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1、第6章食品工业中应用的酶,酯酶的定义、来源及分类,RORH2O RHROH 酯 酸醇甘油三酯H2O甘油二酯（或甘油一酯 脂 或甘油）脂肪酸,酯酶和脂酶同义吗？,？酶,？酶,6.3酯酶,酯酶（esterase）,是催化酯类中酯键裂解的酶类，反应可逆。水解时，产物为酸和醇类；合成时，把酸的羟基与醇的醇羟基缩合并脱水，产物为酯类及其它香味物质。RORH2O ROHROH 酯 酸 醇,脂酶(Lipase，EC 3.1.1.3),又叫甘油酯水解酶、脂酶，是酯酶中的一类，催化甘油三酯水解生成甘油二酯或甘油一酯或甘油。,酯酶分布和来源,酯酶广泛分布于植物、动物和微生物中动物胰脏酯酶和微生物酯酶是酯酶的主要来
2、源。主要是真菌，12属233种。其次是细菌。酯酶作为生物催化剂已经实现商品化，在食品、医药、化工等领域起着越来越重要的作用。羧酸酯水解酶、脂肪酶、磷酸酯水解酶应用最广,羧基酯类（）磷酸单酯（）磷酸二酯（）三磷酸单酯（）硫酸酯（）硫酯（）,动物源性酯酶,反应性质 类,酯酶的分类（）,来源分类,植物源性酯酶,微生物源性酯酶,对有机磷化合物作用,A类B类C类,非特异性酶,如羧酸酯水解酶作为以脂肪族和芳香族醇的羧酸酯为底物的酶可以作用于乙酸乙酯、丁酸乙酯、甘油三丁酸酯、乙酸苯酯；再如，乙酸酯水解酶是以乙酸酯为底物的酶可以作用于乙酸乙酯和乙酸苯酯。,另外，依据酶对底物的特性，分为非特异性和特异性总称本酯
3、水解酶。,特异性酯酶,分为醇特异性和酸特异性醇可以是一元醇或多元醇、脂肪族醇或芳香族醇；酸可以是有机酸或无机酸。如羧酸酯水解酶中有磷脂酶、叶绿素酶、乙酰胆碱酯酶、果胶酯酶等。,6.3.2.1 酯化作用中酯酶的催化特性,非极性溶剂适合于酯化合成，控制酯化系统中的水含量，有利于向合成方向进行，同时，维持微量的水也是促进酶活性的条件之一，在绝对无水的条件下合成反应一般也无法进行。及时移出反应产物可促进酯化反应继续进行。,酯酶的催化特性,脂酶的催化特性,脂酶的天然底物是不溶于水的，脂酶作为水解酶能作用于乳化的脂肪球，脂肪和水之间的界面是酶作用的部位。,100ml甘油三油酸酯乳状液中界面面积1052,胰
4、脂酶作用于不溶解的甘油三酯时，酶活力和乳化液界面面积的关系B甘油三丁酯O甘油三油酸酯,酶反应速度是酶底物络合物浓度的函数,在脂酶反应体系中，酶底物络合物的生成是由于酶吸附在底物与溶剂之间的界面上的结果，而不是由于酶分子结合底物的结果。随着界面面积增加，更多的脂酶分子离开水相，开始裂开界面上的甘油三酯。当界面面积大到足以容纳所有的脂酶分子时，它的进一步增加将不会再影响脂酶的活力。,脂酶的催化反应条件,脂酶的催化反应最适pH和最适温度随底物、脂酶的纯度、缓冲液和测定的方法不同而稍有改变。虽然大多数脂酶的最适pH在碱性范围，即pH89，但是也有一些脂酶具有酸性的最适pH，如胰脂酶的最适pH为89。然
