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1、1,第 十 四 章 酶 工 程 食 品,酶的特点和重要性酶在工程上应用受限：大多数脱离生理环境后极不稳定，而生产和应用过程中条件与其生理环境差别大分离纯化技术繁琐、成本高，价格贵，不利于广泛应用,3,【酶工程/酶反应技术】 在一定的生物反应器内，通过对酶制剂的改组、修饰、固定或创造新的酶类制品等途径，改善酶制剂的稳定性、催化能力、专一性、调节性及使用条件，寻求和开发耐极端条件的酶产品。,一、酶工程概述,4,酶工程研究内容化学/初级酶工程生物/高级酶工程,由酶学与化工技术原理相互渗透、结合形成的一门科学技术。自然酶化学修饰酶固定化酶（制造酶反应器和酶传感器）人工合成酶,由酶学和以基因重组技术为主
2、的现代分子生物学技术相结合的技术。克隆酶突变酶新酶,5,现在不少已商品化，用于测定混合物溶液中某种物质浓度。如用葡萄糖氧化酶反应器测定血液、尿、发酵液中的葡萄糖浓度。,6,另外：非水相介质中的酶反应（如蛋白水解酶在非水相中反而催化肽键形成）酶的抑制剂、激活剂酶工程意义化学酶工程已产生巨大经济效益生物反应器对生物工业革新具有实际意义，对基础研究具有理论意义生物酶工程将开创创造超自然生物/酶的新时代,7,二、酶工程食品的概念,【酶工程食品】利用酶工程改造或创造的酶产品，或以酶工程产品进行加工处理所获得的食品及食品添加剂。包括：酶工程改造或创造的、用作食品或食品添加剂的酶产品酶工程改造或创造的、用作
3、食品或食品添加剂的酶产品的直接加工品以酶工程改造或创造的酶产品或其直接加工品为原料生产的食品和食品添加剂，或以酶工程改造或创造的酶产品为食品添加剂加工的食品,8,特点：产品中存在酶工程采用的基因改造序列产品中存在酶工程采用的氨基酸序列修饰成分产品具有本身的酶工程所设计的性状和功能,9,三、酶工程食品的研究进展,1953年开始研究酶的固定化1967年酶反应器问世1969年，日本首次用固定化酶技术生产L-氨基酸20世纪5060年代，酶修饰技术,10,四、酶工程食品的技术原理,酶的改组技术酶的修饰技术酶的固定技术酶的模拟技术,11,酶的改组技术/酶的定向进化技术,基本原理：基于对酶分子的空间结构、结
4、构与功能之间关系的认识，通过定点诱变，改善酶的氨基酸序列尤其是改变构成活性中心的氨基酸种类，以改变酶的稳定性、催化性和专一性。,天然酶基 因,定点突变,随机突变、筛选,分子杂合,12,酶的修饰技术,基本原理：通过对酶蛋白主链的剪接切割和侧链的化学修饰对酶分子进行改造。,技术路线,酶表面化学修饰,酶分子内部修饰,酶分子金属取代,可溶性大分子通过共价键与酶的侧链基团结合，在酶表面形成覆盖层，提高稳定性并扩大溶解范围。,选择性修饰酶的氨基酸侧链成分，达到氨基酸取代效果：如猪和人胰岛素,对酶分子中所含的金属进行取代，可改变酶专一性、稳定性、抑制作用。,14,酶的固定技术,基本原理：将酶固定于一定空间内
5、或连接于一定支持物上，使其在使用中不能自由流动。,技术路线,酶的固定化,细胞的固定化（动/植/微生物细胞活/死/休止细胞、整细胞、细胞碎片、细胞器）,15,酶的模拟技术,【模拟酶/人工酶/酶模型】采用有机化学、生物化学等方法，设计和合成一些比天然酶简单，但又具有天然酶中起主导作用的结构和催化功能的非蛋白质分子或蛋白质分子。,16,五、酶工程食品的应用,酶在淀粉加工中的应用,淀粉,麦芽寡糖酶,低聚麦芽糖,低聚异麦芽糖,淀粉酶、葡萄糖苷转移酶,17,酶在面粉烘烤加工中的应用增大面包体积、改善面包表皮色泽、改善面粉质量、延缓老化、提高柔软度、延长保存期。如淀粉酶、蛋白酶、脂肪氧化酶、乳糖酶酶在蛋白质
6、加工中的应用蛋白酶提高和改善蛋白质溶解性、乳化性、起泡性、黏度和风味。,嫩肉晶：木瓜蛋白酶,18,酶在乳品加工中的应用乳糖酶分解乳糖、凝乳酶制造干酪、添加溶菌酶消毒杀菌、生物传感器测定乳糖含量、脂肪酶有助于乳品增香酶在果蔬加工中的应用果胶酶（提高果汁澄清度、增加产汁率、降低黏度、提高过滤效果）、纤维素酶、葡萄糖氧化酶（果汁脱氧化）,19,酶在食品保鲜中的应用葡萄糖氧化酶（抗氧化）酶法生产L-氨基酸酶法生产高果糖浆,淀粉,酶,葡萄糖,果 糖,异构化,20,六、酶工程食品可能的卫生学问题,酶工程食品潜在的卫生学问题产品中存在酶工程采用的基因改造序列产品中存在酶工程采用的氨基酸序列修饰成分产品具有本身的酶工程所设计的性状和功能（如热稳定性和难降解常是毒性或致敏性成分的共性）,21,生产食品酶制剂的菌种的安全性潜在的产毒素性 如一些细菌、放线菌，导致食物中毒 潜在的致病性 安全菌株 已确定无致病性、不产毒素的菌种，尤其是在安全用于食品酶制造方面有悠久历史的微生物，即使经过改造，仍然是产生安全菌种的最优选择。,22,相应措施进行酶工程食品安全问题研究进行酶工程食品安全性评价完善我国的生物技术安全的对策,23,