食品化学-第八章-酶

第 八 章 酶 本 章 内 容n 概 述n 酶 的 固 定 化n 酶 促 褐 变n 酶 在 食 品 加 工 中 的 应 用 第 一 节 概 述酶 对 食 品 科 学 的 重 要 性n 控 制 着 所 有 重 要 的 生 物 大 分 子 和 小 分 子 的 合 成 、 分 解n 食 品 加 工 的 主 要 原 料 是 生 物 材 料 , 生 物 材 料 中 含 有 大 量 的 酶n 酶 的 作 用 n 有 益 的 ： 蛋 白 酶n 有 害 的 ： 果 胶 酶 、 脂 酶n 有 效 地 使 用 和 控 制 内 源 酶 和 外 源 酶 1、 酶 的 化 学 本 质八 十 年 代 以 前 :n 酶 是 一 类 由 活 性 细 胞 产 生 的 具 有 催 化 作 用 和 高 度 专 一 性 的特 殊 蛋 白 质 。八 十 年 代 以 后 :n 酶 是 一 类 由 活 性 细 胞 产 生 的 生 物 大 分 子 ， 又 称 催 化 剂 。 n 蛋 白 质n 核 糖 酶 ： RNA、 DNA 2、 酶 分 子 的 组 成 和 结 构据 酶蛋 白结 构特 征分 类 单 体 酶寡 聚 酶多 酶 复 合 体只 有 一 条 具 有 活 性 部 位 的 多 肽 链 ，即 仅 由 单 一 的 三 级 结 构 蛋 白 质 构 成 。通 常 为 水 解 酶 类 。由 多 个 具 有 三 级 结 构 的 亚 基 聚 合 而 成 ，亚 基 聚 合 时 有 活 性 ， 解 聚 后 失 活 。由 几 种 功 能 相 关 的 酶 靠 非 共 价 键 嵌 合而 成 的 复 合 体 。 2、 酶 分 子 的 组 成 和 结 构金 属 离 子小 分 子 有 机 化 合 物酶 蛋 白（ 蛋 白 质 部 分 ） 辅 助 因 子（ 非 蛋 白 质 部 分 ） 仅 由 蛋 白 质 组 成 ， 水 解 -氨 基 酸决 定 反 应 专 一 性 决 定 反 应 性 质 二 者 缺 一 不 可 ,否 则 不 具 有 催 化 特 性全 酶 才 有 催 化 活 性单 纯 蛋 白 酶 ：结 合 蛋 白 酶（ 全 酶 ）据 酶分 子组 成分 类 辅 助 因 子 分 类 按 其 与 酶 蛋 白 结 合 的 紧 密 程 度辅 酶 (co-enzyme): 与 酶 蛋 白 结 合 疏 松 ， 可 用 透 析 或 超 滤 的 方 法 除 去 。 辅 基 (prosthetic group): 与 酶 蛋 白 结 合 紧 密 ， 不 能 用 透 析 或 超 滤 的 方 法 除 去 。 3.酶 的 催 化 作 用 特 点n 高 效 性 ： 反 应 速 度 是 普 通 催 化 剂 的 107 1013；n 反 应 条 件 温 和 ： pH5-8， 20-40 C；n 酶 活 力 条 件 可 控 ： 生 成 与 降 解 量 的 调 节 ， 催 化 效 力 的 调 节 ， 改变 底 物 浓 度 对 酶 进 行 调 节 等 ；n 专 一 性 ： 即 酶 只 能 对 特 定 的 一 种 或 一 类 底 物 起 作 用 。 n 绝 对 专 一 性 ： 有 些 酶 只 作 用 于 一 种 底 物 ， 催 化 一 个 反 应 ， 而 不 作用 于 任 何 其 它 物 质 。n 相 对 专 一 性 ： 这 类 酶 对 结 构 相 近 的 一 类 底 物 都 有 作 用 。 包 括 键 的专 一 性 和 基 团 的 专 一 性 。n 立 体 异 构 专 一 性 ： 这 类 酶 只 对 底 物 的 某 一 种 构 型 起 作 用 ， 而 不 催化 其 他 异 构 体 。 包 括 旋 光 异 构 专 一 性 和 几 何 异 构 专 一 性 。 底 物 活 性 中 心 以 外的 必 需 基 团结 合 基 团 催 化 基 团 活 性 中 心 催 化 底 物 转变 成 产 物维 持 酶 活 性中 心 应 有 的空 间 构 象 4.影 响 酶 催 化 反 应 速 度 的 因 素n 内 在 因 素n 酶 的 浓 度n 底 物 的 浓 度n 环 境 条 件n pHn 温 度 n 水 分 活 度n 激 活 剂 或 抑 制 剂 底 物 浓 度 对 酶 促 反 应 的 影 响 在 酶 浓 度 ， pH， 温 度 等 条 件 不变 的 情 况 下 研 究 底 物 浓 度 和 反应 速 度 的 关 系 。 如 右 图 所 示 ：n 在 低 底 物 浓 度 时 , 反 应 速 度 与底 物 浓 度 成 正 比 ， 表 现 为 一 级反 应 特 征 。