食品酶学复习资料.doc

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1、求职材料的制作与样例图解蝴蝶百科全书(英文版) part 4.pdf 什么是酶？酶是生物体产生的一类具有生物催化活性的生物大分子。国际系统命名法 系统名称包括底物名称、反应性质，最后加一个酶字。 例如： 习惯名称:葡萄糖磷酸转移酶 系统名称: ATP：葡萄糖磷酸转移酶 酶催化的反应: ATP + D葡萄糖 ADP + D葡萄糖-6-磷酸 分类编号是：E.C.2.7.1.1(1) 氧化-还原酶 Oxidoreductase 氧化-还原酶催化氧化-还原反应。 主要包括脱氢酶(dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。 如，乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。(2) 转移酶

2、 Transferase 转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。例如， 谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。 (3) 水解酶 hydrolase 水解酶催化底物的加水分解反应。 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 AB+H2OAOH+BH 例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反应：(4) 裂解酶 Lyase 裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应。 主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。 21或12,A+B AB 例如， 延胡索酸水合酶催化的反应。(5) 异构酶 Isomerase 异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物分

3、子内基团或原子的重排过程。例如，6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。(6) 合成酶 Ligase or Synthetase 合成酶，又称为连接酶，能够催化C-C、C-O、C-N 以及C-S 键的形成反应。这类反应必须与ATP分解反应相互偶联。 A + B + ATP + H-O-H =A B + ADP +Pi 例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。 丙酮酸 + CO2 草酰乙酸 系统名一般都比较长，使用起来不方便，在许多场合下仍采用惯用名。但在科技文献中，当一种酶作为主要研究对象时，应在文中第一次出现时标明其系统名、数字编号以及酶的来源。 例如乙醇脱氢酶在文中第一次出现时应标明“乙醇：NAD+ 氧化还

4、原酶（EC1.1.1.1），来源于酵母”，其后则可以使用惯用名“乙醇脱氢酶”。如果酶不是文献中的主要研究对象（例如只是作为试剂使用），则只需在第一次出现时在惯用名后的括号中标明酶的数字编号如“乙醇脱氢酶（EC1.1.1.1）” 1 高效性 2酶的专一性 Specificity又称为特异性，是指酶在催化生化反应时对底物的选择性 酶的专一性包括 (1)结构专一性 绝对专一性 相对专一性 (2)立体异构专一性 光学异构专一性 几何异构专一性绝对特异性：一种酶只作用于一种底物产生一定反应生成一种特定的产物。如：相对特异性：作用于一类化合物或一种化学键。如脂肪酶、磷酸酶和蛋白水解酶等。l 别构酶也称变构

5、酶。这种酶除了有活性中心外，还有别构中心，当别构效应物非共价结合到别构中心上时，酶分子构象发生改变，从而改变酶活力。第二章 酶的生产方法l 组织提取：木瓜蛋白酶、凝乳蛋白酶l 微生物发酵：最大量的来源l 化学及生物合成：生物重组为什么用微生物来进行生产o (1) 微生物生长繁殖快，生活周期短。因此，用微生物来生产酶产品，生产能力（发酵）几乎可以不受限制地扩大，能够满足迅速扩张的市场需求。o (2) 微生物种类繁多，它们散布于整个地球的各个角落，而且在不同的环境下生存的微生物都有其完全不同的代谢方式，能分解利用不同的底物。o (3) 这一特征就为微生物酶品种的多样性提供了物质基础。o (4)特别

6、是当基因工程介入时，动植物细胞中存在的酶，几乎都能够利用微生物细胞获得。 产酶菌种的要求 ：1、发酵周期短，产量高；2、容易培养和管理；3、产酶稳定性好，不易变异退化，不易被感染；4、有利于酶的分离和纯化；5、安全性可靠，非致病菌。产酶微生物的分离和筛选（要详细）步骤o 样品的采集o 富集培养o 分离o 初筛复筛4.1 优良糖化酶菌株的分离与筛选融化培养基倒平板打散孢子团粒梯度稀释涂布平板培养观察滴加碘液挑菌落接种培养糖化酶活力测定菌种保存4.2 酸乳制品中的乳酸菌的分离制培养基倒平板梯度稀释涂布平板培养观察挑菌落接牛乳管培养观察传代培养挑选凝乳管乳酸测定菌种保存5 步骤5.1 优良糖化酶菌株

