和巯基化合物抗坏血酸、亚硫酸盐和巯基化合物 都都有有还还原原性性，将将邻邻- -苯苯醌醌还还原原成成底底物物，防防止止黑黑色色素形成素

41、形成直直接接使使酶酶失失活活，其其中中抗抗坏坏血血酸酸破破坏坏活活性性中中心心的的组组氨氨酸酸残残基基和和亚亚硫硫酸酸钠钠和和巯巯基基化化合合物物能能除除去去酶酶活性部位中的活性部位中的Cu2+ Cu2+ 。第四节第四节8/2/202491n非非底底物物的的酚酚类类和和苯苯二二酚酚、苯苯甲甲酸酸等等是是酶酶的的有有效效抑制剂抑制剂 与底物竞争酶的结合部位与底物竞争酶的结合部位第四节第四节8/2/202492酶促褐变的控制酶促褐变的控制n酶促褐变的三个条件：酶促褐变的三个条件：一是适当的酚类底物；一是适当的酚类底物；二是酚氧化酶；二是酚氧化酶；三是氧，缺一都不会发生褐变。三是氧，缺一都不会发生褐

42、变。n实践中，消除酚类物质的可能性极小，一般实践中，消除酚类物质的可能性极小，一般是从是从控制酶活性和氧气控制酶活性和氧气这两方面着手。这两方面着手。第四节第四节8/2/202493主要途径有：主要途径有：钝化酶的活性（热烫、抑制剂等）钝化酶的活性（热烫、抑制剂等）改变酶作用的条件（改变酶作用的条件（pHpH、AwAw等）等）隔绝氧气的接触隔绝氧气的接触使用抗氧化剂（抗坏血酸、使用抗氧化剂（抗坏血酸、SOSO2 2 等）等）8/2/202494常用的控制酶促褐变的方法（阚建全）：常用的控制酶促褐变的方法（阚建全）：1.1.热处理热处理热烫、巴氏杀菌和热烫、巴氏杀菌和微波微波加热加热90-959

43、0-95，维持几，维持几秒钟；其目的是使酶失活。秒钟；其目的是使酶失活。相反，如果热烫不彻底，反而会加强酶和底相反，如果热烫不彻底，反而会加强酶和底物的接触而促进褐变，如白洋葱、韭菜，如物的接触而促进褐变，如白洋葱、韭菜，如果热烫不彻底，变成粉红色的程度比未热烫果热烫不彻底，变成粉红色的程度比未热烫的还要厉害。的还要厉害。水煮和蒸汽处理水煮和蒸汽处理仍是目前使用最广泛的方法。仍是目前使用最广泛的方法。第四节第四节8/2/2024952.2.酸处理酸处理多数酚酶的最适多数酚酶的最适pHpH为为6-76-7，pH3.0 pH3.0 基本失活，基本失活，所以所以降低降低pHpH就可以抑制酶促褐变，常

44、用就可以抑制酶促褐变，常用V VC C、柠檬酸、苹果酸、磷酸等来降低柠檬酸、苹果酸、磷酸等来降低pHpH。柠檬酸是最广泛使用的食用酸，对酚酶有降柠檬酸是最广泛使用的食用酸，对酚酶有降低低pHpH和螯合酚酶的铜辅基的作用，常需与抗和螯合酚酶的铜辅基的作用，常需与抗坏血酸或亚硫酸联用，切开后的水果常浸在坏血酸或亚硫酸联用，切开后的水果常浸在柠檬酸稀溶液中柠檬酸稀溶液中一般柠檬酸与一般柠檬酸与NaNa2 2SOSO3 3 混用，混用，0.5%0.5%柠檬酸柠檬酸+ + 0.3%V0.3%VC C；第四节第四节8/2/202496苹果酸对酚酶的抑制作用要比柠檬酸强得多。苹果酸对酚酶的抑制作用要比柠檬酸

45、强得多。抗坏血酸抗坏血酸是更加有效的酚酶抑制剂，即使浓是更加有效的酚酶抑制剂，即使浓度极大也无异味，对金属无腐蚀作用。度极大也无异味，对金属无腐蚀作用。8/2/2024973.SO2 及及NaNa2 2SOSO3 3是酚酶抑制剂是酚酶抑制剂在在pH=6 pH=6 时，效果最好，时，效果最好，10ppm 10ppm 的的SOSO2 2足以使足以使酚酶失活，但考虑到挥发，反应损失等，一酚酶失活，但考虑到挥发，反应损失等，一般增加为般增加为300ppm300ppm，残留低于，残留低于20mg/kg20mg/kg。第四节第四节8/2/202498优点：使用方便、效力可靠、成本低、有利优点：使用方便、效

