第八章第八章 酶酶本章内容本章内容n概述概述n酶的固定化酶的固定化n酶促褐变酶促褐变n酶在食品加工中的应用酶在食品加工中的应用第一节第一节 概述概述酶对食品科学的重要性酶对食品科学的重要性n控制着所有重要的生物大分子控制着所有重要的生物大分子和小分子和小分子的合成、分解的合成、分解n食品加工的主要原料是生物材料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生物材料中含有大量的酶n酶的作用酶的作用n有益的：蛋白酶有益的：蛋白酶n有害的：果胶酶、脂酶有害的：果胶酶、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1 1、酶的化学本质酶的化学本质八十年代以前八十年代以前: :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。特殊蛋白质。八十年代以后八十年代以后: :n 酶是一类由酶是一类由活性细胞活性细胞产生的生物产生的生物大分子，又称大分子，又称催化剂。催化剂。n蛋白质蛋白质n核糖酶：核糖酶：RNA、DNA2 2、酶分子的组成和结构据酶据酶蛋白蛋白结构结构特征特征分类分类单体酶单体酶寡聚酶寡聚酶多酶复合体多酶复合体只有一条具有活性部位的多肽链，只有一条具有活性部位的多肽链，即仅由即仅由单一的三级结构蛋白质构成单一的三级结构蛋白质构成。通常为水解酶类。通常为水解酶类。由多个具有三级结构的亚基聚合而成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。亚基聚合时有活性，解聚后失活。由几由几种种功能相关的酶功能相关的酶靠非共价键靠非共价键嵌合嵌合而成的复合体。而成的复合体。2 2、酶分子的组成和结构、酶分子的组成和结构金属离子金属离子小分子有机化合物小分子有机化合物酶蛋白酶蛋白（蛋白质部分蛋白质部分） 辅助因子辅助因子（非蛋白质部分）（非蛋白质部分） 仅由蛋白质组成，水解仅由蛋白质组成，水解-氨基酸氨基酸决定反应专一性决定反应专一性 决定反应性质决定反应性质 二者缺一不可二者缺一不可, ,否则不具有催化特性否则不具有催化特性全酶才有催化活性全酶才有催化活性单纯蛋白酶：单纯蛋白酶：结合蛋白酶结合蛋白酶（全酶）（全酶）据酶据酶分子分子组成组成分类分类辅助因子分类辅助因子分类按其按其与酶蛋白结合的紧密程度与酶蛋白结合的紧密程度辅酶辅酶 (co (co- -enzyme):enzyme): 与酶蛋白结合与酶蛋白结合疏松疏松，可可用用透析透析或或超滤超滤的方法的方法除去除去。 辅基辅基(prosthetic group):(prosthetic group): 与酶蛋白结合与酶蛋白结合紧密紧密，不能不能用透析或超滤的方法用透析或超滤的方法除去除去。3.3.酶的催化作用特点酶的催化作用特点n高效性：高效性：反应速度反应速度是是普通催化剂普通催化剂的的10107 710101313；n反应条件温和：反应条件温和：pH5-8pH5-8，20-4020-40C C；n酶活力条件可控：酶活力条件可控：生成与降解量的调节生成与降解量的调节，催化效力的调节催化效力的调节，改改变底物浓度对酶进行调节等变底物浓度对酶进行调节等；n专一性：专一性：即即酶只能对特定的一种或一类底物起作用。酶只能对特定的一种或一类底物起作用。 n绝对专一性：绝对专一性：有些酶有些酶只作用于一种底物只作用于一种底物，催化一个反应，而不作，催化一个反应，而不作用于任何其它物质。用于任何其它物质。n相对专一性：相对专一性：这类酶这类酶对结构相近的一类底物对结构相近的一类底物都有作用。包括都有作用。包括键键的的专一性和专一性和基团基团的专一性。的专一性。n立体异构专一性：立体异构专一性：这类酶这类酶只对底物的某一种构型只对底物的某一种构型起作用，而不催起作用，而不催化其他异构体。包括化其他异构体。包括旋光旋光异构专一性和异构专一性和几何几何异构专一性。异构专一性。底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基团的必需基团结合基团结合基团催化基团催化基团 活性中心活性中心 催化底物转催化底物转变成产物变成产物维持酶活性维持酶活性中心应有的中心应有的空间构象空间构象4.4.影响酶催化反应速度的因素影响酶催化反应速度的因素n内在因素内在因素n酶的浓度酶的浓度n底物的浓度底物的浓度n环境条件环境条件npHpHn温度温度n水分活度水分活度n激活剂或激活剂或抑制剂抑制剂底物浓度底物浓度对酶促反应的影响对酶促反应的影响 在酶浓度，在酶浓度，pHpH，温度等条件不变，温度等条件不变的情况下研究底物浓度和反应速的情况下研究底物浓度和反应速度的关系。如右图所示：度的关系。