5、而，由于底物、盐和乳化剂的影响，它的最适pH甚至可以下降到67。不同的微生物脂酶的最适pH存在着很大的差异，它们的范围为5.68.5。,盐对脂酶作用有影响,胆酸盐等具有乳化作用的盐能增强脂酶的活力。重金属的盐类确切无疑地抑制脂酶的活力。氯化钠对猪胰脂酶的作用是必需的。当NaCl的浓度增加到7mmol/L时，酶的活力达到最高值，超过这个浓度，酶的活力开始下降。钙离子能激活大多数脂酶的作用，并且能增强胰脂酶的热稳定性。,6.3.2.3 磷脂酶的催化特性,酶 A1水解1位健、酶A2水解2位健、酶C水解3位健、酶D水解4位健。,6.4 多酚氧化酶,多酚氧化酶（邻二酚：氧氧化还原酶；E1,10,3,1）
6、在植物界乃至动物界分布广泛，由于其检测方便，是被最早研究的几类酶之一。,引起食品酶促褐变的主要酶类,果蔬食品在加工及贮藏过程中存在褐变反应，而褐变的原因有非酶性的和酶性的，多酚氧化酶是引起食品酶促褐变的主要酶类，因此研究多酚氧化酶的特性对制定食品的加工与保藏工艺有非常重要的意义。,有害：新鲜、冷冻、干制和罐藏产品的褐变。有利：红茶生产，黑葡萄干生产等三要素：底物、O2、酶,6.4.1 多酚氧化酶在自然界的分布,（1）广泛存在于自然界，植物、微生物及动物器官。植物品种不同，含量变化很大。果蔬中以橄榄含量最高。（2）PPO在植物细胞中分布取决于品种和年龄，果蔬而言还取决成熟度，如马铃薯，芽根幼叶成
7、熟叶、茎叶。（3）PPO在果蔬的不同部分含量存在很大差异。大多数水果中PPO以结合状态存在。葡萄皮中PPO活力高，葡萄成熟时PPO活力下降幅度最大。,6.4.2 PPO催化的反应及其作用底物,6.4.2.1 催化反应：两类反应都需要有分子氧参加(1)一元酚羟基化：蘑菇中单酚。(2)邻二酚氧化，生成邻苯醌。,多酚氧化酶催化的氧化反应的最初产物邻醌将继续变相互作用生成高分子量聚合物。与氨基酸或蛋白质作用生成高分子络合物。氧化其氧化还原电位较低的化合物，生成无色化合物其中导致褐色素的生成，反应的产物是无色的,6.4.2.2 作用底物,（1）果蔬中四类 儿茶素 3,4二羟基肉桂酸酯 3,4二羟基苯丙氨
8、酸 酪氨酸,（2）特点PPO的最佳底物并非和酶同时存在于同一植物中。PPO只能催化在对位上有一个大于CH3的取代基的一元酚羟基化，即PPO对底物具有特异性要求。不同的品种果蔬，同一品种不同部位中PPO具有不同的底物特性。PPO在植株幼嫩阶段及生长旺盛期活性最高。,6.4.3 pH对多酚氧化酶活力的影响,分析P135 表6-13，可得出哪些结论？PPO的最适pH4-7之间波动。不同种类、不同品种、同一果蔬的不同部位，pH也有差异。酶的提取或分离方法对最适pH也有影响。测定酶活力时，采用的底物和缓冲液对酶最适pH有影响。有些情况下，PPO具有一个最适pH外，尚有第二个最适pH。,6.4.4 温度对
9、多酚氧化酶活力的影响,酶活力最适温度逐步提高降低，如桃中PPO，从3开始随温度升高，至37最高，后下降。不同底物表现出不同的PPO酶活力最适温度：如马铃薯，底物为儿茶素，最适温度22；底物为焦醅酚，最适温度1535，线性上升。热失活温度70-90/短时间。低温状态酶失活是可逆的。微量的多酚氧化酶也能导致果蔬褐变，冷冻食品生产中热处理是必要的。,6.4.5 多酚氧化酶抑制效应,酶促褐变三因素：酶，底物，O2。,为什么柑桔榨汁后不易发生褐变？,（1）对酶的抑制：,PPO以铜为辅基的金属蛋白，金属螯合物，如抗坏血酸、柠檬酸、EDTA、果胶、氰化物。,（2）与酶催化生成的反应产物作用,同邻二酚氧化产物