46、力可靠、成本低、有利于保存于保存V VC C，残存的可抽真空、炊煮或使用残存的可抽真空、炊煮或使用H H2 2O O2 2等除去。等除去。缺点：会造成食品褪色、腐蚀铁罐内壁，有缺点：会造成食品褪色、腐蚀铁罐内壁，有不愉快的嗅感与味感、破坏不愉快的嗅感与味感、破坏B B族维生素。族维生素。第四节第四节8/2/2024994.4.驱除或隔绝氧气驱除或隔绝氧气浸没在清水、糖水或盐水中浸没在清水、糖水或盐水中浸涂抗坏血酸液，使在表面上生成一层氧化浸涂抗坏血酸液，使在表面上生成一层氧化态抗坏血酸隔离层；态抗坏血酸隔离层；用真空渗入法把糖水或盐水渗入组织内部将用真空渗入法把糖水或盐水渗入组织内部将空气驱除

47、。空气驱除。第四节第四节8/2/20241005.5.加酚酶底物类似物加酚酶底物类似物如如肉桂酸肉桂酸、对位香豆酸及阿魏酸、对位香豆酸及阿魏酸等酚酸可以等酚酸可以有效控制苹果汁的酶促褐变，以肉桂酸的效有效控制苹果汁的酶促褐变，以肉桂酸的效率最高，浓度大于率最高，浓度大于0.5mmol/L0.5mmol/L即可有效控制处即可有效控制处于大气中的苹果汁的褐变达于大气中的苹果汁的褐变达7h7h之久。之久。肉桂酸钠盐的溶解性好，售价也便宜，控制肉桂酸钠盐的溶解性好，售价也便宜，控制褐变的时间长。褐变的时间长。第四节第四节8/2/20241018/2/2024102二、质构二、质构(texture) n

48、果蔬果蔬 果蔬的质构取决于所含的碳水化合物果蔬的质构取决于所含的碳水化合物: : 果胶、纤维素、半纤维素、淀粉、木质素果胶、纤维素、半纤维素、淀粉、木质素 自然界存在作用于这些碳水化合物的酶，如自然界存在作用于这些碳水化合物的酶，如果胶酶、纤维素酶、戊聚糖酶、淀粉酶。果胶酶、纤维素酶、戊聚糖酶、淀粉酶。n动物组织和高蛋白质植物组织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蛋白酶作用导致质构的软化第四节第四节8/2/2024103（一）果胶酶（一）果胶酶（Pectic Enzymes) 包括包括3类类果胶甲酯酶果胶甲酯酶和和聚半乳糖醛酸酶聚半乳糖醛酸酶存在于高等植物和存在于高等植物和微

49、生物中微生物中果胶酸裂解酶果胶酸裂解酶存在于微生物钟，尤其是某些感染存在于微生物钟，尤其是某些感染植物的致病菌中。植物的致病菌中。第四节第四节8/2/20241041.1.果胶甲酯酶果胶甲酯酶 Methylesterase（果胶（果胶 果胶基水解酶，果胶基水解酶，EC3.1.1.11)3.1.1.11) 又称果胶酯酶又称果胶酯酶 Pectin Esterase n水解甲酯键，生成水解甲酯键，生成果胶酸果胶酸和甲醇和甲醇n n二二价价离离子子Ca2+存存在在时，与与羧基基交交联，提提高高质构构强强度度 第四节第四节8/2/20241058/2/20241062. 聚半乳糖醛酸酶聚半乳糖醛酸酶(

50、(Polygalacturnases 聚聚- - -1-1，4-4-半乳糖醛酸苷糖基半乳糖醛酸苷糖基- -水解酶，水解酶，EC3.2.1.15)3.2.1.15)n水解果胶分子中脱水半乳糖醛酸单位之间的水解果胶分子中脱水半乳糖醛酸单位之间的-1,4 -1,4 - 糖苷键糖苷键n包括两种包括两种: : 内切型：从果胶分子内部水解糖苷键内切型：从果胶分子内部水解糖苷键端解型：水解分子末端的糖苷键端解型：水解分子末端的糖苷键使一些食品原料（如番茄）的质构显著变弱使一些食品原料（如番茄）的质构显著变弱第四节第四节8/2/20241078/2/20241083. 果胶酸裂解酶（果胶酸裂解酶（Pectin

51、 Lyases聚（聚（1 1，4-4-半乳半乳糖醛酸苷）裂解酶，糖醛酸苷）裂解酶，EC4.2.2.2EC4.2.2.2）n裂解果胶和果胶酸分子中的糖苷键裂解果胶和果胶酸分子中的糖苷键n n形成一个形成一个含还原基团的产物含还原基团的产物和一个和一个双键产物双键产物 n n在在235 235 nm nm 处有有特特征征吸吸收收( (共共轭双双键），可可区区别别聚半乳糖醛酸酶和果胶酸裂解酶。聚半乳糖醛酸酶和果胶酸裂解酶。也包括内切型和端解型两种。也包括内切型和端解型两种。 第四节第四节8/2/20241098/2/2024110（二）纤维素酶二）纤维素酶n果蔬中的纤维素影响细胞的结构果蔬中的纤维素