如右图所示：n在低底物浓度时在低底物浓度时, , 反应速度与底反应速度与底物浓度成正比，物浓度成正比，表现为表现为一级反一级反应应特征。特征。n当底物浓度达到一定值，几乎所当底物浓度达到一定值，几乎所有的酶都与底物结合后，反应速有的酶都与底物结合后，反应速度达到最大值度达到最大值（V Vmaxmax），此时再），此时再增加底物浓度，反应速度不再增增加底物浓度，反应速度不再增加，表现为加，表现为零级反应零级反应。SvVmax一级反应一级反应 v = k S零级反应零级反应 v = k E酶浓度的影响酶浓度的影响底物充足底物充足, ,其它因素不变时其它因素不变时：n反应速率与酶浓度反应速率与酶浓度成正比成正比；n底物浓度不足底物浓度不足或或酶浓度过高酶浓度过高、产物积累产物积累对反应有抑制作用，对反应有抑制作用，会会妨碍反应速率妨碍反应速率；n实际生产中，酶浓度如过高，实际生产中，酶浓度如过高，既浪费又影响产品质量。既浪费又影响产品质量。温度的影响温度的影响 q最最适适温温度度：酶酶促促反反应应速速度度最最快快时时的环境温度。的环境温度。q动物细胞酶动物细胞酶 373750 50 C C q植物细胞酶植物细胞酶 505060 60 C Cq双重影响双重影响qT T C CT T 最最适适C C：温温度度升升高高，酶促反应速度升高酶促反应速度升高qT T C CT T 最最适适C C：由由于于酶酶的的本本质质是是蛋蛋白白质质，温温度度升升高高，可可引引起起酶酶的的变变性性，从从而而反反应应速速度降低度降低。酶酶活活性性0.51.02.01.50 10 20 30 40 50 60 温度温度 C 温度对淀粉酶活性的影响温度对淀粉酶活性的影响 pHpH的影响的影响1.1.最适最适pH pH n表现出酶最大活力的表现出酶最大活力的pHpH值值2.pH2.pH稳定性稳定性n在一定的在一定的pHpH范围内酶是稳定的范围内酶是稳定的pHpH对酶作用的影响机制对酶作用的影响机制：n1.1.环境过酸、过碱使酶变性失环境过酸、过碱使酶变性失活；活；n2.2.影响酶活性基团的解离；影响酶活性基团的解离；n3.3.影响底物的解离。影响底物的解离。0 0酶酶活活性性pHpH pHpH对某些酶活性的影响对某些酶活性的影响 胃蛋白酶胃蛋白酶 淀粉酶淀粉酶 胆碱酯酶胆碱酯酶 2 24 46 68 81010Aw Aw 的影响的影响 n一般而言，一般而言，酶活力随酶活力随AwAw的升高而增大。的升高而增大。n食品原料中的水分含量食品原料中的水分含量必须必须低于低于1%1%2%2%，才能，才能抑制酶活力抑制酶活力激活剂的影响激活剂的影响n使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。n其中大部分是一些其中大部分是一些无机离子无机离子和和小分子简单有机物小分子简单有机物。n如：如：NaNa+ +、K K+ +、Ca2Ca2+ +、MgMg2+2+、CuCu2+2+、ZnZn2+2+、CoCo2+2+、CrCr2+2+、FeFe2+2+、ClCl- -、BrBr- -、I I- -、CNCN- -、NONO3 3- -、POPO4 4- -等；等；n激活剂对酶的作用激活剂对酶的作用具有一定的选择性具有一定的选择性，使用不当，会适得其，使用不当，会适得其反，激活剂之间有时反，激活剂之间有时存在拮抗现象存在拮抗现象。n激活剂的激活剂的浓度有一定的范围浓度有一定的范围，超出此范围，会得到相反的效，超出此范围，会得到相反的效果。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酶的抑制剂一般具备两个方面的特点两个方面的特点：na.a.在在化学结构上化学结构上与被抑制的底物分子或底物的过渡状态相与被抑制的底物分子或底物的过渡状态相似。似。nb.b.能够能够与酶的活性中心与酶的活性中心以非共价或共价的方式形成比较稳以非共价或共价的方式形成比较稳定的复合体或结合物。定的复合体或结合物。抑制抑制剂的影响剂的影响固定化酶固定化酶 将将水水溶溶性性酶酶用用物物理理或或化化学学方方法法处处理理，固固定定于于高高分分子子支支持持物物( (或或载载体体) )上上而而成成为为不不溶溶于于水水，但但仍仍有有酶酶活性的一种酶制剂形式，称固定化酶。活性的一种酶制剂形式，称固定化酶。n优点优点n酶的稳定性提高酶的稳定性提高n易分离，酶能反复多次使用易分离，酶能反复多次使用，可连续化、自动化可连续化、自动化操作操作n产物中不含酶，不需要采用热处理灭酶，有助于产物中不含酶，不需要采用热处理灭酶，有助于提高食品的质量提高食品的质量酶的固定方法酶的固定方法吸附吸附n将酶吸附在氧化铝、有机聚合物、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玻璃、无机盐或硅胶等材料上n优点：优点：n操作简便、条件温和，不会引起操作简便、条件温和，不会引起酶的变性失活，载体价廉易得，酶的变性失活，载体价廉易得，而且可反复使用。