10、醌作用的还原剂，如抗坏血酸、SO2、偏重亚硫酸盐。醌偶合剂：与醌作用，生成稳定的无色化合物，如半胱氨酸、谷胱甘肽、SO2、偏重亚硫酸盐。,（3）清除酶作用的底物,与酚类底物作用的化合物：PVPP（聚乙烯吡咯烷酮）与酚强烈缔合，消去底物。（无甲醛啤酒的生产）隔氧,（4）热烫处理（灭酶）,6.4.6 光照强度与多酚氧化酶活性,多酚氧化酶属于植物体内的末端氧化酶系统，光照明显促进了此酶的活性。不同光照条件下海带体内酚类化合物含量的结果表明，在01200 Lx(勒克斯)间，PPO随光照强度增加而呈上升趋势。在对玫瑰组织培养的研究中，采用不同的遮光处理(对照、单层膜、双层膜)，其结果也同样证明在一定的光
11、照强度变化幅度内，PPO活性和接种后的褐变率均随光强增加而上升。,6.4.7 多酚氧化酶的激活剂,多酚氧化酶的作用会导致食品褐变。长期以来，防止食品的酶促褐变是一个重要的研究课题。食品界在多酚氧化酶的抑制剂方面作了很多的研究工作，而对于它的激活剂相对地了解较少。,阴离子洗涤剂，例如SDS(十二烷基磺酸钠)，能有效激活多酚氧化酶。若苹果经PVP(聚乙烯毗咯烷酮)处理，其果皮的多酚氧化酶便会失活，但用SDS处理后又能将已失活的酶激活。SDS能激活以潜在的形式存在于粗提取液中的多酚氧化酶。,若用酸或尿素短时间地处理葡萄中的多酚氧化酶，能使酶可逆地激活；如果用酸处理作用时间较长，会导致酶不可逆地激活。
12、另外Cu2+和底物3，4二羟基苯丙氨酸对一些果蔬来源的多酚氧化酶也有激活作用。,6.5 葡萄糖氧化酶（GOD）,Glucose Oxidase，简称GOD，-D-葡萄糖：氧 氧化还原酶；）是一种需氧脱氢酶，能专一地氧化-D-葡萄糖成为葡萄糖酸内酯和过氧化氢。,葡萄糖氧化酶的催化反应：+O2+H2O2,1928年由Muller首先从黑曲霉（Aspergillus niger）的无细胞提取液中发现葡萄糖氧化酶。随后Kusai等、Pazur和Swobod-da等分别从青霉素（P.Variable）和黑曲霉中提纯葡萄糖氧化酶。其他霉菌，像米曲霉和点青霉也能产生葡萄糖氧化酶，然而在高等植物和动物体内还没
13、有发现葡萄糖氧化酶。葡萄糖氧化酶现已从多种材料中提取纯化予以结晶，并广泛应用于食品、医药、临床化学和分析化学等许多领域中。,6.5.1 葡萄糖氧化酶的催化特异性,葡萄糖氧化酶与其他大多数酶一样，特异性非常严格。它对-D-吡喃葡萄糖表现出高度的专一性。葡萄糖氧化酶底物分子C（1）上的羟基在酶的催化作用中起到重要作用，且羟基处在-位时酶的活力比处在-位时高约160倍。底物分子中的任何一点改变都会显著降低其氧化速率。,表7-14 葡萄糖氧化酶的底物特异性,6.5.2 葡萄糖氧化酶的分子组成及其作用机制,葡萄糖氧化酶以黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）为辅基，每克分子酶含2克分子FAD，来源不同，其分子量亦