52、影响细胞的结构n纤维素酶与食品原料的软化有关纤维素酶与食品原料的软化有关 n微生物纤维素酶将不溶性纤维素转化为葡萄糖微生物纤维素酶将不溶性纤维素转化为葡萄糖n植物中含量植物中含量较低。一般外加低。一般外加酶酶。第四节第四节8/2/2024111（三）戊聚糖酶（三）戊聚糖酶n存在于微生物和一些高等植物中存在于微生物和一些高等植物中 n水解木聚糖、阿拉伯聚糖和阿拉伯木聚糖水解木聚糖、阿拉伯聚糖和阿拉伯木聚糖（5碳聚糖）碳聚糖） n小麦中存在小麦中存在 n微生物戊聚糖酶制剂微生物戊聚糖酶制剂第四节第四节8/2/2024112（四）淀粉酶（四）淀粉酶(Amylases)n存在于动物、高等植物和微生物中

53、存在于动物、高等植物和微生物中 n淀粉决定食品的粘度和质构淀粉决定食品的粘度和质构 n淀粉降解淀粉降解第四节第四节8/2/2024113第四节第四节8/2/2024114淀粉酶的类型淀粉酶的类型n -amylase存在于所有的生物存在于所有的生物 内切酶，水解内切酶，水解-1-1，4-4-糖苷键，水解糖苷键，水解“干干”主要产物是糊精、麦芽糖、麦芽三糖主要产物是糊精、麦芽糖、麦芽三糖 显著影响粘度显著影响粘度 是一种金属酶，钙离子使酶保持适当的构象是一种金属酶，钙离子使酶保持适当的构象高温下才失活高温下才失活 第四节第四节8/2/2024115n-淀粉酶淀粉酶 (-amylase）存在于高等植

54、物中。存在于高等植物中。外外切切酶酶，从从非非还还原原性性末末端端水水解解-1-1，4-4-糖糖苷苷键键，以以麦麦芽芽糖糖为为单单位位一一个个一一个个的的切切下下来来，产产生生- -麦芽糖。麦芽糖。作作用用于于支支链链淀淀粉粉时时，不不能能越越过过1，6分分支支点点，作用时停止作用时停止。是是一一种种巯巯基基酶酶。被被巯巯基基试试剂剂（半半胱胱氨氨酸酸）所所抑抑制。制。 第四节第四节8/2/2024116n葡萄糖淀粉酶（葡萄糖淀粉酶（glucosidase)是外切酶。是外切酶。从淀粉分子非还原端开始水解从淀粉分子非还原端开始水解-1-1，4-4-糖苷键糖苷键，水解产物为水解产物为-葡萄糖葡萄糖

55、不仅水解不仅水解 -1，4-糖苷键，而且能水解糖苷键，而且能水解 -1，6-糖苷键，但水解速度比对糖苷键，但水解速度比对 -1，4-糖苷键糖苷键低低30倍。倍。第四节第四节8/2/2024117n异淀粉酶异淀粉酶(isoamylase)内切酶，对支链淀粉、糖原等分支点的内切酶，对支链淀粉、糖原等分支点的 -1，6糖苷键有专一性，与糖苷键有专一性，与-淀粉酶一起使用制造麦淀粉酶一起使用制造麦芽糖。芽糖。产物是线性糊精。产物是线性糊精。存在于植物与微生物中。存在于植物与微生物中。应用：利用大麦芽和小麦芽中的内源酶结合其应用：利用大麦芽和小麦芽中的内源酶结合其它糖酶在酿造和焙烤中应用。生产淀粉糖。它

56、糖酶在酿造和焙烤中应用。生产淀粉糖。第四节第四节8/2/2024118（五）蛋白酶（五）蛋白酶(Proteses)蛋白质决定动物性食品原料的质构蛋白质决定动物性食品原料的质构 1组织蛋白酶（组织蛋白酶（Cathepsins） 存存在在于于动动物物组组织织细细胞胞的的溶溶菌菌体体内内，不不同同于于由由细胞分泌出来的胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶。细胞分泌出来的胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶。五五种种组组织织蛋蛋白白酶酶：A、B、C、D和和E，还还分分离出一种组织羧肽酶离出一种组织羧肽酶参与了肉成熟期间的变化参与了肉成熟期间的变化第四节第四节8/2/2024119宰宰后后pH下下降降，酶酶释释放放，导导致致肌肌原

57、原纤纤维维以以及及胞胞外外结缔组织（胶原）分解结缔组织（胶原）分解在在酸酸性性pH具具有有活活性性。在在pH 2.54.5范范围围内内具具有最高的活力。有最高的活力。第四节第四节8/2/20241202钙离子激活中性蛋白酶钙离子激活中性蛋白酶CANPSCANPS（金属蛋白酶）（金属蛋白酶）n两种：两种：CANP和和CANP 都是二聚体都是二聚体 含含有有相相同同的的较较小小亚亚基基（MW=30,000）和和较较大大的的亚基（亚基（MW=80,000，免疫性质不同）。免疫性质不同）。 n酶的酶的活活性部位中含有半胱氨酸残基的巯基，被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）蛋白酶归