而且可反复使用。 n缺点：缺点：n由于是靠物理吸附作用，由于是靠物理吸附作用，结合力结合力较弱较弱，酶与载体结合不太牢固而，酶与载体结合不太牢固而易脱落。易脱落。载体截留载体截留n凝胶（聚丙烯酰胺）凝胶（聚丙烯酰胺）n特点：特点：n低低MW底物可通过底物可通过扩散扩散自由进入凝胶自由进入凝胶颗粒，酶和高颗粒，酶和高MW的终产物不能从凝的终产物不能从凝胶颗粒中渗漏出去。胶颗粒中渗漏出去。n局限：局限：n只能适用于低只能适用于低MW底物。底物。食品体系常食品体系常常有大分子。常有大分子。n 酶通过扩散而损失酶通过扩散而损失的可能性还是存的可能性还是存在的。在的。胶囊包合胶囊包合n类似载体截留法，形成很小的颗类似载体截留法，形成很小的颗粒或胶囊粒或胶囊n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底物底物共价连接共价连接n化学试剂化学试剂n优点：优点：n共价键牢固，酶不易泄漏共价键牢固，酶不易泄漏n缺点：缺点：n一部分酶起着载体的作用而失一部分酶起着载体的作用而失去了催化能力，因此用交联法去了催化能力，因此用交联法固定的固定的酶活力较低。酶活力较低。n对于价格昂贵的酶，不经济。对于价格昂贵的酶，不经济。交联法交联法n采用采用双功能试剂双功能试剂使酶分子之间使酶分子之间或酶分子与固相载体之间发生或酶分子与固相载体之间发生交联。交联。n戊二醛戊二醛n优点：优点：结合牢固结合牢固n缺点：由于交联反应较激烈，缺点：由于交联反应较激烈，酶分子的多个基团被交联，酶分子的多个基团被交联，酶酶活力损失较大活力损失较大。固定化酶在食品工业中的应用固定化酶在食品工业中的应用n可把可把固定化的固定化的 - -淀粉酶与葡萄糖淀粉酶混合装柱淀粉酶与葡萄糖淀粉酶混合装柱，糊化，糊化的淀粉溶液流经此柱后，淀粉便水解为葡萄糖的淀粉溶液流经此柱后，淀粉便水解为葡萄糖n采用采用过氧化氢对牛奶灭菌过氧化氢对牛奶灭菌，为了除去牛奶中过量的过氧，为了除去牛奶中过量的过氧化氢，可用化氢，可用固定化的过氧化氢酶固定化的过氧化氢酶使之分解。使之分解。n用用固定化果胶酶固定化果胶酶澄清果汁；澄清果汁；n用用固定化木瓜蛋白酶固定化木瓜蛋白酶澄清啤酒；澄清啤酒；n用用固定化葡萄糖异构酶固定化葡萄糖异构酶将葡萄糖转变为果糖等。将葡萄糖转变为果糖等。酶促褐变酶促褐变1 1、定义、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、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。在酶促（催化）下氧化而呈褐色，称为酶促褐变。2 2、酶促褐变机理、酶促褐变机理n植物中的植物中的酚类物质酚类物质在在酚酶酚酶及及过氧化物酶过氧化物酶的催化下的催化下氧化成醌氧化成醌，醌再进行醌再进行非酶促反应非酶促反应生成褐色的色素。生成褐色的色素。酚酶酚酶n以以CuCu离子为辅基离子为辅基n以以氧氧为受氢体是以氧为受氢体的末端氧化酶为受氢体是以氧为受氢体的末端氧化酶n是两种酶的是两种酶的复合体复合体n甲酚酶甲酚酶（又称酚羟化酶），作用于一元酚（又称酚羟化酶），作用于一元酚；n儿茶酚酶儿茶酚酶（又称为多元酚氧化酶），作用于二元酚。（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酚酶属氧化酶类，能直接催化氧化底物酚类n它最适它最适pHpH为为7 7，较耐热，在，较耐热，在100 100 可钝化。可钝化。甲酚酶甲酚酶邻二酚酶邻二酚酶 聚合聚合OHOHOHOOOO黑色素黑色素 醌醌 二元酚二元酚一元酚一元酚n3 3、酶促褐变的机制、酶促褐变的机制实例实例1 1：土豆：土豆（酪氨酸酪氨酸）的褐变的褐变n土豆褐变土豆褐变，毛发毛发、皮肤、皮肤中黑色素形成机制；中黑色素形成机制；n目前发现的唯一一目前发现的唯一一条动植物共有的褐变途径。条动植物共有的褐变途径。实例实例2 2：含有：含有儿茶酚儿茶酚水果的褐变水果的褐变 实例：实例：v 梨心变黑梨心变黑贮存前经两次贮存前经两次“发汗发汗”；v 香蕉心变黑香蕉心变黑，不能贮存在，不能贮存在1212以下，以下， 但也不能温度过高，乙烯催熟；但也不能温度过高，乙烯催熟；实例实例3 3：绿原酸绿原酸的酶促褐变的酶促褐变邻苯二酚氧化酶邻苯二酚氧化酶1/2O2聚合聚合褐色褐色黑色黑色4 4、酶促褐变发生的条件、酶促褐变发生的条件v 酚类底物酚类底物v 酶酶v 氧氧三者缺一不可三者缺一不可 易发生酶促褐变的食品：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；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：不易发生酶促褐变的食品： 柠檬、桔子、香瓜、西瓜等；柠檬、桔子、香瓜、西瓜等；5 5、控制酶促褐变的方法、控制酶促褐变的方法除去多酚类物质困难，不现实。