n 当 底 物 浓 度 达 到 一 定 值 ， 几 乎所 有 的 酶 都 与 底 物 结 合 后 ， 反应 速 度 达 到 最 大 值 （ Vmax） ，此 时 再 增 加 底 物 浓 度 ， 反 应 速度 不 再 增 加 ， 表 现 为 零 级 反 应 。 SvV max 一 级 反 应 v = k S 零 级 反 应 v = k E 酶 浓 度 的 影 响底 物 充 足 ,其 它 因 素 不 变 时 ：n 反 应 速 率 与 酶 浓 度 成 正 比 ；n 底 物 浓 度 不 足 或 酶 浓 度 过 高 、产 物 积 累 对 反 应 有 抑 制 作 用 ，会 妨 碍 反 应 速 率 ； n 实 际 生 产 中 ， 酶 浓 度 如 过 高 ，既 浪 费 又 影 响 产 品 质 量 。 温 度 的 影 响 q 最 适 温 度 ： 酶 促 反 应 速 度 最 快 时的 环 境 温 度 。q 动 物 细 胞 酶 37 50 C q 植 物 细 胞 酶 50 60 Cq 双 重 影 响 q TC T最 适 C： 温 度 升 高 ，酶 促 反 应 速 度 升 高q TC T最 适 C： 由 于 酶 的 本质 是 蛋 白 质 ， 温 度 升 高 ， 可引 起 酶 的 变 性 ， 从 而 反 应 速度 降 低 。 酶活性 0.51.02.01.50 10 20 30 40 50 60 温 度 C 温 度 对 淀 粉 酶 活 性 的 影 响 pH的 影 响1.最 适 pH n 表 现 出 酶 最 大 活 力 的 pH值2.pH稳 定 性n 在 一 定 的 pH范 围 内 酶 是 稳 定 的pH对 酶 作 用 的 影 响 机 制 ： n 1.环 境 过 酸 、 过 碱 使 酶 变 性 失活 ；n 2.影 响 酶 活 性 基 团 的 解 离 ；n 3.影 响 底 物 的 解 离 。 0酶活性 pH pH对 某 些 酶 活 性 的 影 响 胃 蛋 白 酶 淀 粉 酶 胆 碱 酯 酶 2 4 6 8 10 Aw 的 影 响 n 一 般 而 言 ， 酶 活 力 随 Aw的 升 高 而 增 大 。n 食 品 原 料 中 的 水 分 含 量必 须 低 于 1% 2%， 才 能抑 制 酶 活 力 激 活 剂 的 影 响n 使 酶 由 无 活 性 变 为 有 活 性 或 使 酶 活 性 增 加 的 物 质 。n 其 中 大 部 分 是 一 些 无 机 离 子 和 小 分 子 简 单 有 机 物 。n 如 ： Na+、 K+、 Ca2+、 Mg2+、 Cu2+、 Zn2+、 Co2+、 Cr2+、 Fe2+、Cl-、 Br-、 I-、 CN-、 NO3-、 PO4-等 ；n 激 活 剂 对 酶 的 作 用 具 有 一 定 的 选 择 性 ， 使 用 不 当 ， 会 适 得 其反 ， 激 活 剂 之 间 有 时 存 在 拮 抗 现 象 。 n 激 活 剂 的 浓 度 有 一 定 的 范 围 ， 超 出 此 范 围 ， 会 得 到 相 反 的 效果 。 n 使 酶 的 必 需 基 团 或 活 性 部 位 中 的 基 团 的 化 学 性 质 改 变 而降 低 酶 活 力 甚 至 使 酶 失 活 的 物 质 ， 称 为 抑 制 剂n 酶 的 抑 制 剂 一 般 具 备 两 个 方 面 的 特 点 ：n a.在 化 学 结 构 上 与 被 抑 制 的 底 物 分 子 或 底 物 的 过 渡 状 态 相似 。n b.能 够 与 酶 的 活 性 中 心 以 非 共 价 或 共 价 的 方 式 形 成 比 较 稳定 的 复 合 体 或 结 合 物 。 抑 制 剂 的 影 响 固 定 化 酶 将 水 溶 性 酶 用 物 理 或 化 学 方 法 处 理 ， 固 定 于 高分 子 支 持 物 (或 载 体 )上 而 成 为 不 溶 于 水 ， 但 仍 有 酶活 性 的 一 种 酶 制 剂 形 式 ， 称 固 定 化 酶 。n优 点n酶 的 稳 定 性 提 高 n易 分 离 ， 酶 能 反 复 多 次 使 用 ， 可 连 续 化 、 自 动 化操 作n产 物 中 不 含 酶 ， 不 需 要 采 用 热 处 理 灭 酶 ， 有 助 于提 高 食 品 的 质 量 酶 的 固 定 方 法吸 附n将 酶 吸 附 在 氧 化 铝 、 有 机 聚 合 物 、玻 璃 、 无 机 盐 或 硅 胶 等 材 料 上n优 点 ：n操 作 简 便 、 条 件 温 和 ， 不 会 引 起酶 的 变 性 失 活 ， 载 体 价 廉 易 得 ，而 且 可 反 复 使 用 。 