58、属于半胱氨酸（巯基）蛋白酶 第四节第四节8/2/2024121CANPSCANPS的作用的作用nCANP I 完全激活：完全激活：50100 mol/L Ca2+ nCANP II 的激活：的激活：12 mmol/L Ca2+n肌肉中的活力是很低的肌肉中的活力是很低的 第四节第四节8/2/2024122n通过分裂特定的肌原纤维蛋白质影响肉的嫩化通过分裂特定的肌原纤维蛋白质影响肉的嫩化 n同溶菌体蛋白酶协同作用同溶菌体蛋白酶协同作用 n死死后后僵僵直直的的肌肌肉肉缓缓慢慢松松弛弛，这这样样产产生生的的肉肉具具有有良好的质构良好的质构第四节第四节8/2/20241233乳蛋白酶乳蛋白酶n牛乳中主要

59、的蛋白酶是碱性丝氨酸蛋白酶牛乳中主要的蛋白酶是碱性丝氨酸蛋白酶n其专一性类似于胰蛋白酶其专一性类似于胰蛋白酶n作作用用特特点点：水水解解-酪酪蛋蛋白白产产生生疏疏水水性性更更强强的的-酪酪蛋蛋白白，也也能能水水解解s - -酪酪蛋蛋白白，但但不不能水解能水解-酪蛋白。酪蛋白。第四节第四节8/2/2024124n奶酪成熟过程中参与蛋白质的水解作用奶酪成熟过程中参与蛋白质的水解作用 n对热较稳定，对形成乳的凝胶作用很大对热较稳定，对形成乳的凝胶作用很大 n还还存存在在着着一一种种最最适适pH 4左左右右的的酸酸性性蛋蛋白白酶酶，但易热失活。但易热失活。第四节第四节8/2/2024125三、风味三、

60、风味(flavor)1硫代葡萄糖苷酶硫代葡萄糖苷酶 （Glucosinolates）n 在芥菜子和辣根中存在着芥子苷在芥菜子和辣根中存在着芥子苷 硫代葡萄糖苷在酶的作用下硫代葡萄糖苷在酶的作用下发生糖苷配基发生糖苷配基裂裂解和分子重排解和分子重排 n n产产物物中中异异硫硫氰氰酸酸酯酯是是含含硫硫的的挥挥发发性性化化合合物物，与葱的风味有关与葱的风味有关 n n芥子油芥子油即为异硫氰酸烯丙酯即为异硫氰酸烯丙酯第四节第四节8/2/20241262. 过氧化物酶过氧化物酶(peroxidases)n普遍地存在于植物和动物组织中普遍地存在于植物和动物组织中n对对辣根的过氧化物酶辣根的过氧化物酶研究最

61、为彻底。研究最为彻底。n过氧化物酶活力会损害食品的质量，未经热烫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的冷冻蔬菜所具有的不良风味与酶的活力有关 第四节第四节8/2/2024127n各各种种不不同同来来源源的的过过氧氧化化物物酶酶通通常常含含有有一一个个血血色素（铁卟琳）作为辅基。色素（铁卟琳）作为辅基。过氧化物酶的反应特征：过氧化物酶的反应特征： ROOH+AH2 H2O+ROH+A ROOH：可以是有机过氧化物或过氧化氢可以是有机过氧化物或过氧化氢AH2（电子给予体）（电子给予体）被氧化被氧化l如如抗坏血酸、酚，胺或其他有机化合物抗坏血酸、酚，胺或其

62、他有机化合物l被氧化成有色化合物被氧化成有色化合物 用分光光度法测定过氧化物酶的活力用分光光度法测定过氧化物酶的活力第四节第四节8/2/2024128特点特点：过氧化物酶的热稳定性：过氧化物酶的热稳定性n热热失失活活（温温度度不不超超过过80-80-9090）具有双相特征具有双相特征 n每一相都遵循一级动力学每一相都遵循一级动力学 n热失活曲线的热失活曲线的3部分部分 热热不不稳稳定定部部分分（最最初初的的直直线部分）线部分） 过渡区域过渡区域 （曲线部分）（曲线部分） 热热稳稳定定部部分分（最最后后的的直直线线部分）部分）第四节第四节8/2/2024129过氧化物酶的再生（是其重要特征）过氧