7、的分离与筛选（1）融化淀粉察氏培养基，稍冷后倒平板与斜面数个。（2）取种曲少许，加入10mL带玻璃球的无菌生理盐水的三角瓶中，用力振荡打散孢子团粒，使之形成均匀的孢子悬浮粒。然后将其用无菌纱布过滤于无菌试管中。（3）将上述滤液以10倍稀释法知释至10-7，取后3个稀释度的稀释液各0.2mL，于淀粉察氏培养基平板上用无菌涂布器分别依次涂布2至3个皿，30培养12d。（5）性能测定：测定各菌落的糖化酶活力。5.2 酸乳制品中的乳酸菌的分离（1）制备BCG牛乳营养琼脂培养基。称取脱脂奶粉10g，溶于50mL水中，加入1.6%溴甲酚绿酒精溶液0.07mL，0.075MPa压力下灭菌20min。另取琼脂

8、2g，溶于50mL水中，加酵母膏1g，溶解后调pH值至6.8，0.1MPa压力下灭菌20min。趁热将上述两液以无菌操作混合均匀，倒平板6个，待凝固后，置37培养24h，若无杂菌生长，即可使用。（2）将样品以10倍稀释法稀释至10-7，取其中10-7、10-6 2个稀释度的稀释液各0.10.2mL，分别置于上述各营养平板上，用无菌涂布器依次涂布2至3个皿，置43培养48h，如出现圆形稍扁平的黄色菌落及其周围培养基亦为黄色者初步定为乳酸菌。（3）将典型菌落转至脱脂乳发酵管，43培养824h，若牛乳管凝固，无气泡，呈酸性，镜检细胞杆状或链球状，革兰氏染色呈阳性，则将其连续传代若干次，43培养，挑选

9、出在34h能凝固的乳管，保存备用。o （4）乳酸菌的鉴定及生物量的测定。诱导和阻遏（选择判断）乳糖操纵子的结构E.coli能利用乳糖作为碳源，而利用乳糖作为碳源的酶只有当乳糖成为唯一碳源时才被合成。l 乳糖操纵子由三个结构基因（lacZ 、 lacY和 lacA）、操纵基因Olac、启动基因Plac、和调节基因lacI所组成（图） lacZ，编码-半乳糖苷酶l lacY，编码 -半乳糖苷透性酶 lacA，编码硫代半乳糖苷乙酰转移酶l Olac ，它位于启动子5端的-5至+21之间。该位点可被乳糖阻抑蛋白相结合。l lacI ，它是一个独立的调节基因，编码乳糖阻抑蛋白。酶合成的阻遏（1）酶合成的

10、反馈阻遏作用（末端代谢物阻遏、产物阻遏作用） 酶催化作用的产物或代谢物途径的末端产物使该酶的生物合成受阻。引起反馈阻遏的物质，称为共阻遏物（辅阻遏物）。 组氨酸对组氨酸合成途径中的10种酶的生物合成均起反馈作用o 当细菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基中生长时，通常优先利用葡萄糖，而不利用乳糖。只有当葡萄糖耗净后，细菌经过一段停滞期，不久在乳糖的诱导下-半乳糖苷酶开始合成，细菌才能充分利用乳糖。这种现象过去称为葡萄糖效应。后来了解到这是由于葡萄糖降解物引起的，因此又称为降解物阻遏（catabolite repression）。诱导的定义在正常细胞中没有或只有很少量存在，但在酶诱导的过程中，由于诱导物

11、的作用而被大量合成的酶。活化：使用以前，必须接种于新鲜的斜面培养基上，在一定条件下进行培养，以恢复细胞的生命活动能力。扩大培养：增加发酵时的数量，经过一级至数级扩大培养。培养基称为种子培养基。培养基：培养基的营养成分（1）碳源（2）氮源（3）无机盐（4）生长因素pH值调节：“治标”、“治本”2、温度调节：热水升温、冷水降温3、溶解氧的调节控制：提高溶氧速率：通气量、氧的分压、气液接触时间和面积，培养液的性质。酶合成的调节机制：在正常情况下，酶产量受酶合成调节机制的控制，要提高酶产量必须打破这种调节控制。酶合成主要取决于转录水平的调节，原核生物中普遍公认的调节机制是操纵子理论。打破酶合成调节限制