n缺 点 ：n由 于 是 靠 物 理 吸 附 作 用 ， 结 合 力较 弱 ， 酶 与 载 体 结 合 不 太 牢 固 而易 脱 落 。 载 体 截 留n 凝 胶 （ 聚 丙 烯 酰 胺 ）n 特 点 ：n低 MW底 物 可 通 过 扩 散 自 由 进 入 凝 胶颗 粒 ， 酶 和 高 MW的 终 产 物 不 能 从 凝胶 颗 粒 中 渗 漏 出 去 。n 局 限 ：n只 能 适 用 于 低 MW底 物 。 食 品 体 系 常常 有 大 分 子 。 n 酶 通 过 扩 散 而 损 失 的 可 能 性 还 是 存在 的 。 胶 囊 包 合n 类 似 载 体 截 留 法 ， 形 成 很 小 的 颗粒 或 胶 囊n 硝 酸 纤 维 素 或 尼 龙n 只 适 合 低 MW底 物 共 价 连 接n 化 学 试 剂n 优 点 ：n 共 价 键 牢 固 ， 酶 不 易 泄 漏n 缺 点 ：n 一 部 分 酶 起 着 载 体 的 作 用 而 失去 了 催 化 能 力 ， 因 此 用 交 联 法固 定 的 酶 活 力 较 低 。 n 对 于 价 格 昂 贵 的 酶 ， 不 经 济 。 交 联 法n 采 用 双 功 能 试 剂 使 酶 分 子 之间 或 酶 分 子 与 固 相 载 体 之 间发 生 交 联 。n 戊 二 醛n 优 点 ： 结 合 牢 固n 缺 点 ： 由 于 交 联 反 应 较 激 烈 ，酶 分 子 的 多 个 基 团 被 交 联 ，酶 活 力 损 失 较 大 。 固 定 化 酶 在 食 品 工 业 中 的 应 用n 可 把 固 定 化 的 -淀 粉 酶 与 葡 萄 糖 淀 粉 酶 混 合 装 柱 ， 糊 化的 淀 粉 溶 液 流 经 此 柱 后 ， 淀 粉 便 水 解 为 葡 萄 糖n 采 用 过 氧 化 氢 对 牛 奶 灭 菌 ， 为 了 除 去 牛 奶 中 过 量 的 过 氧化 氢 ， 可 用 固 定 化 的 过 氧 化 氢 酶 使 之 分 解 。n 用 固 定 化 果 胶 酶 澄 清 果 汁 ； n 用 固 定 化 木 瓜 蛋 白 酶 澄 清 啤 酒 ；n 用 固 定 化 葡 萄 糖 异 构 酶 将 葡 萄 糖 转 变 为 果 糖 等 。 酶 促 褐 变1、 定 义n 较 浅 色 的 水 果 、 蔬 菜 在 受 到 机 械 性 损 伤 （ 削 皮 、 切 片 、 压 伤 、虫 咬 、 磨 浆 、 捣 碎 ） 及 处 于 异 常 环 境 变 化 （ 受 冻 、 受 热 等 ),在 酶 促 （ 催 化 ） 下 氧 化 而 呈 褐 色 ， 称 为 酶 促 褐 变 。2、 酶 促 褐 变 机 理 n 植 物 中 的 酚 类 物 质 在 酚 酶 及 过 氧 化 物 酶 的 催 化 下 氧 化 成 醌 ，醌 再 进 行 非 酶 促 反 应 生 成 褐 色 的 色 素 。 酚 酶n 以 Cu离 子 为 辅 基n 以 氧 为 受 氢 体 是 以 氧 为 受 氢 体 的 末 端 氧 化 酶n 是 两 种 酶 的 复 合 体n 甲 酚 酶 （ 又 称 酚 羟 化 酶 ） ， 作 用 于 一 元 酚 ；n 儿 茶 酚 酶 （ 又 称 为 多 元 酚 氧 化 酶 ） ， 作 用 于 二 元 酚 。n 酚 酶 属 氧 化 酶 类 ， 能 直 接 催 化 氧 化 底 物 酚 类 n 它 最 适 pH为 7， 较 耐 热 ， 在 100 可 钝 化 。 甲 酚 酶 邻 二 酚 酶 聚 合OH OH OH OO O O黑 色 素 醌 二 元 酚一 元 酚 n3、 酶 促 褐 变 的 机 制 实 例 1： 土 豆 （ 酪 氨 酸 ） 的 褐 变n 土 豆 褐 变 ， 毛 发 、 皮 肤 中 黑 色 素 形 成 机 制 ；n 目 前 发 现 的 唯 一 一 条 动 植 物 共 有 的 褐 变 途 径 。 