除去多酚类物质困难，不现实。 一般为一般为降低酚酶活性、驱氧降低酚酶活性、驱氧 主要途径：主要途径： 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（pH, pH, 水分活度等）；水分活度等）； 隔绝氧气；隔绝氧气； 使用抗氧化剂（使用抗氧化剂（Vc, SOVc, SO2 2等）等）用于食品方面主要有以下用于食品方面主要有以下几几种种（1 1）加热处理）加热处理n在适当温度和时间在适当温度和时间, ,加热新鲜果蔬加热新鲜果蔬, ,可可使酚酶及其它使酚酶及其它酶失活酶失活n常用的方法有：常用的方法有：漂烫、巴氏杀菌漂烫、巴氏杀菌n加工中，必须严格加工中，必须严格控制时间和温度控制时间和温度。n不彻底加热，反而促进褐变不彻底加热，反而促进褐变; ;过度则影响风味、质构。过度则影响风味、质构。n微波加热微波加热，热穿透力强，迅速均匀，不影响风味。，热穿透力强，迅速均匀，不影响风味。（2 2）控制）控制pHpH酸处理法酸处理法|酚酶的最适酚酶的最适pHpH在在6 67 7，33明显无活性明显无活性；|水果：控制在酸性条件下水果：控制在酸性条件下|蔬菜：控制在中、碱性条件下蔬菜：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、混常用的酸有：柠檬酸、苹果酸、磷酸、抗坏血酸、混合酸。合酸。n柠檬酸柠檬酸：降低降低pHpH，控制酚酶活性；螯合酚酶的，控制酚酶活性；螯合酚酶的CuCu辅基。辅基。n抗坏血酸抗坏血酸：使酚酶失活，且可耗氧使酚酶失活，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：优点：v 防止酶促褐变，防腐；防止酶促褐变，防腐；v 避免避免V VC C氧化失效；氧化失效；v SO SO2 2易去除；易去除；v 方便，成本低；方便，成本低；& 缺点：缺点：v 漂白，破坏花青素；漂白，破坏花青素；v 腐蚀素铁罐的内壁；腐蚀素铁罐的内壁；v 不愉快嗅味不愉快嗅味；v 破坏破坏VB1VB1n(4) (4) 驱氧驱氧 a.a.涂涂VcVc液，涂膜液，涂膜；b.b.浸没浸没；c.c.渗入渗入（5 5）底物甲基化）底物甲基化 5 5蛋氨酸腺苷蛋氨酸腺苷 儿茶酚儿茶酚 愈创木酚愈创木酚 咖啡酸咖啡酸 阿魏酸阿魏酸 绿原酸绿原酸 3 3阿魏酸金鸡钠酸阿魏酸金鸡钠酸 褐变的利用褐变的利用期望的褐变：期望的褐变：n苹果酒、红茶发酵（生成茶红素）、可可粉、葡苹果酒、红茶发酵（生成茶红素）、可可粉、葡萄干、梅干、椰枣、无花果。萄干、梅干、椰枣、无花果。第四节第四节 酶在食品加工中的应用酶在食品加工中的应用使用酶的目的使用酶的目的n提高食品品质提高食品品质n制造制造合成合成食品食品n提高提取提高提取食品成分食品成分的速度及产量的速度及产量n改改良食品良食品风味风味n稳定食品稳定食品品质品质n增加增加副产物副产物的利用率的利用率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n一般是粗酶制剂，可能会产生不期望的产物；但使用高纯一般是粗酶制剂，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度的酶制剂在经济上不合算n在很温和的温度和在很温和的温度和pHpH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、非产毒的可食的和无毒的植物、动物以及非致病、非产毒的微生物微生物n微生物来源酶的优点微生物来源酶的优点n生产能力强生产能力强n诱变或改性诱变或改性n胞外酶，易于回收胞外酶，易于回收n生产原料易于获得生产原料易于获得内源内源酶对贮藏加工的影响藏加工的影响1 1、食品中的内源酶、食品中的内源酶 脂肪氧合酶、果胶酶、多酚氧化酶、过氧化物脂肪氧合酶、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、戊聚糖酶酶、过氧化氢酶、核糖核酸酶、戊聚糖酶 （1 1）水果的催熟、后熟：）水果的催熟、后熟： 香蕉的催熟：用乙烯、酒精、乙炔催熟香蕉的催熟：用乙烯、酒精、乙炔催熟 洋梨罐头：催熟后香气、风味洋梨罐头：催熟后香气、风味 水果后熟：淀粉水解水果后熟：淀粉水解糖糖，单宁，单宁，涩味涩味（2 2）面粉陈熟（陈放后成熟）面粉陈熟（陈放后成熟） 