63、化物酶的再生（是其重要特征）n非常耐热，非常耐热，作为果蔬热处理是否充分的指示酶作为果蔬热处理是否充分的指示酶 n其它作用其它作用 作为过氧化氢的去除剂作为过氧化氢的去除剂参与木质素的生物合成参与木质素的生物合成参与乙烯的生物合成参与乙烯的生物合成作为成熟的促进剂，与果蔬的成熟有关作为成熟的促进剂，与果蔬的成熟有关第四节第四节8/2/2024130四、营养质量四、营养质量(nutrition quality )n脂肪氧合酶脂肪氧合酶 （同时影响颜色、风味、质构和营（同时影响颜色、风味、质构和营养价值）养价值）必需脂肪酸含量的下降必需脂肪酸含量的下降 氧氧化化过过程程中中产产生生的的自自由由基基

64、，降降低低维维生生素素和和氨氨基基酸含量酸含量 n抗抗坏坏血血酸酸氧氧化化酶酶：是是一一种种含含铜铜的的酶酶，能能氧氧化化抗抗坏血酸。坏血酸。 破坏抗坏血酸破坏抗坏血酸 第四节第四节8/2/2024131n硫胺素酶硫胺素酶 破坏硫胺素（氨基酸代谢中必需的辅助因子）破坏硫胺素（氨基酸代谢中必需的辅助因子） n核黄素水解酶核黄素水解酶 ：降解核黄素降解核黄素 n多酚氧化酶多酚氧化酶 引起褐变的同时，降低有效赖氨酸的含量引起褐变的同时，降低有效赖氨酸的含量第四节第四节8/2/2024132第五节第五节 作为食品加工的助剂作为食品加工的助剂 和配料而使用的酶和配料而使用的酶使用酶的目的使用酶的目的 n

65、回收副产物回收副产物 n制造食品制造食品 n提高提取的速度及产量提高提取的速度及产量 n改进风味和稳定食品质量改进风味和稳定食品质量8/2/2024133使用酶的优点使用酶的优点n天然、无毒天然、无毒 n催化的特异性，不造成不需要的副反应催化的特异性，不造成不需要的副反应 一一般般是是粗粗酶酶制制剂剂，可可能能会会产产生生不不期期望望的的产产物物；但使用高纯度的酶制剂在经济上不合算但使用高纯度的酶制剂在经济上不合算 第五节第五节8/2/2024134n在很温和的温度和在很温和的温度和pH条件下具有活性条件下具有活性 n低浓度时有活性低浓度时有活性 n易于控制反应速度易于控制反应速度 n在反应进

66、行到期望的程度后即可使酶失活在反应进行到期望的程度后即可使酶失活第五节第五节8/2/2024135酶的来源酶的来源n可食的和无毒的植物、动物以及非致病、非产可食的和无毒的植物、动物以及非致病、非产毒的微生物毒的微生物 n微生物来源酶的优点：微生物来源酶的优点： 生产能力强生产能力强 诱变或改性诱变或改性 胞外酶，易于回收胞外酶，易于回收 生产原料易于获得生产原料易于获得第五节第五节8/2/2024136一、甜味剂中使用的酶一、甜味剂中使用的酶n酶法生产甜味剂酶法生产甜味剂1. 淀粉深加工淀粉深加工麦芽糖浆、葡萄糖糖浆、高果糖浆、低聚糖、麦芽糖浆、葡萄糖糖浆、高果糖浆、低聚糖、环糊精等。环糊精等

67、。使用的酶：使用的酶：-淀粉酶、淀粉酶、-淀粉酶、葡萄糖淀粉淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、脱支酶等。酶、脱支酶等。第五节第五节8/2/2024137工业用葡萄糖异构酶实际上都是工业用葡萄糖异构酶实际上都是D-D-木糖异构酶木糖异构酶8/2/20241388/2/20241392. 酿造工业中酿造工业中v啤酒、白酒、酒精、味精、有机酸等。啤酒、白酒、酒精、味精、有机酸等。3.焙烤工业中焙烤工业中v面包中面包中第五节第五节8/2/2024140二、脂酶二、脂酶(lipases)n水解处在油水解处在油/水界面的三酰基甘油的水界面的三酰基甘油的酯键酯键1 1、来源、来源 n广泛地分布于植物、动物和微生物广泛地

68、分布于植物、动物和微生物 n动动物物胰胰脏脏脂脂酶酶和和微微生生物物脂脂酶酶是是脂脂酶酶的的主主要要来来源源 第五节第五节8/2/20241412 2、水解方式、水解方式 ： 1,2-二酰基甘油二酰基甘油三酰基甘油三酰基甘油 2一酰基甘油一酰基甘油 2,3-二酰基甘油二酰基甘油第五节第五节8/2/20241423、脂酶的专一性（包括、脂酶的专一性（包括4类）类）n酰基甘油专一性酰基甘油专一性 v优先水解低优先水解低MW的三酰基甘油底物的三酰基甘油底物 n位置专一性（是酯酶中主要的一类）位置专一性（是酯酶中主要的一类） v如胰脂酶，仅水解如胰脂酶，仅水解1,3位置的酯键位置的酯键 v 能水解能水