实 例 2： 含 有 儿 茶 酚 水 果 的 褐 变 实 例 ：v 梨 心 变 黑 贮 存 前 经 两 次 “ 发 汗 ” ；v 香 蕉 心 变 黑 ， 不 能 贮 存 在 12 以 下 ， 但 也 不 能 温 度 过 高 ， 乙 烯 催 熟 ；实 例 3： 绿 原 酸 的 酶 促 褐 变邻 苯 二 酚 氧 化 酶1/2O2 聚 合 褐 色黑 色 4、 酶 促 褐 变 发 生 的 条 件v 酚 类 底 物v 酶v 氧 三 者 缺 一 不 可 易 发 生 酶 促 褐 变 的 食 品 ： 藕 、 香 蕉 、 洋 葱 、 茄 子 、 土 豆 、 苹 果 、 梨 、 桃 子 等 ； 不 易 发 生 酶 促 褐 变 的 食 品 ： 柠 檬 、 桔 子 、 香 瓜 、 西 瓜 等 ； 5、 控 制 酶 促 褐 变 的 方 法 除 去 多 酚 类 物 质 困 难 ， 不 现 实 。 一 般 为 降 低 酚 酶 活 性 、 驱 氧 主 要 途 径 ： 钝 化 酶 的 活 性 （ 热 烫 、 抑 制 剂 等 ） ； 改 变 酶 作 用 的 条 件 （ pH, 水 分 活 度 等 ） ； 隔 绝 氧 气 ； 使 用 抗 氧 化 剂 （ Vc, SO 2等 ） 用 于 食 品 方 面 主 要 有 以 下 几 种（ 1） 加 热 处 理n 在 适 当 温 度 和 时 间 ,加 热 新 鲜 果 蔬 ,可 使 酚 酶 及 其 它酶 失 活n 常 用 的 方 法 有 ： 漂 烫 、 巴 氏 杀 菌n 加 工 中 ， 必 须 严 格 控 制 时 间 和 温 度 。 n 不 彻 底 加 热 ， 反 而 促 进 褐 变 ;过 度 则 影 响 风 味 、 质 构 。n 微 波 加 热 ， 热 穿 透 力 强 ， 迅 速 均 匀 ， 不 影 响 风 味 。 （ 2） 控 制 pH 酸 处 理 法| 酚 酶 的 最 适 pH在 6 7， 3明 显 无 活 性 ；| 水 果 ： 控 制 在 酸 性 条 件 下| 蔬 菜 ： 控 制 在 中 、 碱 性 条 件 下n 常 用 的 酸 有 ： 柠 檬 酸 、 苹 果 酸 、 磷 酸 、 抗 坏 血 酸 、 混合 酸 。n 柠 檬 酸 ： 降 低 pH， 控 制 酚 酶 活 性 ； 螯 合 酚 酶 的 Cu辅 基 。 n 抗 坏 血 酸 ： 使 酚 酶 失 活 ， 且 可 耗 氧 。 （ 3） 亚 硫 酸 盐 类 处 理 法 抑 制 酚 酶 活 性 ； 将 醌 还 原 为 酚 ； 与 醌 加 成 ， 防 止 聚 合 。 如 ： 在 蘑 菇 、 马 铃 薯 、 桃 、 苹 果 等 加 工 中 ， 常 用 二 氧 化 硫 及亚 硫 酸 盐 类 作 护 色 剂 。 & 优 点 ：v 防 止 酶 促 褐 变 ， 防 腐 ；v 避 免 VC氧 化 失 效 ；v SO2易 去 除 ；v 方 便 ， 成 本 低 ； & 缺 点 ：v 漂 白 ， 破 坏 花 青 素 ；v 腐 蚀 素 铁 罐 的 内 壁 ；v 不 愉 快 嗅 味 ；v 破 坏 VB1 n (4) 驱 氧 a.涂 Vc液 ， 涂 膜 ； b.浸 没 ； c.渗 入（ 5） 底 物 甲 基 化 5 蛋 氨 酸 腺 苷 儿 茶 酚 愈 创 木 酚 咖 啡 酸 阿 魏 酸 绿 原 酸 3 阿 魏 酸 金 鸡 钠 酸 褐 变 的 利 用期 望 的 褐 变 ：n 苹 果 酒 、 红 茶 发 酵 （ 生 成 茶 红 素 ） 、 可 可 粉 、 葡萄 干 、 梅 干 、 椰 枣 、 无 花 果 。 第 四 节 酶 在 食 品 加 工 中 的 应 用使 用 酶 的 目 的n 提 高 食 品 品 质n 制 造 合 成 食 品n 提 高 提 取 食 品 成 分 的 速 度 及 产 量n 改 良 食 品 风 味n 稳 定 食 品 品 质 n 增 加 副 产 物 的 利 用 率 使 用 酶 的 优 点n 天 然 、 无 毒n 催 化 的 特 异 性 ， 不 造 成 不 需 要 的 副 反 应n 一 般 是 粗 酶 制 剂 ， 可 能 会 产 生 不 期 望 的 产 物 ； 但 使 用 高 纯度 的 酶 制 剂 在 经 济 上 不 合 算n 在 很 温 和 的 温 度 和 pH条 件 下 具 有 活 性n 低 浓 度 时 有 活 性 n 易 于 控 制 反 应 速 度n 在 反 应 进 行 到 期 望 的 程 度 后 即 可 使 酶 失 活 酶 的 来 源n 可 食 的 和 无 毒 的 植 物 、 动 物 以 及 非 致 病 、 非 产 毒 的微 生 物n 微 生 物 来 源 酶 的 优 点n 生 产 能 力 强n 诱 变 或 改 性n 胞 外 酶 ， 易 于 回 收 n 生 产 原 料 易 于 获 得 内 源 酶 对 贮 藏 加 工 的 影 响1、 食 品 中 的 内 源 酶 脂 肪 氧 