第6章食品酶学课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,6,章 糖 酶,（3学时）,主要内容：,6.1,淀粉酶,6.2,乳糖酶,6.3,纤微素酶,6.4,果胶酶,第6章 糖 酶（3学时）主要内容：,1,6.1,淀粉酶,淀粉是由葡萄糖通过,-1.4,糖苷键构成的直链淀粉和,-1.6,糖苷键结合的支链淀粉所组成,淀粉,-,糖原,-,糊精,-,多糖,-,限制糊精（由,4,个或更多个葡萄糖基构成的寡糖，含,-1.6,糖苷键）,-,双糖,-,葡萄糖,了解淀粉酶作用位点及其产物,6.1淀粉酶淀粉是由葡萄糖通过-1.4糖苷键构成的直链淀粉,2,6.1.1,淀粉酶分类及性质,系统名称,常用名,作用特性,水解产物,-1.4,葡聚糖,-4-,葡聚糖水解酶,-,淀粉酶,或液化酶,不规则的分解淀粉、,糖原类,-1.4,键,以直链淀粉为底物时，产生葡萄糖和麦芽糖。,以支链淀粉为底物时，产生葡萄糖、麦芽糖和一系列,-,限制糊精,-1.4,葡聚糖,-,葡萄糖水解酶,糖化型淀粉酶或,葡萄糖淀粉,E,从非还原性未端以葡萄糖为单位顺次分解淀粉糖原类的,-1.4,键，对,-1.3,、,-1.6,也有效,以直链淀粉为底物时，产物葡萄糖,以支链淀粉为底物时，不完全，有葡萄糖，可能还有,-,限制糊精，,-1.4,葡聚糖,-4,-,麦芽糖水解酶,-,淀粉酶,从非还原性未端以麦芽糖为单位,分解淀粉糖原类的,-1.4,键,以直链淀粉为底物时，麦芽糖外，还有麦芽三糖和葡萄糖（奇数糖基）。,以支链淀粉为底物时，,麦芽糖、,-,限制糊精,支链淀粉,-6-,葡,聚糖水解酶,异淀粉酶,只有异淀粉酶对,-1.6,键分解速度快,分解支链,淀粉、糖原中,-1.6,键,直链淀粉,6.1.1淀粉酶分类及性质系统名称常用名作用特性水解产物,3,补充：葡萄糖异构,E,是催化葡萄糖，生成果糖的异构化反应。,镁离子和钴离子,对这种酶有激活作用，葡萄糖浓度越高，,E,反应,V,越快，这种,E,随产物果糖浓度的提高，,E,的活性就降低。,补充：葡萄糖异构E,4,6.1.2.,淀粉酶水解产物,6.1.2.1-,淀粉酶,以直链淀粉为底物时，反应一般按两个阶段进行，首先，直链淀粉快速分解，产生,寡糖,，粘度及与碘返生呈色反应的能力很快下降；第二阶段，寡糖缓慢地水解生成最终产物,葡萄糖和麦芽糖,。,以支链淀粉为底物时，产生,葡萄糖,、,麦芽糖,和一系列,-,限制糊精,6.1.2.淀粉酶水解产物6.1.2.1-淀粉酶,5,(1)-淀粉酶的性质,-,淀粉酶的分子量范围是,15600,139300,，通常为,45000,60000,，其分子中的巯基往往是酶催化活性的必需基团。所有,-,淀粉酶都是金属酶，每个酶分子至少含有一个钙离子，它是,-,淀粉酶的,激活剂,，钙与酶分子的结合非常牢固。只有在低,pH,和同时存在鳌合剂的条件下，才能将酶分子中的钙除去。如果将酶分子中的钙完全除去，就能导致酶基本上失活和对热，酸或脲等变性因素的稳定性降低。,(1)-淀粉酶的性质-淀粉酶的分子量范围是15600,6,(2)pH,对,-,淀粉酶作用的影响,一般,-,淀粉酶在,pH5.5,8,比较稳定，当,pH4,以下时易失活，酶的最适,pH,在,5,6,，,(2)pH对-淀粉酶作用的影响一般-淀粉酶在pH5.,7,(3),温度对,-,淀粉酶作用的影响,温度对酶活性有很大的影响，纯化的,-,淀粉酶在,50,以上容易失活，但是有钙离子大量存在的条件下，酶的热稳定性会增加。,食品工业中淀粉酶水解温度高还是低好？,(3)温度对-淀粉酶作用的影响 温度对酶活性有很大的影响,8,6.1.,2.2,葡萄糖淀粉,E,外切酶，商业酶制剂由霉菌产生，作用,pH4-5,，将,C(1),构型从,转变为,型,以直链淀粉为底物时，产物葡萄糖,以支链淀粉为底物时，不完全，有葡萄糖，可能还有,-,限制糊精，如有,-,淀粉酶参与可使支链淀粉完全降解。