69、解1位和位和2位酯键的脂酶可能是混合酶位酯键的脂酶可能是混合酶 第五节第五节8/2/2024143n脂肪酸专一性脂肪酸专一性 v水解特定脂肪酸形成的酯键水解特定脂肪酸形成的酯键 如微生物白地霉脂酶油酸，优先水解如微生物白地霉脂酶油酸，优先水解 n立体定向专一性立体定向专一性第五节第五节8/2/20241444、脂酶的应用、脂酶的应用n奶酪加工中奶酪加工中 从乳脂中释出风味前体和风味化合物从乳脂中释出风味前体和风味化合物 n三酰基甘油改性三酰基甘油改性 在在非非水水环环境境下下有有可可能能实实现现，如如果果有有水水存存在在，脂酶将快速水解甘油三酯脂酶将快速水解甘油三酯 技技术术关关键键：固固定定

70、化化脂脂酶酶制制剂剂（处处于于开开始始阶阶段，意义重大）段，意义重大）第五节第五节8/2/2024145n油脂水解油脂水解 技技术术上上可可行行，能能否否应应用用于于实实际际生生产产取取决决于于它它和和其他技术，例如蒸汽裂解的竞争其他技术，例如蒸汽裂解的竞争 从从天天然然的的甘甘油油三三酯酯制制备备多多不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸时时，会会优先考虑酶法优先考虑酶法 n合成乳化剂和风味剂合成乳化剂和风味剂 安全、天然，处于开始阶段。安全、天然，处于开始阶段。第五节第五节8/2/2024146三、蛋白酶三、蛋白酶1 1、蛋白酶的来源、蛋白酶的来源 n内源蛋白酶内源蛋白酶 肉类成熟肉类成熟 酵母自溶制备

71、酵母提取物酵母自溶制备酵母提取物 n微生物分泌的蛋白酶微生物分泌的蛋白酶 n加入的蛋白酶制剂加入的蛋白酶制剂 蛋白质强化饮料蛋白质强化饮料第五节第五节8/2/20241472、蛋白酶的作用、蛋白酶的作用n改进食品蛋自质的性质改进食品蛋自质的性质 MWMW分布发生变化分布发生变化 水解度水解度，MWMW小的肽的比例小的肽的比例 水解蛋白质的溶解度水解蛋白质的溶解度 乳化能力和起泡能力改变乳化能力和起泡能力改变 n控制蛋白质的水解程度是至关重要的控制蛋白质的水解程度是至关重要的第五节第五节8/2/2024148v蛋白质的酶水解过程蛋白质的酶水解过程第五节第五节8/2/2024149n肽肽键键水水解

72、解后后，羧羧基基和和氨氨基基间间产产生生质质子子交交换换n在在pH 6.5以以上上时时，质质子子化化的的氨氨基基酸酸将将离离解解 n要要保保持持反反应应体体系系pH不不变变，就就必必须须加加入入碱液碱液v碱液的消耗正比于被水解的肽键数目碱液的消耗正比于被水解的肽键数目第五节第五节8/2/2024150采用采用pH-stat法控制水解度（法控制水解度（DH） 适用于中性或碱性蛋白酶适用于中性或碱性蛋白酶B - 碱消耗的当量数碱消耗的当量数 -氨基的平均离解常数氨基的平均离解常数 h-被水解的肽键的当量数被水解的肽键的当量数h总总 可可被被水水解解的的肽肽键键数数，每每千千克克的的蛋蛋白白质质的的

73、h h总总8第五节第五节8/2/20241513、蛋白酶的分类、蛋白酶的分类按活性中心所含有的必需的催化基团分类按活性中心所含有的必需的催化基团分类 n丝氨酸蛋白酶羟基丝氨酸蛋白酶羟基 胰胰凝凝乳乳蛋蛋白白酶酶、胰胰蛋蛋白白酶酶、弹弹性性蛋蛋白白酶酶和和凝血酶以及微生物蛋白酶凝血酶以及微生物蛋白酶 第五节第五节8/2/2024152n巯基蛋白酶（或半胱氨酸蛋白酶）巯基巯基蛋白酶（或半胱氨酸蛋白酶）巯基 木木瓜瓜蛋蛋白白酶酶、无无花花果果蛋蛋白白酶酶、菠菠萝萝蛋蛋白白酶酶以以及微生物蛋白酶（链球菌蛋白酶）及微生物蛋白酶（链球菌蛋白酶） n金属蛋白酶金属蛋白酶Zn2+ Zn2+ 肽链端解酶，例如羧