当陈放后，面筋当陈放后，面筋ProProSHSH被氧化为被氧化为S SS S，工艺性、质量，工艺性、质量 （3 3）鲜味的提高）鲜味的提高 如金华火腿如金华火腿 鲜腿腌后，在鲜腿腌后，在25253737C C下发酵下发酵3030天天 肉肉氨基酸氨基酸：如谷氨酸由如谷氨酸由0.02%0.02%，1% 1% 有强烈的鲜味有强烈的鲜味2 2、有利的影响，不利的影响、有利的影响，不利的影响 （4 4）果蔬的褐变）果蔬的褐变 （5 5）有利因素利用的措施）有利因素利用的措施 适宜的温度适宜的温度 一定的一定的O O2 2 促进酶活性促进酶活性 （6 6）不利因素的控制）不利因素的控制 灭酶灭酶 降低酶活性、降低酶活性、pHpH控制控制 隔氧、浸入水中（酸液）隔氧、浸入水中（酸液） 加入加入NaHSONaHSO3 3、NaNa2 2SOSO3 3内源酶对贮藏加工的影响内源酶对贮藏加工的影响一、颜色一、颜色n颜色颜色 食品质量食品质量n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 3个关键性的酶个关键性的酶是：是：n脂肪氧合酶脂肪氧合酶n叶绿素酶叶绿素酶n多酚氧化酶多酚氧化酶 1 1、系统名称：、系统名称：亚油酸：氧亚油酸：氧- -氧化还原酶氧化还原酶； EC 1.13.11.12 EC 1.13.11.12 （顺，顺一（顺，顺一1 1，4 4一戊二烯）一戊二烯） 2 2、作用底物是、作用底物是含顺戊二烯的脂肪含顺戊二烯的脂肪，如亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸如亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸 3 3、产物及适宜、产物及适宜pH pH 使不饱和脂肪酸生成氢过氧化物使不饱和脂肪酸生成氢过氧化物，进一步非酶反应，产生进一步非酶反应，产生醛等不良风味。醛等不良风味。 适宜适宜pHpH值：值：7 78 8控制方法控制方法: : 热处理热处理，如大豆如大豆，0 0100100 C C、1 10min0min1. 1. 脂肪氧合酶脂肪氧合酶4.4.对食品质量的影响对食品质量的影响 (1)(1)有益功能有益功能 a.a. 小麦粉、大豆粉的漂白小麦粉、大豆粉的漂白 b.b. 在面团制作过程中形成二硫键在面团制作过程中形成二硫键, ,面筋网络形成更好，改面筋网络形成更好，改善面包等产品质量善面包等产品质量 (2)(2)有害作用有害作用 a. a. 破坏叶绿素和胡萝卜素破坏叶绿素和胡萝卜素 b. b. 产生氧化性不良风味，具有青草味产生氧化性不良风味，具有青草味 c. c. 氧化破坏维生素和蛋白质氧化破坏维生素和蛋白质 d. d. 氧化破坏必需脂肪酸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是导致青刀豆和甜玉米产生不良风味的主要酶种 2. 2. 叶绿素酶叶绿素酶n命名：命名：n叶绿素酶叶绿素酶 n叶绿素叶绿素 脱植基叶绿素脱植基叶绿素- -水解酶水解酶 nEC 3.1.1.14EC 3.1.1.14n存在存在: : n 植物和含叶绿素的微生物。植物和含叶绿素的微生物。 n作用作用：n水解叶绿素产生水解叶绿素产生植醇植醇和和脱植基叶绿素脱植基叶绿素n果蔬失去果蔬失去MgMg2+2+，失去绿色，失去绿色3.3.多多酚氧化酚氧化酶与酶促褐变酶与酶促褐变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催化两类反应催化两类反应羟基化羟基化氧化氧化黑色素黑色素褐变褐变非酶反应非酶反应控制多酚氧化酶的活力控制多酚氧化酶的活力消除氧和酚类化合物消除氧和酚类化合物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n有还原性，将邻有还原性，将邻- -苯醌还原成底物，防止黑色素苯醌还原成底物，防止黑色素n直接使酶失活直接使酶失活n破坏活性中心的组氨酸残基和破坏活性中心的组氨酸残基和CuCu2+2+n非底物的酚类（苯二酚、苯甲酸）非底物的酚类（苯二酚、苯甲酸）n酶抑制剂（与底物竞争酶）酶抑制剂（与底物竞争酶）二、质构二、质构n果蔬果蔬n果蔬的质构取决于碳水化合物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、木质果胶物质、纤维素、半纤维素、淀粉、木质素素n自然界存在作用于碳水化合物的酶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动物组织和高蛋白质植物组织蛋白质蛋白质n蛋白酶作用导致质构的软化蛋白酶作用导致质构的软化（一一）淀粉酶）淀粉酶n作用：作用：降解淀粉，降解淀粉，影响食品的影响食品的粘粘度度和和质构质构和生产淀粉糖和生产淀粉糖n - -淀粉酶淀粉酶n内切酶，水解内切酶，水解“直直”n显著影响粘度显著影响粘度n高温下才失活高温下才失活n-淀粉酶淀粉酶n外切外切酶，水解酶，水解“支支”n被巯基试剂（半胱氨酸）所被巯基试剂（半胱氨酸）所抑制抑制n葡萄糖淀粉酶葡萄糖淀粉酶n果胶酯酶果胶酯酶 (pectin methylesterase) (pectin methylesterase) n聚半乳糖醛酸酶聚半乳糖醛酸酶 (polygalacturonase) (polygalacturonase) n果胶酸裂解酶果胶酸裂解酶 (pectate lyases) (pectate lyases)（二二）果胶酶）果胶酶n命名：命名：果胶果胶- -果胶基水解酶果胶基水解酶（EC 3.1.1.11EC 3.1.1.11），也被称为果胶酯），也被称为果胶酯酶（酶（PectinesterasePectinesterase，PEPE）n存在：高等植物和微生物中存在：高等植物和微生物中 n水解甲酯键水解甲酯键，生成，生成果胶酸果胶酸和和甲醇甲醇n二价离子二价离子CaCa2+2+存在时，存在时，与与果胶酸中果胶酸中羧基交联，提高质构强度羧基交联，提高质构强度1. 1. 果胶甲酯酶果胶甲酯酶n水解水解 -1,4 -1,4 糖苷键糖苷键n使一些食品原料（例如番茄）的使一些食品原料（例如番茄）的质构显著变弱质构显著变弱n包括两种包括两种n内切：从果胶分子内部水解糖苷键内切：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端切：水解分子末端的糖苷键2. 2. 聚半乳糖醛酸酶聚半乳糖醛酸酶3. 3. 果胶酸裂解酶果胶酸裂解酶n存在于微生物中存在于微生物中 ( (黑曲霉黑曲霉 、米根霉、米根霉) )n裂解果胶和果胶酸分子中的裂解果胶和果胶酸分子中的糖苷键糖苷键n催化作用：催化作用：裂开果胶和果胶酸分子中的裂开果胶和果胶酸分子中的a-1,4 a-1,4 糖苷键糖苷键。生。生成成一个一个含还原基团的产物含还原基团的产物和一个和一个含双键含双键（235nm 235nm 有特征吸收）有特征吸收）的的产物产物。对果蔬质构的影响对果蔬质构的影响n果胶物质是植物细胞的胞间层的主要成分，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，使其聚合度及酯化度的改变会影响其质构，使组织软化。组织软化。 n在贮藏及运输中应避免伤、烂。在贮藏及运输中应避免伤、烂。果胶酶果胶酶的应用的应用(1)(1)澄清果汁：澄清果汁：提高内源酶活力、加外源酶提高内源酶活力、加外源酶 澄清果酒：澄清果酒：以提高出汁率、澄清效果以提高出汁率、澄清效果( (2)2)控制果汁浑浊型果汁的浑浊度，控制果汁浑浊型果汁的浑浊度，维持悬浮颗粒的稳维持悬浮颗粒的稳定性。定性。(3)(3)柑桔瓤瓣的分离柑桔瓤瓣的分离(4)(4)提取植物蛋白质提取植物蛋白质: :用果胶酶处理，用果胶酶处理，ProPro得率得率（三三）纤维素酶）纤维素酶n果蔬中的纤维素影响果蔬中的纤维素影响细胞的结构细胞的结构n纤维素酶与食品原料（如青刀豆）的纤维素酶与食品原料（如青刀豆）的软化软化有关有关n微生物纤维素酶将微生物纤维素酶将不溶性不溶性纤维素转化为葡萄糖纤维素转化为葡萄糖（四四）蛋白酶）蛋白酶 蛋白质蛋白质决定动物性食品原料的决定动物性食品原料的质构质构n蛋白酶蛋白酶: :催化蛋白质肽键水解的酶催化蛋白质肽键水解的酶按按来源：来源：n动物蛋白酶：动物蛋白酶：食品工业中应用少食品工业中应用少n植物蛋白酶：植物蛋白酶：常用于肉品和啤酒行业。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。木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶。n微生物蛋白酶微生物蛋白酶n蛋白酶制剂的重要来源，用于产酶的菌种必须严格选择。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、酿造等应用范围包括：面包制作、肉品嫩化、啤酒制造、酿造等n按其按其水解多肽的方式水解多肽的方式n内肽酶内肽酶：将蛋白质分子内部切断。将蛋白质分子内部切断。n外肽酶外肽酶：从蛋白质分子的游离氨基或羧基的末端逐个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。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不同蛋白酶切断的肽键部分不相同，如胃蛋白酶切断芳香，如胃蛋白酶切断芳香族氨基酸，胰蛋白酶切断碱性氨基酸。