12、的方法：一、通过条件控制提高酶产量：1、添加诱导物 ( 1 )酶的底物（2）酶作用底物的前体物质（3）酶的反应产物（4）酶的底物类似物或底物的修饰物2、降低阻遏物浓度3、通过发酵条件的控制4、添加产酶促进剂二、通过基因突变提高酶产量：1、自然选育2、诱变育种使诱导型变为组成型，使阻遏型变为去阻遏型三、其他酶催化一定化学反应的能力称酶活力活力单位：规定条件（最适条件）下，一定时间内催化完成一定化学反应量所需的酶量。 国际单位（U）:指在最适条件下，1分钟内催化1微摩尔(umol)底物的酶量，或是转化1微摩尔(umol)底物中的有关基团的酶量。 Katal：指在最适条件下，每秒钟催化1mol底物转

13、化所需的酶量。简称Kat酶的比活力：是指每mg蛋白所含的酶活力单位或每kg蛋白中所含的Kat数。比活力是表示酶制剂纯度的一个指标1、提取的主要方法： 大多数酶蛋白是属于球蛋白，因此，可用稀盐，稀碱或稀酸的水溶液进行抽提；抽提液的具体组成和抽提条件的选择取决于酶的溶解性 ，稳定性以及有利于切断酶与其它物质的连结。（1）盐溶液提取（2）酸溶液提取（3）碱溶液提取4）有机溶剂提取2、酶提取过程的注意事项（判断理解题）1、pH的选择 ：首先考虑酶的稳定性；其次应远离等电点；一般选择pH4-6为宜。2、盐的选择：大多数酶在低浓度的盐溶液中有较、大的溶解度，一般选择等渗盐溶液，如0.02-0.05 mol

14、/L的磷酸缓冲液或0.15 mol/L的NaCl等。3、温度的选择：一般控制在0-10 0C，如果酶比较稳定可以例外。4、抽提液用量：常采用材料量的1-5倍。二、酶分离纯化过程中： 在每一步都要测定3个数据：酶活力；比活力；体积。一、酶分离纯化方法的选择 目前酶的分离纯化方法都是根据酶与杂蛋白的性质差异而建立的，在选择分离纯化方法时，要考虑以下几个方面：1、首先对待纯化的酶的理化性质有比较全面的了解；2、以酶活力和比活力为标准，判断所选择的方法是否得当；3、严格控制操作条件，防止酶的变性失活。酶分离纯化方法的选择 性质 方法v 分子大小 透析、超滤、密度梯度离心、凝胶 、过滤v 溶解度 等电点

15、沉淀、盐析、有机溶剂沉淀v 电荷 电泳、离子交换层析v 吸附性质 吸附层析（羟基磷灰石层析、疏水作用层析）v 对配体分子的生物亲和力 亲和层析超过滤(Ultrafiltration)法：利用压力或离心力强行使溶质按大小形状的差异分开，将所需的酶分子被滤膜截留，而其它较小的分子随溶剂被压到膜的另一侧。分子筛：通过蛋白质的分子大小分离纯化的一种方法。将网孔状介质装于层析柱中，大分子蛋白质不进入孔中直接流出速度最快，中等大小蛋白质进入中等大小的孔，小分子物质进入所有孔速度最慢。 用速度差来分离纯化。分子筛是一种包含有精确和单一的微小孔洞的材料，可用于吸附气体或液体。足够小的分子可以通过孔道被吸附，而

16、更大的分子则不能。与一个普通筛子不同的是它在分子水平上进行操作。盐析的机理0蛋白质盐析是指加入轻金属盐溶液使其在水中的溶解度降低，从而达到变性的目的。不过，该变性是可逆的，只要向其中加入大量水，蛋白质还会溶解。第三章动力学酶催化反应动力学也称酶促反应动力学（kinetics of enzyme-catalyzed reactions），是研究酶促反应速度以及影响此速度的各种因素的科学。在研究酶的结构与功能的关系以及酶的作用机制时，需要酶促反应动力学提供相关的实验证据；为了找到最有利的反应条件从而提高酶催化反应的效率以及了解酶在代谢过程中的作用和某些药物的作用机制等，也需要我们掌握酶促反应动力学