74、肽酶肽链端解酶，例如羧肽酶A A n天冬氨酸蛋白酶（或酸性蛋白酶）羧基天冬氨酸蛋白酶（或酸性蛋白酶）羧基 最适最适pHpH范围是范围是2 24 4第五节第五节8/2/20241534、蛋白酶的应用、蛋白酶的应用n制备水解蛋白质制备水解蛋白质 （如生产大豆水解蛋白）（如生产大豆水解蛋白） n从油料种子加工分离蛋白质从油料种子加工分离蛋白质 n制备浓缩鱼蛋白质制备浓缩鱼蛋白质 n改进明胶生产工艺改进明胶生产工艺 n凝乳酶和其他蛋白酶应用于干酪生产凝乳酶和其他蛋白酶应用于干酪生产 第五节第五节8/2/2024154n从加工肉制品的下脚料回收蛋白质从加工肉制品的下脚料回收蛋白质n对猪（牛）血蛋白质进行

75、酶法改性脱色对猪（牛）血蛋白质进行酶法改性脱色n作为食品添加剂改善食品的质量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木瓜蛋白酶用于配制肉类嫩化剂 减少减少 啤酒低温混浊现象啤酒低温混浊现象第五节第五节8/2/2024155四、果胶酶四、果胶酶在果汁加工中的应用：在果汁加工中的应用：1 1提高果汁得率提高果汁得率 n果果实实破破碎碎后后加加入入果果胶胶酶酶，降降低低粘粘度度，再再压压榨榨或离心或离心 2 2果汁澄清果汁澄清 n直直接接压压榨榨后后，用用果果胶胶酶酶处处理理，使使果果汁汁混混浊浊的的粒子沉淀下来粒子沉淀下来 第五节第五节8/2/2024156n苹苹果果汁汁中中混混

76、浊浊粒粒子子是是蛋蛋白白质质- -碳碳水水化化合合物物复复合合物物（其其中中蛋蛋白白质质占占36%36%），在在pH3.5pH3.5左左右右时时，粒粒子子表表面面带带负负电电荷荷，在在果果胶胶等等构构成成的的保保护护层层里里面面则则是是带带正正电电的的蛋蛋白白质质 （水水解解后后暴暴露露出出来来，与与其其他带负电的粒子相撞时絮凝）他带负电的粒子相撞时絮凝）n苹果汁澄清包括酶催化果胶解聚和非酶静电相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。互作用两个阶段。第五节第五节8/2/2024157五、纤维素酶五、纤维素酶n使纤维素增溶和糖化使纤维素增溶和糖化n来源：微生物：黑曲霉、木霉等来

77、源：微生物：黑曲霉、木霉等 n纤维素酶种类（分为纤维素酶种类（分为4 4类）：类）： 内切葡聚糖酶（内切葡聚糖酶（Endoglucanases,1,4(1,3;1,4)-1,4(1,3;1,4)- - -D-D-葡聚糖葡聚糖4-4-葡聚糖水解酶）葡聚糖水解酶） 随随机机水水解解- -糖糖苷苷键键, ,粘粘度度快快速速下下降降，还还原原基基团团缓缓慢慢增增加加；后后期期的的产产物物包包括括葡葡萄萄糖糖、纤纤维维二二糖糖、纤维糊精纤维糊精 第五节第五节8/2/2024158纤纤维维二二糖糖水水解解酶酶（Cellobiohydrolases,1,4-,1,4- -D-D-葡聚糖葡聚糖 纤维二糖水解酶

78、，纤维二糖水解酶，EC3.2.1.91EC3.2.1.91） 端解酶，从非还原末端依次切下纤维二糖端解酶，从非还原末端依次切下纤维二糖端解葡萄糖水解酶（端解葡萄糖水解酶（Exoglucohydrolases,1,4- ,1,4- -D-D-葡聚糖葡聚糖 葡萄糖水解酶，葡萄糖水解酶，EC3.2.1.74EC3.2.1.74） l从从纤纤维维糊糊精精非非还还原原末末端端依依次次将将葡葡萄萄糖糖单单位位水水解解下来，水解速度随底物链长的减小而降低。下来，水解速度随底物链长的减小而降低。l还原基团较快增加还原基团较快增加 第五节第五节8/2/2024159-葡葡萄萄糖糖苷苷酶酶（ -Glucosida

79、se, , -D-D-葡葡萄萄糖糖苷苷 葡萄糖水解酶，葡萄糖水解酶，EC3.2.1.21EC3.2.1.21） l将将纤纤维维二二糖糖水水解解成成葡葡萄萄糖糖，与与端端解解酶酶不不同同水水解解速度随底物链长的减小而增加速度随底物链长的减小而增加l以纤维二糖为底物时，水解速度最快。以纤维二糖为底物时，水解速度最快。第五节第五节8/2/2024160应用（纤维素酶是复合酶系）应用（纤维素酶是复合酶系）n纤维素酶：纤维素酶：v有助于果汁澄清；有助于果汁澄清；v改进脱水蔬菜的烧煮性和复水性；改进脱水蔬菜的烧煮性和复水性；v提高种子蛋白质提取率；提高种子蛋白质提取率；v利用葡萄和苹果皮废物生成可发酵的糖