合 酶 、 果 胶 酶 、 多 酚 氧 化 酶 、 过 氧 化 物蛋 白 酶 、 淀 粉 酶 、 脂 肪 酶 、 （ 半 ） 纤 维 素 酶 、 植 酸酶 、 过 氧 化 氢 酶 、 核 糖 核 酸 酶 、 戊 聚 糖 酶 （ 1） 水 果 的 催 熟 、 后 熟 ： 香 蕉 的 催 熟 ： 用 乙 烯 、 酒 精 、 乙 炔 催 熟 洋 梨 罐 头 ： 催 熟 后 香 气 、 风 味 水 果 后 熟 ： 淀 粉 水 解 糖 ， 单 宁 ， 涩 味 （ 2） 面 粉 陈 熟 （ 陈 放 后 成 熟 ） 当 陈 放 后 ， 面 筋 Pro SH被 氧 化 为 S S ， 工 艺 性 、 质 量 （ 3） 鲜 味 的 提 高 如 金 华 火 腿 鲜 腿 腌 后 ， 在 25 37C下 发 酵 30天 肉 氨 基 酸 ： 如 谷 氨 酸 由 0.02%， 1% 有 强 烈 的 鲜 味 2、 有 利 的 影 响 ， 不 利 的 影 响 （ 4） 果 蔬 的 褐 变 （ 5） 有 利 因 素 利 用 的 措 施 适 宜 的 温 度 一 定 的 O2 促 进 酶 活 性 （ 6） 不 利 因 素 的 控 制 灭 酶 降 低 酶 活 性 、 pH控 制 隔 氧 、 浸 入 水 中 （ 酸 液 ） 加 入 NaHSO 3、 Na2SO3 内 源 酶 对 贮 藏 加 工 的 影 响 一 、 颜 色n 颜 色 食 品 质 量n 导 致 水 果 和 蔬 菜 中 色 素 变 化 的 3个 关 键 性 的 酶是 ：n 脂 肪 氧 合 酶n 叶 绿 素 酶n 多 酚 氧 化 酶 1、 系 统 名 称 ： 亚 油 酸 ： 氧 -氧 化 还 原 酶 ； EC 1.13.11.12 （ 顺 ， 顺 一 1， 4一 戊 二 烯 ） 2、 作 用 底 物 是 含 顺 戊 二 烯 的 脂 肪 ， 如 亚 油 酸 、 亚 麻 酸 、 花 生 四 烯 酸 3、 产 物 及 适 宜 pH 使 不 饱 和 脂 肪 酸 生 成 氢 过 氧 化 物 ， 进 一 步 非 酶 反 应 ， 产 生醛 等 不 良 风 味 。 适 宜 pH值 ： 7 8 控 制 方 法 : 热 处 理 ， 如 大 豆 ， 0 100C、 10min1. 脂 肪 氧 合 酶 4.对 食 品 质 量 的 影 响 (1)有 益 功 能 a. 小 麦 粉 、 大 豆 粉 的 漂 白 b. 在 面 团 制 作 过 程 中 形 成 二 硫 键 ,面 筋 网 络 形 成 更 好 ， 改善 面 包 等 产 品 质 量 (2)有 害 作 用 a. 破 坏 叶 绿 素 和 胡 萝 卜 素 b. 产 生 氧 化 性 不 良 风 味 ， 具 有 青 草 味 c. 氧 化 破 坏 维 生 素 和 蛋 白 质 d. 氧 化 破 坏 必 需 脂 肪 酸 是 导 致 青 刀 豆 和 甜 玉 米 产 生 不 良 风 味 的 主 要 酶 种 2. 叶 绿 素 酶n 命 名 ：n 叶 绿 素 酶 n 叶 绿 素 脱 植 基 叶 绿 素 -水 解 酶 n EC 3.1.1.14n 存 在 : n 植 物 和 含 叶 绿 素 的 微 生 物 。 n 作 用 ：n 水 解 叶 绿 素 产 生 植 醇 和 脱 植 基 叶 绿 素n 果 蔬 失 去 Mg2+， 失 去 绿 色 3.多 酚 氧 化 酶 与 酶 促 褐 变n 存 在 于 植 物 、 动 物 和 一 些 微 生 物 （ 主 要 是 霉 菌 ） 中n 催 化 两 类 反 应羟 基 化氧 化 黑 色 素褐 变非 酶 反 应 控 制 多 酚 氧 化 酶 的 活 力消 除 氧 和 酚 类 化 合 物n 抗 坏 血 酸 、 亚 硫 酸 盐 和 巯 基 化 合 物n 有 还 原 性 ， 将 邻 -苯 醌 还 原 成 底 物 ， 防 止 黑 色 素n 直 接 使 酶 失 活n 破 坏 活 性 中 心 的 组 氨 酸 残 基 和 Cu2+n 非 底 物 的 酚 类 （ 苯 二 酚 、 苯 甲 酸 ） n 酶 抑 制 剂 （ 与 底 物 竞 争 酶 ） 二 、 质 构n 果 蔬n 果 蔬 的 质 构 取 决 于 碳 水 化 合 物n 果 胶 物 质 、 纤 维 素 、 半 纤 维 素 、 淀 粉 、 木 质素n 自 然 界 存 在 作 用 于 碳 水 化 合 物 的 酶n 动 物 组 织 和 高 蛋 白 质 植 物 组 织 蛋 白 质 n 蛋 白 酶 作 用 