,6.1.2.2 葡萄糖淀粉E,9,6.1.,2.3-,淀粉酶,外切酶，作用,pH5.0-6.0,，将,C(1),构型从,转变为,型,以直链淀粉为底物时，当直链淀粉含有偶数葡萄糖基时，终产物为麦芽糖；当直链淀粉含有奇数葡萄糖基时，终产物除麦芽糖外，还有麦芽三糖和葡萄糖。,以支链淀粉为底物时，产物为麦芽糖（,50-60%,）和,-,限制糊精,6.1.2.3-淀粉酶,10,6.1.,2.4,异淀粉酶,专一分解支链淀粉型多糖中,-1.6,糖苷键形成直链淀粉和糊精,6.1.2.4 异淀粉酶,11,6.2,乳糖酶,乳糖是一种二糖，溶解度低，,20/15%,溶解，甜度低，以蔗糖,100,，则乳糖,16,，,牛奶中乳糖占固形物,30%,。,炼乳、冰淇淋等乳制品，由于温度变化，常常有乳糖结晶析出，呈颗粒状结构,生活在亚洲一些地区的居民，由于体内缺乏乳糖酶而不能代谢乳糖，对牛奶有过敏性反应，出现腹泻。,乳糖酶为,-,半乳糖苷酶，可使乳糖分解成大致等量的葡萄糖和半乳糖及少量聚半乳糖。,6.2乳糖酶乳糖是一种二糖，溶解度低，20/15%溶解，甜,12,6.2.1.,影响乳糖酶作用因素,6.2.1.1,温度,温度（）,米曲霉乳糖酶,酵母乳糖酶,大肠杆菌乳糖酶,10,1.5,4.0,2.0,26,16.5,12.0,9.0,30,18.0,12.0,10.0,34,27.0,13.0,9.0,37,33.0,14.0,11.0,50,66.0,4.0,4.0,6.2.1.影响乳糖酶作用因素 6.2.1.1 温度温度（,13,6.2.1.2,不同,pH,介质对乳糖酶活性的影响,细菌乳糖酶最适,pH,在,7.0,，霉菌乳糖酶最适,pH,接近于,5.0,，酵母乳糖酶最适,pH,在,6.0,。,牛奶、脱脂牛奶、炼乳的,pH,对酵母乳糖酶很适合；,乳清及其浓缩物的,pH,对霉菌乳糖酶很适合。,6.2.1.2 不同pH介质对乳糖酶活性的影响,14,6.2.1.3,激活剂,硫化物或亚硫酸盐可以提高乳糖分解速度,6.2.1.3激活剂,15,6.2.2.食品工业应用实例,6.2.2.1,在冰淇淋中应用,如果冰淇淋中脱脂奶粉量超过,12%,，在其贮藏和销售期间经过较大的温度变化，便有乳糖析出。,使,50%,乳糖分解，在冰箱中保存,4,个月，乳糖也不会结晶。,方法：乳糖酶先分解脱脂牛奶，再制造冰淇淋。,直接将乳糖酶加到冰淇淋配料中。,6.2.2.食品工业应用实例 6.2.2.1 在冰淇淋中应,16,6.2.2.2,冷冻炼乳、浓缩乳清,乳糖结晶析出，会促使酪蛋白凝聚，不合食用。,6.2.2.2 冷冻炼乳、浓缩乳清,17,6.3,纤微素酶,纤微素酶,:-1,，,4,葡聚糖,4-,葡聚糖水解酶，作用于纤维素和从纤维素派生出来的产物，极有前景（能源甘蔗）。,6.3纤微素酶 纤微素酶:-1，4葡聚糖4-葡聚糖水解酶,18,6.3.1.,分类,1.1,纤维二糖水解酶：对纤维素具有最高亲和力，能降解结晶纤维素,1.2-1,，,4,葡聚糖酶：外切和内切，以葡萄糖为单位,1.3-,葡萄糖苷酶：作用于小分子量底物时表现出最高活力,6.3.1.分类1.1 纤维二糖水解酶：对纤维素具有最高亲,19,6.3.2.,酶的性质,2.1,最适,pH4.5-6.5,，随底物变化,2.2,高的热稳定性：显著优于果胶酶,2.3,抑制剂：葡萄糖酸内酯，重金属离子（,Cu,Hg,），天然抑制剂酚类物质（免受霉菌腐烂作用）,激活剂：半胱氨酸,6.3.2.酶的性质2.1 最适pH4.5-6.5，随底物,20,6.4,果胶酶,6.4 果胶酶,21,6.4.1.,果胶物质（主要成分脱水半乳糖醛酸）,果胶是一种高分子多糖化合物，作为细胞结构的一部分，存在于几乎所有的植物中，它主要由,半乳糖醛酸,及其,甲酯,缩合而成，此外还含有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖等。果胶的基本结构是,-l-4-D,半乳糖醛酸主链，鼠李糖单元以（,l-2,）连接于还原端或以（,l-4,）连接于非还原端。鼠李糖在果胶多糖的主链上引入了节点阿拉伯糖、半乳糖或阿拉伯半乳聚糖再作为侧链以（,l-4,）连接于鼠李糖上。