80、或葡萄利用葡萄和苹果皮废物生成可发酵的糖或葡萄糖；糖；v提高香料的产量（破壁）；提高香料的产量（破壁）；第五节第五节8/2/2024161n半纤维素酶：帮助除去咖啡豆的外壳；促进半纤维素酶：帮助除去咖啡豆的外壳；促进玉米脱胚；促进酿造中的糖化作用。玉米脱胚；促进酿造中的糖化作用。第五节第五节8/2/2024162第六节第六节 酶在食品分析中的应用酶在食品分析中的应用n优点优点 酶酶具具有有高高度度灵灵敏敏度度和和专专一一性性，无无需需将将待待测测物物与与试样中其他组分分离试样中其他组分分离 步骤简单，节省时间步骤简单，节省时间 可以将非酶造成的化合物的变化降至最低可以将非酶造成的化合物的变化降

81、至最低 n缺点缺点 试剂昂贵，尤其是纯酶试剂昂贵，尤其是纯酶8/2/2024163一、被测定的化合物是酶的底物一、被测定的化合物是酶的底物1标准曲线法标准曲线法 n适用条件适用条件 v待待测测物物的的浓浓度度必必须须小小于于100Km（最最好好小小于于5Km） n计算方法计算方法 v根据米氏方程根据米氏方程 n关键关键 v严严格格控控制制酶酶反反应应的的条条件件，制制作作线线性性关关系系良良好好的的标准曲线标准曲线第六节第六节8/2/20241642总变化法总变化法n适用条件适用条件 v反应必须进行完全反应必须进行完全 n方法方法 v从从反反应应前前后后酶酶反反应应体体系系的的吸吸光光度度或或

82、荧荧光光的的总变化测定产物（或底物）的量总变化测定产物（或底物）的量 n优点优点 v不需要精确控制酶反应条件不需要精确控制酶反应条件 n缺点缺点 v需要使用较多的酶需要使用较多的酶第六节第六节8/2/2024165二、待测物是酶的激活剂或抑制剂二、待测物是酶的激活剂或抑制剂kd k1,s k2 E+Act EAct EActS EAct +P k-1n激活剂反应初速度增加时，可根据增加的程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。度测定该化合物的浓度。第六节第六节8/2/2024166vAct-Vo可能存在两种关系：可能存在两种关系：l激活剂与酶牢固结合，激活剂与酶牢固结合，

83、kd小于小于10-9 mol/L,则呈则呈线性关系线性关系l激活剂与酶松散结合（激活剂与酶松散结合（kd大于大于10-8 mol/L），），其其测定类似于酶底物浓度的测定。测定类似于酶底物浓度的测定。第六节第六节8/2/2024167三、固定化酶在食品分析中的应用三、固定化酶在食品分析中的应用n重复使用，降低每次分析的费用重复使用，降低每次分析的费用 n使分析工作更加快速和简易使分析工作更加快速和简易 n使用形式使用形式 固固定定化化酶酶柱柱、酶酶电电极极、含含酶酶薄薄片片和和结结合合酶酶的的免免疫疫吸附剂（吸附剂（ELISA）第六节第六节8/2/2024168四、酶作为食品质量的指示剂四、酶

84、作为食品质量的指示剂n指示热处理是否充分指示热处理是否充分 l过氧化物酶作为过氧化物酶作为果蔬果蔬热处理指标热处理指标l碱性磷酸酶活力作为碱性磷酸酶活力作为乳和乳制品乳和乳制品热处理指标热处理指标n检测食品原料是否经受冷冻和解冻检测食品原料是否经受冷冻和解冻l 苹苹果果酸酸酶酶和和谷谷氨氨酸酸草草酰酰乙乙酸酸转转氨氨酶酶作作为为牡牡蛎蛎和肉和肉的指示剂。的指示剂。n检测食品受细菌等污染的程度检测食品受细菌等污染的程度l鱼中融血卵磷脂酶活力增加，其新鲜度下降鱼中融血卵磷脂酶活力增加，其新鲜度下降第六节第六节8/2/2024169n指示水果的成熟度指示水果的成熟度l梨中果胶酶活力；马铃薯种的蔗糖合成酶梨中果胶酶活力；马铃薯种的蔗糖合成酶n可能出现过分褐变的指示剂可能出现过分褐变的指示剂l多多酚酚氧氧化化酶酶活活力力可可作作为为桃桃、梨梨、茶茶叶叶、可可可等可等n洋葱和大蒜风味洋葱和大蒜风味l蒜氨酸酶活力蒜氨酸酶活力n体外酶法评价高蛋白食品的营养质量体外酶法评价高蛋白食品的营养质量第六节第六节8/2/2024170第六章第六章 作业题作业题6-1 6-1 论述酶促褐变的机理及其控制措施。论述酶促褐变的机理及其控制措施。6-2 6-2 举例说明酶在食品加工中对食品色泽、质举例说明酶在食品加工中对食品色泽、质构、风味、营养价值有何影响？构、风味、营养价值有何影响？8/2/2024171