导 致 质 构 的 软 化 （ 一 ） 淀 粉 酶n作 用 ： 降 解 淀 粉 ， 影 响 食 品 的 粘度 和 质 构 和 生 产 淀 粉 糖n -淀 粉 酶n内 切 酶 ， 水 解 “ 直 ”n显 著 影 响 粘 度 n高 温 下 才 失 活n -淀 粉 酶n外 切 酶 ， 水 解 “ 支 ”n被 巯 基 试 剂 （ 半 胱 氨 酸 ） 所 抑制n葡 萄 糖 淀 粉 酶 n 果 胶 酯 酶 (pectin methylesterase) n 聚 半 乳 糖 醛 酸 酶 (polygalacturonase) n 果 胶 酸 裂 解 酶 (pectate lyases)（ 二 ） 果 胶 酶 n 命 名 ： 果 胶 -果 胶 基 水 解 酶 （ EC 3.1.1.11） ， 也 被 称 为 果 胶酯 酶 （ Pectinesterase， PE）n 存 在 ： 高 等 植 物 和 微 生 物 中 n 水 解 甲 酯 键 ， 生 成 果 胶 酸 和 甲 醇 n 二 价 离 子 Ca2+存 在 时 ， 与 果 胶 酸 中 羧 基 交 联 ， 提 高 质 构 强 度1. 果 胶 甲 酯 酶 n 水 解 -1,4 糖 苷 键n 使 一 些 食 品 原 料 （ 例 如 番 茄 ） 的 质 构 显 著 变 弱 n 包 括 两 种n 内 切 ： 从 果 胶 分 子 内 部 水 解 糖 苷 键n 端 切 ： 水 解 分 子 末 端 的 糖 苷 键2. 聚 半 乳 糖 醛 酸 酶 3. 果 胶 酸 裂 解 酶n 存 在 于 微 生 物 中 (黑 曲 霉 、 米 根 霉 )n 裂 解 果 胶 和 果 胶 酸 分 子 中 的 糖 苷 键n 催 化 作 用 ： 裂 开 果 胶 和 果 胶 酸 分 子 中 的 a-1,4 糖 苷 键 。 生 成一 个 含 还 原 基 团 的 产 物 和 一 个 含 双 键 （ 235nm 有 特 征 吸 收 ）的 产 物 。 对 果 蔬 质 构 的 影 响n 果 胶 物 质 是 植 物 细 胞 的 胞 间 层 的 主 要 成 分 ，其 聚 合 度 及 酯 化 度 的 改 变 会 影 响 其 质 构 ， 使组 织 软 化 。 n 在 贮 藏 及 运 输 中 应 避 免 伤 、 烂 。 果 胶 酶 的 应 用(1)澄 清 果 汁 ： 提 高 内 源 酶 活 力 、 加 外 源 酶 澄 清 果 酒 ： 以 提 高 出 汁 率 、 澄 清 效 果(2)控 制 果 汁 浑 浊 型 果 汁 的 浑 浊 度 ， 维 持 悬 浮 颗 粒 的 稳定 性 。(3)柑 桔 瓤 瓣 的 分 离(4)提 取 植 物 蛋 白 质 :用 果 胶 酶 处 理 ， Pro得 率 （ 三 ） 纤 维 素 酶n 果 蔬 中 的 纤 维 素 影 响 细 胞 的 结 构n 纤 维 素 酶 与 食 品 原 料 （ 如 青 刀 豆 ） 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 （ 四 ） 蛋 白 酶 蛋 白 质 决 定 动 物 性 食 品 原 料 的 质 构n蛋 白 酶 :催 化 蛋 白 质 肽 键 水 解 的 酶按 来 源 ：n动 物 蛋 白 酶 ： 食 品 工 业 中 应 用 少n植 物 蛋 白 酶 ： 常 用 于 肉 品 和 啤 酒 行 业 。 n 木 瓜 蛋 白 酶 、 菠 萝 蛋 白 酶 、 无 花 果 蛋 白 酶 。n微 生 物 蛋 白 酶n 蛋 白 酶 制 剂 的 重 要 来 源 ， 用 于 产 酶 的 菌 种 必 须 严 格 选 择 。n 应 用 范 围 包 括 ： 面 包 制 作 、 肉 品 嫩 化 、 啤 酒 制 造 、 酿 造 等 n 按 其 水 解 多 肽 的 方 式n 内 肽 酶 ： 将 蛋 白 质 分 子 内 部 切 断 。n 外 肽 酶 ： 从 蛋 白 质 分 子 的 游 离 氨 基 或 羧 基 的 末 端 逐 个将 肽 键 水 解 ， 而 游 离 出 氨 基 酸 。n 不 同 蛋 白 酶 切 断 的 肽 键 部 分 不 相 同 ， 如 胃 蛋 白 酶 切 断 芳香 族 氨 基 酸 ， 胰 蛋 白 酶 切 断 碱 性 氨 基 酸 。n 牛 乳 的 酪 蛋 白 若 用 胰 蛋 白 酶 分 解 则 产 生 强 烈 苦 味 ， 这 是因 生 成 物 为 胰 岛 素 和 苯 丙 氨 酸 之 故 ， 若 用 羧 肽 酶 分 解 ，则 无 苦 味 。 