14、有所差别。目前葡萄糖氧化酶的工业酶制剂主要来源于黑曲霉，因此黑曲霉葡萄糖氧化酶是这类酶中研究得最为彻底的一种。黑曲霉葡萄糖氧化酶分子量为16万左右。,实验数据证明，葡萄糖氧化酶催化的反应的速度同时取决于O2 和葡萄糖的浓度，反应遵循乒乓机制，可以用下面的图表来表示：p141图6-7,图中G和L分别代表-D-葡萄糖和-D-葡萄糖酸内酯,也可以用下式描述葡萄糖氧化酶催化的反应：,反应中，氧化态酶EFAD作为脱氢酶从-D-葡萄糖分子中取走两个氢原子形成还原态酶EFADH2和-D-葡萄糖酸内酯，随后-D-葡萄糖酸内酯非酶水解成D-葡萄糖酸，同时还原态葡萄糖氧化酶被分子氧再氧化成氧化态葡萄糖氧化酶。如果
15、反应体系中存在过氧化氢酶，那么H2O2被催化分解成H2O和O2。,6.5.3 pH对葡萄糖氧化酶作用的影响,葡萄糖氧化酶的最适pH值为5.6，在pH3.5pH6.5之间保持良好的稳定性。结晶酶在pH3.57.6，40下稳定。没有保护剂存在的情况下，pH大于8.0或小于2.0酶将迅速失活。酶的底物起着稳定酶的作用，例如，在pH8.1和不存在葡萄糖的条件下，10分钟内酶活力损失90%；而在相同pH和存在葡萄糖的条件下，40分钟内酶活力仅损失20%。,在实际工作中的特定环境下，低pH时也可以使用葡萄糖氧化酶。尽管在该环境下葡萄糖氧化酶的反应速度较慢，但它仍能起到催化作用。,表7-15 葡萄糖氧化酶的
16、相对稳定性,6.5.4 温度对葡萄糖氧化酶作用的影响,葡萄糖氧化酶的作用温度范围较宽，最适作用温度为3050，在低温下有很好的稳定性。葡萄糖氧化酶催化反应需要氧的参与，反应温度改变将导致反应体系中氧的浓度发生改变，从而影响酶活性。温度升高时，反应体系中氧的溶解度下降，这就抵消了温度升高对酶反应速度的影响。,6.5.5 葡萄糖氧化酶的抑制剂,葡萄糖氧化酶的抑制剂、Cu2+和其他巯基（-SH）螯合剂。甘露糖、果糖以及D-阿拉伯糖对葡萄糖氧化酶有比较明显的竞争性抑制作用，因此不宜与其共同使用。氰化物和一氧化碳对酶没有抑制作用。,6.5.6 葡萄糖氧化酶在食品加工中的应用,葡萄糖氧化酶的作用归纳起来不
17、外乎四个方面：一是去葡萄糖，二是脱氧，三是杀菌，四是测定葡萄糖含量。,6.5.6.1 蛋类食品的脱糖保鲜,蛋清中含有0.5%0.6%的葡萄糖，因此在蛋类制品加工和贮藏过程中，极易发生葡萄糖分子中的羰基与蛋白质分子的氨基结合生成黑蛋白的美拉德反应。美拉德反应不但导致食品中葡萄糖和游离氨基消失，还会使食品褐变、营养损失，风味也会发生变化，甚至产生有毒物质。在蛋制品加工过程中往往要先进行蛋清的脱糖处理，以防止食品因氧化而引起的品质下降和变质。,用葡萄糖氧化酶过氧化氢酶体系将还原糖分子上的醛基转变成羧基，这样就消除了美拉德反应中的产物之一-还原糖。反应中需要不断地供给氧气，因此使用葡萄糖氧化酶脱糖时应
18、分次加入适量的H2O2溶液，这样同葡萄糖氧化酶一起使用的过氧化氢酶就能分解H2O2，以补充反应所需要的氧。,另外，适当降低反应温度可以保持乳状液的稳定性，且由于温度降低后氧在蛋品中的溶解度提高，酶反应速度不受影响。因此，目前食品工业优先选择在低温下完成蛋品的脱糖操作。脱糖处理后蛋清可保持原有色泽，且蛋腥味消失，起泡性和起泡稳定性均有明显提高，凝胶强度也有所增加。,6.5.6.2 防止食品氧化,食品在运输贮藏保存过程中，由于氧的作用，容易发生一系列不利于产品质量的化学反应，引起色、香、味的改变。例如，氧的存在容易引起花生、奶粉、饼干、油炸食品等富含油脂的食品发生氧化作用，引起油脂酸败，产生不良风