族氨基酸，胰蛋白酶切断碱性氨基酸。n牛乳的酪蛋白牛乳的酪蛋白若用若用胰蛋白酶分解则产生强烈胰蛋白酶分解则产生强烈苦味苦味，这是因，这是因生成物为胰岛素和苯丙氨酸之故，若用生成物为胰岛素和苯丙氨酸之故，若用羧肽酶分解羧肽酶分解，则无则无苦味苦味。奶酪的品种多，味微苦，就与不同的酶解产物有关。奶酪的品种多，味微苦，就与不同的酶解产物有关。蛋白酶的分类蛋白酶的分类n按最适按最适pHpH值值n酸性蛋白酶酸性蛋白酶n碱性蛋白酶碱性蛋白酶n中性蛋白酶中性蛋白酶n按活性中心所含有的必需的按活性中心所含有的必需的催化基团催化基团分类分类n丝氨酸蛋白酶丝氨酸蛋白酶丝氨酸残基丝氨酸残基n巯基蛋白酶（或半胱氨酸蛋白酶）巯基蛋白酶（或半胱氨酸蛋白酶）巯基巯基n金属蛋白酶金属蛋白酶ZnZn2+2+n天冬氨酸蛋白酶（或酸性蛋白酶）天冬氨酸蛋白酶（或酸性蛋白酶）羧基羧基n最适最适pHpH范围是范围是2 24 4蛋白酶的应用蛋白酶的应用如菠萝蛋白酶如菠萝蛋白酶n焙烤食品：焙烤食品：将菠萝蛋白酶加入生面团中，可使面筋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。面包的口感与品质。 n干酪：干酪：用于干酪素的凝结。用于干酪素的凝结。n肉类的嫩化：肉类的嫩化：菠萝蛋白酶将肉类蛋白质的大分子蛋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。泛地应用于肉制品的精加工。三、风味三、风味1 1硫代葡萄糖苷酶硫代葡萄糖苷酶n 在在芥菜子芥菜子和和辣根辣根中存在着芥子苷中存在着芥子苷n S-S-糖苷糖苷发生发生糖苷配基裂解糖苷配基裂解和和分子重排分子重排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，与葱的风味有关的风味有关n芥子油即为异硫氰酸烯丙酯芥子油即为异硫氰酸烯丙酯裂解和分子重排裂解和分子重排芥子油芥子油具有特殊风味具有特殊风味S-S-糖苷的酶分解糖苷的酶分解2. 2. 过氧化物酶过氧化物酶（POD)POD)（1 1）对食品的影响）对食品的影响 n存在存在: :高等植物、牛奶、动物组织高等植物、牛奶、动物组织n会会损害食品的质量损害食品的质量，未经热烫的冷冻蔬菜所具有的，未经热烫的冷冻蔬菜所具有的不良风味与酶的活力有关。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各种不同来源的过氧化物酶通常含有一个血色素血色素（铁卟琳）作为辅基（铁卟琳）作为辅基。（2 2）过氧化物酶催化下列反应：）过氧化物酶催化下列反应： ROOH ROOHAHAH2 2 H H2 2O OROHROHA AnROOHROOH：H H2 2O O2 2或有机过氧化物，或有机过氧化物，CHCH3 3OOHOOH或或CHCH3 3CHCH2 2OOHOOHnAHAH2 2被氧化，是电子给予体被氧化，是电子给予体n抗坏血酸、酚，胺或其他有机化合物抗坏血酸、酚，胺或其他有机化合物n被氧化成有色化合物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分光光度法测定过氧化物酶的活力n过氧化物酶的再生过氧化物酶的再生n非常耐热非常耐热，作为果蔬热处理是否充分的指标作为果蔬热处理是否充分的指标n其它作用其它作用n作为作为过氧化氢的去除剂过氧化氢的去除剂n参与参与木质素的生物合成木质素的生物合成n参与参与乙烯的生物合成乙烯的生物合成n作为成熟的促进剂，与果蔬的成熟有关作为成熟的促进剂，与果蔬的成熟有关四、营养质量四、营养质量n脂肪氧合酶脂肪氧合酶n必需脂肪酸含量的下降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抗坏血酸氧化酶抗坏血酸氧化酶n硫胺素酶硫胺素酶n 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n多酚氧化酶多酚氧化酶n 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酶在食品工业的应用酶在食品工业的应用图：古代已用微生物生产食品图：古代已用微生物生产食品酶酶食品食品目的与反应目的与反应淀淀粉粉酶酶焙烤食品焙烤食品增加酵母发酵过程中的糖含量增加酵母发酵过程中的糖含量酿造酿造在发酵过程中使淀粉转化为麦芽糖，除去淀在发酵过程中使淀粉转化为麦芽糖，除去淀粉造成的混浊粉造成的混浊各类食品各类食品将淀粉转化为糊精、糖，增加吸收水分能力将淀粉转化为糊精、糖，增加吸收水分能力巧克力巧克力将淀粉转化成流动状将淀粉转化成流动状糖果糖果从糖果碎屑中回收糖从糖果碎屑中回收糖果汁果汁除去淀粉以增加起泡性除去淀粉以增加起泡性果冻果冻除去淀