奶 酪 的 品 种 多 ， 味 微 苦 ， 就 与 不 同 的 酶 解 产物 有 关 。 蛋 白 酶 的 分 类n 按 最 适 pH值n 酸 性 蛋 白 酶n 碱 性 蛋 白 酶n 中 性 蛋 白 酶n 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 丝 氨 酸 残 基n 巯 基 蛋 白 酶 （ 或 半 胱 氨 酸 蛋 白 酶 ） 巯 基n 金 属 蛋 白 酶 Zn2+n 天 冬 氨 酸 蛋 白 酶 （ 或 酸 性 蛋 白 酶 ） 羧 基n 最 适 pH范 围 是 2 4 蛋 白 酶 的 应 用如 菠 萝 蛋 白 酶n 焙 烤 食 品 ： 将 菠 萝 蛋 白 酶 加 入 生 面 团 中 ， 可 使 面 筋降 解 ， 生 面 团 被 软 化 后 易 于 加 工 。 并 能 提 高 饼 干 与面 包 的 口 感 与 品 质 。 n 干 酪 ： 用 于 干 酪 素 的 凝 结 。n 肉 类 的 嫩 化 ： 菠 萝 蛋 白 酶 将 肉 类 蛋 白 质 的 大 分 子 蛋白 质 水 解 为 易 吸 收 的 小 分 子 氨 基 酸 和 蛋 白 质 。 可 广泛 地 应 用 于 肉 制 品 的 精 加 工 。 三 、 风 味1 硫 代 葡 萄 糖 苷 酶n 在 芥 菜 子 和 辣 根 中 存 在 着 芥 子 苷n S-糖 苷 发 生 糖 苷 配 基 裂 解 和 分 子 重 排n 产 物 中 异 硫 氰 酸 酯 是 含 硫 的 挥 发 性 化 合 物 ， 与 葱的 风 味 有 关 n芥 子 油 即 为 异 硫 氰 酸 烯 丙 酯 裂 解 和 分 子 重 排芥 子 油具 有 特 殊 风 味S-糖 苷 的 酶 分 解 2. 过 氧 化 物 酶 （ POD)（ 1） 对 食 品 的 影 响 n 存 在 :高 等 植 物 、 牛 奶 、 动 物 组 织n 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 。n 各 种 不 同 来 源 的 过 氧 化 物 酶 通 常 含 有 一 个 血 色 素（ 铁 卟 琳 ） 作 为 辅 基 。 （ 2） 过 氧 化 物 酶 催 化 下 列 反 应 ： ROOH AH2 H2O ROH An ROOH： H2O2或 有 机 过 氧 化 物 ， CH3OOH或 CH3CH2OOHn AH2被 氧 化 ， 是 电 子 给 予 体n 抗 坏 血 酸 、 酚 ， 胺 或 其 他 有 机 化 合 物n 被 氧 化 成 有 色 化 合 物 n 分 光 光 度 法 测 定 过 氧 化 物 酶 的 活 力 n 过 氧 化 物 酶 的 再 生n 非 常 耐 热 ， 作 为 果 蔬 热 处 理 是 否 充 分 的 指 标n 其 它 作 用n 作 为 过 氧 化 氢 的 去 除 剂n 参 与 木 质 素 的 生 物 合 成n 参 与 乙 烯 的 生 物 合 成 n 作 为 成 熟 的 促 进 剂 ， 与 果 蔬 的 成 熟 有 关 四 、 营 养 质 量n 脂 肪 氧 合 酶n 必 需 脂 肪 酸 含 量 的 下 降n 氧 化 过 程 中 产 生 的 自 由 基 ， 降 低 维 生 素 和 氨 基 酸 含 量n 抗 坏 血 酸 氧 化 酶n 硫 胺 素 酶 n 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n 多 酚 氧 化 酶n 引 起 褐 变 的 同 时 ， 降 低 有 效 赖 氨 酸 的 含 量 酶 在 食 品 工 业 的 应 用图 ： 古 代 已 用 微 生 物 生 产 食 品 酶 食 品 目 的 与 反 应淀粉酶 焙 烤 食 品 增 加 酵 母 发 酵 过 程 中 的 糖 含 量酿 造 在 发 酵 过 程 中 使 淀 粉 转 化 为 麦 芽 糖 ， 除 去 淀粉 造 成 的 混 浊各 类 食 品 将 淀 粉 转 化 为 糊 精 、 糖 ， 增 加 吸 收 水 分 能 力巧 克 力 将 淀 粉 转 化 成 流 动 状糖 果 从 糖 果 碎 屑 中 回 收 糖果 汁 除 去 淀 粉 以 增 加 起 泡 性果 冻 除 去 淀 粉 ， 增 加 光 泽果 胶 作 为 苹 果 皮 制 备 果 胶 时 的 辅 剂糖 浆 和 糖 将 淀 粉 转 化 为 低 分 子 量 的 糊 精 （ 玉 米 糖 浆 ） 