19、味而造成食品营养损失、变质。氧化也会引起去皮果蔬、果酱以及肉类发生褐变。另外氧的存在也为许多微生物生长创造了条件，导致食品风味品质下降。,解决氧化问题的根本办法是脱氧。葡萄糖氧化酶是一种理想的除氧保鲜剂，可有效防止食品因氧化而引起的质量下降和变质。罐藏食品可以使用含葡萄糖氧化酶的吸氧保鲜袋防止氧化，罐装果汁、酒和水果罐头等可以直接加入葡萄糖氧化酶以保持品质，另外葡萄糖氧化酶也可以有效地防止罐装容器的氧化作用。,6.5.6.3 杀菌,由于葡萄糖氧化酶能去除氧，所以能防止好气菌的生长繁殖；同时由于产生过氧化氢，也可起到杀菌的作用。因此葡萄糖氧化酶可用于在特殊情况下防止微生物的繁殖。,6.5.6.4
20、 葡萄糖氧化酶在食品分析中的作用,葡萄糖氧化酶能专一氧化葡萄糖，故可用于定量测定各种食品中的葡萄糖含量。目前利用固定化技术制成的葡萄糖氧化酶分析仪器已广泛应用于发酵行业发酵液中残糖（主要是葡萄糖）的测定，方法简单、快速、准确。,葡萄糖氧化酶也可用于测定食品中的果糖含量。需要指出的是，当用酶法测定样品的果糖含量时，如果样品中含有大量葡萄糖（葡萄糖含量/果糖含量5），必须采用葡萄糖氧化酶先将样品中的葡萄糖除去，否则测定的准确性就会降低。,半期考试,1、果蔬多酚氧化酶促褐变防治措施研究进展2、苹果（莲藕）多酚氧化酶研究进展3、肉类嫩化酶研究进展4、纤维素酶在食品工业中的应用5、脂肪氧合酶在食品工业中
21、的应用字数：3000字左右 参考文献不少于10篇,论文式样：题目中文为小二号加黑居中 XXX专业XX班XXX姓名 四号楷体居中 间隔一行摘要空二格起打，小四号黑体。摘要内容五号楷体。关键词空二格起打，小四号黑体。关键词3-6个五号楷体，词与词空一格，分号隔开。Title英文为Times New Roman 16加黑居中 间隔一行Abstract为Times New Roman12加黑：英文为Times New Roman12。Key word为Times New Roman12加黑：英文为Times New Roman12 间隔一行正文内容五号宋体，英文为Times New Roman12，文
22、中图表只附最必要的，图与表内的文字、图题、表题要简练准确，文稿中的表格采用三线表。正文序号编排应规范，参考如下：第一层：1、2（顶格，小四号宋体加粗）；第二层：2.1、2.2；第三层：、，第二、三层空二格打起。正文完。间隔一行注释：内容五号宋体，空二格起打间隔一行参考文献：内容五号宋体，空二格起打,论文的评分标准（1）选题：与本课程知识相关，具有一定价值性或新颖性或实际意义。（10分）（2）文献综述：能查阅相关文献，并能对文献进行加工整理，善于归纳和概括。（10分）（3）中文摘要：通顺、流畅。（10分）（4）关键词：合理、恰当。（10分）（5）论文结构：结构合理，层次分明，逻辑清楚，重点突出，前后连贯，形成有机整体。（20分）（6）观点与论证:观点正确，能综合运用所学理论知识进行论证，有一定的独到见解，论据充分，论证严密。（30分）（7）文本格式规范；资料齐全。（10分）,