17、的相关规律。因此，对于酶促反应动力学的研究既有重要的理论意义又具有相当的实践价值。酶的动力学研究包括哪些内容 ?酶促反应动力学以化学动力学为基础，通过对酶促反应速度的测定来讨论诸如底物浓度、抑制剂、温度、pH和激活剂等因素对酶促反应速度的影响。引起酶促反应速度随反应时间延长而降低的原因很多，如底物浓度的降低、产物浓度增加从而加速了逆反应的进行、产物对酶的抑制或激活作用以及随着反应时间的延长引起酶本身部分分子失活等等。因此在测定酶活力时，应测定酶促反应的初速度，从而避免上述各种复杂因素对反应速度的影响。由于反应初速度与酶量呈线性关系，因此可以用测定反应初速度的方法来测定相关制剂中酶的含量。Km值

18、就代表着反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。 由于抑制作用与变性作用从本质而言是不同的，因此与变性剂对酶的变性作用无选择性不同的是，抑制剂对酶的抑制作用是有选择性的，即一种抑制剂只能使某一种酶或对某一类酶产生抑制作用。变性：指在外界理化因素的影响下，蛋白质的次级键被打断，而肽键未断，蛋白质的空间结构遭到破坏，而一级结构未改变导致蛋白质的理化性质和生物学功能改变理化性质改变 1不对称性增加，粘稠度增加2易同化学试剂起反应3易被蛋白酶水解4功能减弱或丧失5往往会沉淀：蛋白质变性后往往会沉淀，但沉淀的蛋白质不一定变性根据抑制剂与酶的作用方式的区别以及抑制作用是否可逆，我们可以将抑制作用分为两大

19、类，即：不可逆的抑制作用和可逆的抑制作用。由于抑制剂与酶的必需基团以共价键的形式结合而引起酶活力降低或丧失，因此不能用透析、超滤等物理方法去除抑制剂而使酶复活，这种抑制作用是不可逆的，我们称之为不可逆抑制。此时被抑制的酶分子受到抑制剂对其不同程度的化学修饰，因此不可逆抑制从本质上来说就是酶的修饰抑制。专一性不可逆抑制剂 可以分为Ks型和Kat型两大类。a)Ks型不可逆抑制剂：具有与底物相类似的结构b)Kat型不可逆抑制剂：该类抑制剂不但具有与天然底物相类似的结构，而且抑制剂本身也是酶的底物，这类不可逆抑制剂的特点是专一性极高，因此也被称为自杀性底物（suicide substrate）。可逆的

20、抑制作用由于抑制剂与酶以非共价键的形式结合而引起酶活力降低或丧失，但是能用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而使酶复活，这种抑制作用是可逆的，我们称之为可逆抑制(reversible inhibition)。根据可逆抑制剂与底物的关系，我们将可逆抑制作用分为三种类型，它们分别是竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制。竞争性抑制(competitive inhibition) ：是最常见的一种可逆抑制作用。抑制剂(I)与底物(S)竞争酶(E)的同一结合部位，因此抑制剂的存在直接影响底物与酶的正常结合。这是由于酶的活性部位不能同时既与底物结合又与抑制剂结合，所以在底物和抑制剂之间会产生竞争，从而形成一

21、定的平衡关系。对于绝大多数竞争性抑制剂而言，其结构与底物结构十分类似，因此也能与酶的活性部位结合形成可逆的酶-抑制剂复合物EI，但酶-抑制剂复合物EI不能分解成产物P，导致相应的酶促反应速度下降。其抑制程度取决于底物和抑制剂的相对浓度，可以通过增加底物浓度的方法来解除这种抑制作用。这类抑制最典型的例子是丙二酸和戊二酸竞争与琥珀酸脱氢酶结合，但不能催化脱氢反应。非竞争性抑制(noncompetitive inhibition) ：这类抑制作用的特点是底物(S)和抑制剂(I)可以同时与酶(E)结合，两者之间不存在竞争关系。但是在酶与抑制剂结合后，还可以进一步与底物结合形成酶-底物-抑制剂复合物ES