蔬 菜 在 豌 豆 软 化 过 程 中 将 淀 粉 水 解 转 化 酶 人 造 蜂 蜜 将 蔗 糖 转 化 为 葡 萄 糖 和 果 糖糖 果 生 产 转 化 糖 供 制 糖 果 点 心 用乳糖酶 冰 琪 淋 阻 止 乳 糖 结 晶 引 起 的 颗 粒 和 砂 粒 结 构饲 料 使 乳 糖 转 化 成 半 乳 糖 和 葡 萄 糖牛 奶 除 去 牛 乳 中 的 乳 糖 以 稳 定 冰 冻 牛 乳 中 的 蛋白 质纤维素酶 酿 造 水 解 细 胞 壁 中 复 杂 的 碳 水 化 合 物咖 啡 咖 啡 豆 干 燥 过 程 中 将 纤 维 素 水 解水 果 除 去 梨 中 的 粒 状 物 ， 加 速 杏 及 番 茄 的 去 皮半 纤 维 素 酶 咖 啡 降 低 浓 缩 咖 啡 的 黏 度 果 胶 酶（ 可 利 用方 面 ） 巧 克 力 -可 可 增 加 可 可 豆 发 酵 时 的 水 解 活 动咖 啡 增 加 可 可 豆 发 酵 时 明 胶 状 种 衣 的 水 解果 汁 增 加 压 汁 的 产 量 ， 防 止 絮 结 ， 改 善 浓 缩 过 程水 果 软 化橄 榄 增 加 油 的 提 取酒 类 澄 清果 胶 酶不 利 方 面 橘 汁 破 坏 和 分 离 果 汁 中 的 果 胶 物 质面 粉 若 酶 活 性 太 高 会 影 响 空 隙 的 体 积 和 质 地脂 肪 酶（ 可 利 用方 面 ） 干 酪 加 速 熟 化 、 成 熟 及 增 加 风 味油 脂 使 脂 肪 转 化 成 甘 油 和 脂 肪 酸牛 乳 使 牛 奶 巧 克 力 具 特 殊 风 味脂 肪 酶（ 不 利 方面 ） 谷 物 食 品 使 黑 麦 蛋 糕 过 分 褐 变乳 制 品 水 解 性 酸 败油 类 水 解 性 酸 败 过 氧 化 物 酶可 利 用 方 面 蔬 菜 检 查 热 烫葡 萄 糖 的 测定 与 葡 萄 糖 氧 化 酶 综 合 利 用 测 定 葡 萄 糖过 氧 化 物 酶（ 不 利 方 面 ） 蔬 菜 产 生 异 味水 果 加 强 褐 变 反 应葡 萄 糖 氧 化 酶 各 种 食 品 除 去 食 品 中 的 氧 气 或 葡 萄 糖 ， 常 与 过氧 化 氢 酶 结 合 使 用脂 氧 合 酶 面 包 改 良 面 包 质 地 、 风 味 并 进 行 漂 白双 乙 醛 还 原 酶 啤 酒 降 低 啤 酒 中 双 乙 醛 的 浓 度过 氧 化 氢 酶 牛 乳 在 巴 氏 消 毒 中 破 坏 H 2O2多 酚 氧 化 酶（ 可 利 用 方 面 ） 茶 叶 、 咖 啡 、烟 草 使 其 在 熟 化 、 成 熟 和 发 酵 过 程 中 产 生褐 变多 酚 氧 化 酶（ 不 利 方 面 ） 水 果 、 蔬 菜 产 生 褐 变 、 异 味 及 破 坏 维 生 素 C 淀 粉 酶 类 与 淀 粉 糖 业 淀粉液化液淀粉酶 糖化酶糖化液 喷雾干燥氢化还原 结晶异构酶 粉状葡萄糖山梨醇 结晶葡萄糖果葡糖浆 果糖42%葡萄糖55%低聚糖 分离 混合 高果糖浆果糖浆果糖80-90% 果糖55%葡萄糖39%低聚糖 啤 酒 发 酵发 芽 的 大 麦 磨 碎 的 发 芽 大 麦 制 麦 芽 糖 浆 蛋 白 酶 ， -淀 酶 ， 糖 化 酶 加 啤 酒 花 ， 煮 麦 芽 汁 冷 却 ， 去 酒 花 残 渣 发 酵 调 理 啤 酒 蛋 白 酶 ， 糖 化 酶 ， -葡 聚 糖酶 巴 氏 灭 菌 产 物 使 麦 芽 中 的 多 糖 及 蛋 白 类 物质 降 解 为 酵 母 可 利 用 的 合 适的 营 养 物 质 。木 瓜 蛋 白 酶 、 菠 萝 蛋 白 酶 或霉 菌 酸 性 蛋 白 酶 都 可 以 降 解使 啤 酒 浑 浊 的 蛋 白 质 组 分 ，防 止 啤 酒 的 冷 浑 浊 ， 延 长 啤酒 的 贮 存 期 ； 糖 化 酶 能 够 降解 啤 酒 中 的 残 留 糊 精 ， 这 一方 面 保 证 了 啤 酒 中 最 高 的 乙醇 含 量 ， 另 一 方 面 不 必 添 加浓 糖 液 来 增 加 啤 酒 的 糖 度 。这 种 低 糖 度 的 啤 酒 糖 尿 病 患者 也 可 以 饮 用 。 乳 制 品 与 凝 乳 酶 凝 乳 酶 制 造 干 酪 ； 过 氧 化 氢 酶 牛 奶 消 毒 ； 溶 菌 酶 添 加 在 婴 儿 奶 粉 ； 乳 糖 酶 分 解 乳 糖 ； 脂 肪 酶 黄 油 增 香 。 果 汁 生 产 与 果 胶 酶 果 菜 清 洗 拣 果 机