粉，增加光泽除去淀粉，增加光泽果胶果胶作为苹果皮制备果胶时的辅剂作为苹果皮制备果胶时的辅剂糖浆和糖糖浆和糖将淀粉转化为低分子量的糊精（玉米糖浆）将淀粉转化为低分子量的糊精（玉米糖浆）蔬菜蔬菜在豌豆软化过程中将淀粉水解在豌豆软化过程中将淀粉水解转化酶转化酶人造蜂蜜人造蜂蜜将蔗糖转化为葡萄糖和果糖将蔗糖转化为葡萄糖和果糖糖果糖果生产转化糖供制糖果点心用生产转化糖供制糖果点心用乳乳糖糖酶酶冰琪淋冰琪淋阻止乳糖结晶引起的颗粒和砂粒结构阻止乳糖结晶引起的颗粒和砂粒结构饲料饲料使乳糖转化成半乳糖和葡萄糖使乳糖转化成半乳糖和葡萄糖牛奶牛奶除去牛乳中的乳糖以稳定冰冻牛乳中的蛋除去牛乳中的乳糖以稳定冰冻牛乳中的蛋白质白质纤纤维维素素酶酶酿造酿造水解细胞壁中复杂的碳水化合物水解细胞壁中复杂的碳水化合物咖啡咖啡咖啡豆干燥过程中将纤维素水解咖啡豆干燥过程中将纤维素水解水果水果除去梨中的粒状物，加速杏及番茄的去皮除去梨中的粒状物，加速杏及番茄的去皮半纤维素半纤维素酶酶 咖啡咖啡降低浓缩咖啡的黏度降低浓缩咖啡的黏度果胶酶果胶酶（可利用（可利用方面）方面）巧克力巧克力- -可可可可增加可可豆发酵时的水解活动增加可可豆发酵时的水解活动咖啡咖啡增加可可豆发酵时明胶状种衣的水解增加可可豆发酵时明胶状种衣的水解果汁果汁增加压汁的产量，防止絮结，改善浓缩过程增加压汁的产量，防止絮结，改善浓缩过程水果水果软化软化橄榄橄榄增加油的提取增加油的提取酒类酒类澄清澄清果胶酶果胶酶不利方面不利方面橘汁橘汁破坏和分离果汁中的果胶物质破坏和分离果汁中的果胶物质面粉面粉若酶活性太高会影响空隙的体积和质地若酶活性太高会影响空隙的体积和质地脂肪酶脂肪酶（可利用（可利用方面）方面）干酪干酪加速熟化、成熟及增加风味加速熟化、成熟及增加风味油脂油脂使脂肪转化成甘油和脂肪酸使脂肪转化成甘油和脂肪酸牛乳牛乳使牛奶巧克力具特殊风味使牛奶巧克力具特殊风味脂肪酶脂肪酶（不利方（不利方面）面）谷物食品谷物食品使黑麦蛋糕过分褐变使黑麦蛋糕过分褐变乳制品乳制品水解性酸败水解性酸败油类油类水解性酸败水解性酸败过氧化物酶过氧化物酶可利用方面可利用方面蔬菜蔬菜检查热烫检查热烫葡萄糖的测葡萄糖的测定定与葡萄糖氧化酶综合利用测定葡萄糖与葡萄糖氧化酶综合利用测定葡萄糖过氧化物酶过氧化物酶（不利方面）（不利方面）蔬菜蔬菜产生异味产生异味水果水果加强褐变反应加强褐变反应葡萄糖氧化酶葡萄糖氧化酶各种食品各种食品除去食品中的氧气或葡萄糖，常与过除去食品中的氧气或葡萄糖，常与过氧化氢酶结合使用氧化氢酶结合使用脂氧合酶脂氧合酶面包面包改良面包质地、风味并进行漂白改良面包质地、风味并进行漂白双乙醛还原酶双乙醛还原酶啤酒啤酒降低啤酒中双乙醛的浓度降低啤酒中双乙醛的浓度过氧化氢酶过氧化氢酶牛乳牛乳在巴氏消毒中破坏在巴氏消毒中破坏H H2 2O O2 2多酚氧化酶多酚氧化酶（可利用方面）（可利用方面）茶叶、咖啡、茶叶、咖啡、烟草烟草使其在熟化、成熟和发酵过程中产生使其在熟化、成熟和发酵过程中产生褐变褐变多酚氧化酶多酚氧化酶（不利方面）（不利方面）水果、蔬菜水果、蔬菜产生褐变、异味及破坏维生素产生褐变、异味及破坏维生素C C淀粉酶类与淀粉糖业淀粉酶类与淀粉糖业啤酒发酵啤酒发酵发芽的大麦发芽的大麦 磨碎的发芽大麦磨碎的发芽大麦 制麦芽糖浆制麦芽糖浆蛋白酶，蛋白酶， - -淀酶，糖化酶淀酶，糖化酶 加啤酒花，加啤酒花，煮麦芽汁煮麦芽汁 冷却，去酒花残渣冷却，去酒花残渣 发酵发酵 调理啤酒调理啤酒蛋白酶，糖化酶，蛋白酶，糖化酶，-葡聚糖葡聚糖酶酶 巴氏灭菌巴氏灭菌 产物产物使麦芽中的多糖及蛋白类物使麦芽中的多糖及蛋白类物质降解质降解为酵母可利用的合适为酵母可利用的合适的营养物质的营养物质。木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶或木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶或霉菌酸性蛋白酶都可以霉菌酸性蛋白酶都可以降解降解使啤酒浑浊的蛋白质组分，使啤酒浑浊的蛋白质组分，防止啤酒的冷浑浊，延长啤防止啤酒的冷浑浊，延长啤酒的贮存期；酒的贮存期；糖化酶能够糖化酶能够降降解啤酒中的残留糊精解啤酒中的残留糊精，这一，这一方面保证了啤酒中最高的乙方面保证了啤酒中最高的乙醇含量，另一方面不必添加醇含量，另一方面不必添加浓糖液来增加啤酒的糖度。浓糖液来增加啤酒的糖度。这种低糖度的啤酒糖尿病患这种低糖度的啤酒糖尿病患者也可以饮用。者也可以饮用。乳制品与凝乳酶乳制品与凝乳酶凝乳酶凝乳酶制造干酪；制造干酪；过氧化氢酶过氧化氢酶牛奶消毒；牛奶消毒；溶菌酶溶菌酶添加在婴儿奶粉；添加在婴儿奶粉；乳糖酶乳糖酶分解乳糖；分解乳糖；脂肪酶脂肪酶黄油增香。黄油增香。果汁生产与果胶酶果汁生产与果胶酶果菜清洗果菜清洗拣果机拣果机