22、I；酶与底物结合后，也可以进一步与抑制剂结合形成酶-底物-抑制剂复合物ESI。但是这种中间的三元复合物，即酶-底物-抑制剂复合物ESI不能进一步分解产生产物，因此相应的酶促反应速度下降。由于这类抑制剂与酶活性部位以外的基团相结合，因此其结构与底物结构并无相似之处，而且不能用增加底物浓度的方法来解除这种抑制作用，故称非竞争性抑制。这类抑制最典型的例子是亮氨酸是精氨酸酶的一种非竞争性抑制剂。还有某些重金属离子如Ag+、Cu2+、Hg2+、Pb2+等对酶的抑制作用也属于这一类。反竞争性抑制(uncompetitive inhibition) ：这类抑制作用的特点是只有在酶(E)与底物(S)结合后，才

23、能与抑制剂(I)结合，形成酶-底物-抑制剂复合物ESI，与非竞争性抑制相似，这种中间的三元复合物，即酶-底物-抑制剂复合物ESI不能进一步分解产生产物，因此相应的酶促反应速度下降。这种抑制作用在单底物反应中比较少见，而常见于多底物反应中。目前已经证明，肼类化合物对胃蛋白酶的抑制作用、氰化物对芳香硫酸酯酶的抑制作用、L-Phe和L-同型精氨酸等多种氨基酸对碱性磷酸酶的抑制作用都属于反竞争性抑制。鉴别可逆抑制作用和不可逆抑制作用，除了用透析、超滤和凝胶过滤等物理方法能否除去抑制剂来判断外，还可采用化学动力学的方法来区分。 图3-4 可逆抑制剂与不可逆抑制剂的区别（一）曲线1，无抑制剂；曲线2，不可

24、逆抑制剂；曲线3，可逆抑制剂在测定酶活力的系统中加入一定量的抑制剂，然后测定不同酶浓度条件下的酶促反应初速度，以酶促反应初速度对酶浓度作图。在测定酶活力的系统中不加抑制剂时，以酶促反应初速度对酶浓度作图得到如图3-4曲线1所示的一条通过原点的直线；当测定酶活力的系统中加入一定量的不可逆抑制剂时，由于抑制剂会使一定量的酶失活，因此只有加入的酶量大于不可逆抑制剂的量时，才表现出酶活力。以酶促反应初速度对酶浓度作图得到如图3-4曲线2所示的一条与曲线1平行的相交于横坐标正侧的直线，所以不可逆抑制剂的作用相当于把原点向右移动；当测定酶活力的系统中加入一定量的可逆抑制剂时，由于抑制剂的量是恒定的，因此以

25、酶促反应初速度对酶浓度作图得到如图3-4曲线3所示的一条通过原点，但斜率较低于曲线1的直线对于可逆抑制剂与酶结合后产生的抑制作用，可以根据米氏学说基本原理加以推导，来定量说明可逆抑制剂对酶促反应速度的影响，下面着重讨论三种类型可逆抑制作用的化学动力学。在竞争性抑制中，底物(S)或抑制剂(I)与酶(E)的结合都是可逆的，因此存在着如下的化学平衡式与抑制剂相对的是，凡是能提高酶活性的物质都称为激活剂(activator)，而激活剂中大部分是无机离子或简单的有机化合物。作为激活剂的金属离子主要包括K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Zn2+及Fe2+等离子，无机阴离子主要包括Cl-、Br-、I-、CN

26、-、PO4-等。如Mg2+可以作为多种激酶及合成酶的激活剂，Cl-可以作为唾液淀粉酶的激活剂。 在加入竞争性抑制剂后，Vmax不变，Km变大，KmKm，而且Km随抑制剂浓度I的增加而增加。抑制分数与抑制剂浓度I成正比，而与成反应物浓度S反比。双倒数作图所得直线相交于纵轴，这就是竞争性抑制作用的特点。第四章一、为什么要对酶进行固定化？1、稳定性差2、回收困难，一次使用3、产物的分离纯化困难固定化酶（Immobilized enzyme）：固定在一定载体上，在一定空间范围内起催化作用的酶优 点 固定化酶可以重复，使用效率高，成本低 极易将固定化酶与底物、产物分开； 在大多数情况下，能提高酶的稳定性