,柠檬,3.0,4.0%,，香蕉,0.7,1.2%,，,梨,0.5,0.8%,，苹果,0.5,1.6%,，,草莓,0.6,0.7%,。,6.4.1.果胶物质（主要成分脱水半乳糖醛酸）果胶是一种高,22,果胶的种类,1.,原果胶,：未成熟果蔬中，,不溶于水,。,2.,果胶酸,：脱水半乳糖醛酸单位上的羧基基本上是游离的（聚半乳糖醛酸），不含甲酯（,OCH,3,）。,3.,果胶酯酸,：含一定数量,甲酯基团,，果胶酯酸包括果胶，果胶分子中,75%,左右的羧基是甲酯化的。,酯化度大于,7,即为高酯化度,果胶的种类1.原果胶：未成熟果蔬中，不溶于水。,23,果胶类物质给食品工业中带来的难题,任何一种果汁都存在果胶,果蔬汁中：,榨汁中粘度大、汁得率低，过滤难。,进入饮料中造成混浊沉淀、透光率不高。,果胶类物质给食品工业中带来的难题任何一种果汁都存在果胶,24,6.4.2.,果胶酶分布与分类：果胶酶是指分解果胶的多种酶的总称,6.4.2.1,分布,霉菌中含各种果胶酶，裂解酶；细菌中主要为聚半乳糖醛酸裂解酶；高等植物中主要是果胶酯酶和聚半乳糖醛酸酶，不含果胶裂解酶。,6.4.2.果胶酶分布与分类：果胶酶是指分解果胶的多种酶的,25,6.4.2.2,分类,（,1,）,聚半乳糖醛酸酶,（,PG,）：此类能水解半乳糖醛酸中,-1,4,键（优先对甲酯含量低的水溶性果胶酸作用），分两类。,6.4.2.2 分类,26,a.,内切,PG,（,endo-PG,）：,从分子内部无规则的切断,-1,，,4,键，可使果胶或果胶酸的粘度迅速下降，这类酶在果汁澄清中起主要作用。由于酶只能裂开和游离羧基相邻的糖苷键，因此底物水解的速度和程度随它的酯化程度增加而快速下降。最适,pH45,，霉菌中最多，植物,番茄中,含量高。,b.,外切（,exo-PG,）：,从分子末端逐个切断,-1,，,4,键，生成半乳糖醛酸，粘度下降不明显。,pH5.0,，钙激活。,a.内切PG（endo-PG）：从分子内部无规则的切断-,27,(2),聚甲基半乳糖醛酸裂解酶（,PMGL,）：即果胶裂解酶。以随机方式解聚,高度酯化,的果胶，使溶液的粘度快速下降，果胶裂解酶只能裂解贴近甲酯基的糖苷键，果胶裂解酶同底物的亲和力随底物的酯化程度提高而增加。,pH6.0,，只有霉菌中有。,不能水解果胶酸,(2)聚甲基半乳糖醛酸裂解酶（PMGL）：,28,(3),聚半乳糖醛酸裂解酶（,PGL,）：也称果胶酸裂解酶。解聚低甲氧基果胶或果胶酸，产物为半乳糖醛酸二聚体，只能裂解贴近游离羧基的糖苷键。,pH8.09.5,，,Ca,2+,是绝对需要的。细菌中含量高。,较少应用于果汁生产，为什么？,(3)聚半乳糖醛酸裂解酶（PGL）：也称果胶酸裂解酶。解聚低,29,(4),果胶酯酶（,PE,）,霉菌果胶酯酶的最适,pH,一般在酸性范围，它的热稳定性较低。细菌果胶酯酶的最适,pH,在碱性范围（,7.58.0,）。商业霉菌果胶酶制剂，含果胶酯酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶裂解酶。,果胶酯酶能使果胶中的甲酯水解，生成果胶酸。,(4)果胶酯酶（PE）,30,果胶酯酶在降解果胶的同时会伴随着甲醇（,CH,3,OH),的释出，这在制葡萄酒中应注意,采用热处理。,植物组织中含量高。果胶在酶作用下脱酯和钙化，使细胞间的粘合强化，但葡萄酒应避免。,果胶酯酶在降解果胶的同时会伴随着甲醇（CH3OH)的释出，这,31,苹果汁含有高度酯化的果胶，它易于被果胶裂解酶澄清，而单独使用内切,-,聚半乳糖醛酸酶几乎没有效果。如果采用内切,-,聚半乳糖醛酸酶和果胶酯酶混合酶制剂。当,30%,酯键和,5%,糖苷键被水解时，苹果汁就能达到完全的澄清。,苹果汁含有高度酯化的果胶，它易于被果胶裂解酶澄清，而单独使用,32,总结,：,霉菌果胶酶最佳，先果胶酯酶起作用，再果胶酸酶、果胶裂解酶起作用。,问题：,生产澄清型果汁中如何正确合理使用果胶酶？,总结