27、； 具有一定的机械强度可以在较长时间内进行反复分批反应和装柱连续反应； 酶反应过程能够加以控制； 产物溶液中没有酶的残留，简化了提纯工艺； 较游离酶更适合多酶反应； 可以增加产物的收率，提高产物的质量； 酶的使用效率提高，成本降低。缺 点 固定化时，酶活力有损失； 工厂初始投资大； 只能用于可溶性底物； 胞内酶必须经过酶的分离。吸附法、包埋法、结合法、交联法通过共价键使酶与载体结合的固定化方法。载体主要有：纤维素、琼脂糖凝胶、葡聚糖凝胶、甲壳质、氨基酸共聚物、甲基丙烯醇共聚物等。载体活化活化载体基团酶分子基团 交联法利用双功能试剂，在酶分子间或酶与载体间，或酶与惰性蛋白间进行交联反应，以制备固

28、定化酶的方法。交联试剂：戊二醛、己二胺、顺丁烯二酸酐、双偶氮苯等。方 法优 点缺 点吸附法制作条件温和、简便、成本低、载体再生、可反复使用结合力弱，对pH、离子强度、温度等因素敏感，酶易脱落，酶的装载容量较小共价法载体与偶联方法可选择性大；酶的结合力强，非常稳定偶联条件激烈，易引起酶失活；成本高，某些偶联试剂有一定毒性交联法可用的交联试剂多，技术简易，酶的结合力强，稳定性高交联条件激烈，机械性能差包埋法包埋材料、包埋方法可选余地大，固定化酶的使用面广，包埋条件温和仅可用于低分子量的底物，不适用于柱系统，常有扩散限制问题酶经过固定化后引起的性质改变，不外乎两种原因：一是酶本身的变化，二是受固定化

29、载体的物理或化学性质的影响。就载体物化性质和固定化过程影响而言，主要存在以下三种影响效应：. 分配效应 空间障碍效应 扩散限制效应1、分配效应 由于载体和底物的性质差异引起了微环境和宏观环境之间的性质不同。微环境是在固定化酶附近的局部环境，而将主体溶液称为宏观环境。由这种不同造成的底物、产物和各种效应物在两个环境之间的不同分配，被称为分配效应。 2、空间障碍效应 固定化之后，由于酶的空间自由度受到限制(因为载体的空隙太小，或者固定化方式与位置不当，给酶的活性部位造成了空间屏障)，使酶分子的活性基团不易于底物或效应物接触，影响酶分子的分子活性中心对底物的定位作用,所造成的对固定化酶的活力的影响效

30、应，被称为空间障碍效应3、扩散限制效应 酶固定化使生物催化反应从均相转化为多相，于是产生了扩散阻力： 1）、外扩散阻力是底物从宏观环境向酶颗粒表面传递过程中的一种扩散限制效应，它发生在反应之前，发生在固定化颗粒周围的液膜层。 它会使底物在固相酶周围形成浓度梯度，通过增加搅拌速度和底物流速的方法可以减少外扩散效应。 2）、内扩散阻力是指底物分子达到固相酶表面后传递到酶活性部位时的一种扩散阻力，它与催化反应同时进行。 载体小而弯曲的细孔是产生内扩散阻力的要原因。因此使用低分子量底物，小的粒径、载体孔尽可能大而直且互相连通，或仅仅将酶固定在载体表面都可以降低这种内扩散阻力。1.固定化对酶稳定性的影响

31、(1)固定化酶增加了酶的耐热性(2)固定化增加了酶对变性剂,抑制剂的抵抗能力(3)固定化减轻了蛋白酶的破坏作用(4)固定化可延长酶的操作和保存有效期 可能原因：固定化后酶与载体多点连接，可以防止酶伸展变性；酶活力的缓慢释放；抑制酶的自降解，酶分子之间相互作用的机会大大降低。在工业上半衰期超过一个月有应用价值影响固定化酶最适pH值的因素主要有两个：载体的带电性质、酶催化反应产物的性质。用带负电荷的载体制备固定化酶，其最适合pH值较游离酶偏高。用带正电荷一般催化反应的产物为酸性时，固定化酶的最适pH值要比游离酶最适pH值的高一些。 q 作用于低分子底物的酶，固定化前后的底物特异性没有明显变化。如：

32、氨基酰化酶、葡萄糖氧化酶、葡萄糖异构酶。q 可作用于大分子底物，又可作用于低分子底物的酶，固定化酶的底物特异性往往会发生变化。如：以羧甲基纤维素为载体经叠氮法制备的核糖核酸酶，当以核糖核酸为底物时，催化速度仅为游离酶的2%左右，而以环化鸟苷酸为底物时，催化速度可达游离酶的50%60%。v 固定化酶的表观米氏常数km随载体的带电性能变化。v 当酶结合于电中性载体时，由于扩散限制造成表观米氏常数km上升。v 若载体与底物带有相反电荷，固定化酶的表观米氏常数km低于游离酶的km。v 若载体与底物电荷相同时，就会造成固定化酶的表观米氏常数km显著增加。葡萄糖异构酶生产规模最大的固定化酶4、青霉素酰化酶

33、医药上广泛应用的固定化酶，用于制造各种半合成青霉素和头孢菌素。第五章，没得修饰通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变，从而改变酶的某些特征的功能的技术过程成为酶的分子修饰为什么要对酶分子进行修饰：天然酶具有高效而且高度专一的催化特性，并已广泛应用于各领域，但它们并非完美无缺1. 研究酶的结构与功能的关系。（50年代末）2. 人为改变天然酶的某些性质，扩大酶的应用 范围。（70年代末之后）3、提高酶的生物活性（酶活力）。4 降低酶的抗原性及稳定酶的微环境改变酶特性有两种主要的方法： 1)通过分子修饰的方法来改变已分离出来的天然酶的活性。 2)通过基因工程方法改变编码酶分子的基因而达到改造酶的目的

34、。定义：采用水溶性大分子与酶的侧链基团共价结合，使酶分子的空间构象发生改变，从而改变酶分子特性和功能的方法称为大分子结合修饰。Eg1:用MPEG修饰天冬酰氨酶大分子结合修饰的作用1、提高酶活力2、增强酶的稳定性降低或消除酶的抗原性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

35、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。乳糖是一种二糖，溶解度低，20/15%溶解，甜度低，以蔗糖10

36、0，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。纤维素酶的三种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蛋白质的特异性要求 1、R1和R2基团的性质： 胰凝乳蛋白酶仅能水解R1是酪氨酸、苯丙氨酸或色氨酸残基的侧链的肽键；胰蛋白酶仅能水解R1是

37、精氨酸或赖氨酸残基的侧链的肽键。 胃蛋白酶和羧肽酶对R2基团具有特异性要求，如R2是苯丙氨酸残基的侧链，那么这两种酶能以最高速度水解肽键2、氨基酸构型： 必须是L型的，天然蛋白质均属L型。3、底物分子大小： 对于胰凝乳蛋白酶和胰蛋白酶，底物分子大小不重要，如前述。4、X和Y性质：X、Y可以是-H、-OH，也可以继续衍生出去。（1）如果是肽链内切酶，在R1、R2能满足特异性要求的前提下，肽链就能裂开，显然X和Y必须继续衍生出去，内切酶活力才表现出最高。X、Y可以是氨基酸残基。（2）对于肽链端解酶的羧肽酶，要求底物中Y是一个-OH，其特异性对R2有严格要求。在X不是-H时，可表现高活力。（3）对于

38、肽链端解酶的氨肽酶，要求底物中X是一个-H，优先选择Y不是-OH，特异性表现在R1上。5、对肽键的要求： 大多数蛋白酶不仅限于水解肽键，尚能作用于酰胺（-NH2）、酯（-COOR）、硫羟酸酯（-COSR）和异羟污酸（-CONHOH） 胃蛋白酶和其它一些酸性蛋白酶对水解键有较高识别能力。如肽键脂键，即使R2满足要求也不能作为底物。辣根是过氧化氢酶最重要的一个来源。过氧化氢酶在植物细胞中以两种形式存在：。以可溶形式存在于细胞浆中以结合形式在细胞中与细胞壁或细胞器相结合1） 过氧化物酶是果蔬成熟和衰老的指标：如苹果气调贮藏中，过氧化物酶出现两个峰值，一个在呼吸转折（成熟），一个在衰老开始。（2） 过

39、氧化物酶的活力与果蔬产品，特别是非酸性蔬菜在保藏期间形成的不良风味有关。（3）过氧化氢酶属于最耐热的酶类，在果蔬加工中常被当作热处理是否充分的指标。 淀粉酶的主要应用是在面包的制作过程中，大量的文献资料表明，利用淀粉酶能够改善或控制面粉的处理品质和产品质量（如面包的体积、颜色、货架寿命）。 在焙烤食品中应用的酶制剂主要有淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖氧化酶、木聚糖酶、脂酶等，这些酶制剂的使用可以增大面包体积，改善面表皮色泽，改良面粉质量，延缓陈变，提高柔软度，延长保存期限。 -淀粉酶的来源来源：麦芽、真菌、细菌-淀粉酶 特征：作用机理相同，耐热性不同 淀粉酶作用：实验证明，在面包粉中添加一种从基因工程

40、改性细菌中得到-淀粉酶，对面包有独特的抗老化作用，能够保持面包在贮存时的新鲜度，比较各种淀粉酶与单甘酯的抗老化作用机理的研究显示，与真菌-淀粉酶相比，细菌麦芽糖-淀粉酶不仅能大大改进面包的抗老化作用，而且对面包瓤的弹性也有正面的影响，从而提高面包的可口性。 体积：在面包粉中添加适量的-淀粉酶，还可使面包体积较空白面包提高10%左右，这是因为烘烤面包时，-淀粉酶水解部分淀粉，生成糊精和糖，降低了面团粘度，导致面团膨胀率提高，焙烤后面包体积增大，面包心柔软度变好。 颜色：-淀粉酶在降解面团中的淀粉时有少量糖产生，有利于促进焙烤时糖和蛋白质的“美拉德反应”，形成褐色的“类黑色素”，使面包上色更好。1

41、.果葡糖浆： 是由葡萄糖异构酶催化葡萄糖异构化生成部分果糖而得到的葡萄糖与果糖的混合糖浆。2. 葡萄糖液的获得：果葡糖桨生产所使用的葡萄糖，一般是由淀粉经-淀粉酶液化，再经糖化酶糖化，所得葡萄糖通过层析等方法分离纯化，制成浓度为4045的精制葡萄糖液。 3. 果葡糖浆的获得： 将精制葡萄糖液调节pH为6.57.0，加入0.01mol/L的硫酸镁，在6070的温度条件下，由葡萄糖异构酶催化生成果葡糖浆。异构化率一般为42454. 注意： 钙离子对淀粉酶有保护作用，在淀粉液化时需要添加，但它对葡萄糖异构酶却有抑制作用，所以葡萄糖溶液需用层析等方法精制，以除去其中所含的钙离子。 钴镁离子是葡萄糖异构

42、酶的激活剂，所以葡萄糖液中需加入0.01molL左右的硫酸镁。而Co 2+的需要量极微量，一般自来水中已含有，故不必另外添加。若水中完全没有Co 2+的，则可加进微量的氯化钴。 葡萄糖异构酶的最适pH值，根据其来源不同而有所差别。一般放线菌产生的葡萄糖异构酶，其最适pH值在6.58.5的范围内。但在碱性范围内，葡萄糖容易分解而使糖浆的色泽加深，为此，生产时pH值一般控制在6.57.0。 葡萄糖转化为果糖的异构化反应是吸热反应。随着反应温度的升高，有利于果糖的生成。考虑到酶的稳定性，一般控制反应温度在6070果胶酶：浆榨汁前添加一定量果胶酶可以有效地分解果肉组织中的果胶物质，使果汁粘度降低，容易

43、榨汁、过滤，从而提高出汁率。解决问题-提高过滤速度和果汁澄清度单一酶：果胶酶处理破碎果实，可加速果汁过滤，促进澄清等，如将果胶酶应用于苹果酒生产中的榨汁工艺，可提高出汁率20%，澄清度可达90%以上。复合酶：复合酶系作用效果更加明显，如采用果胶酶和纤维素酶的复合酶系制取南瓜汁，可以大大提高南瓜的出汁率和南瓜汁的稳定性。并通过扫描电子显微镜观察南瓜果肉细胞的超微结构，显示出单一果胶酶制剂或纤维素酶制剂对南瓜果肉细胞壁的破坏作用远不如复合酶系。解决问题-色泽和风味的保护据报道，将热烫的李子通过打浆机后直接压榨，果汁产量很低，但在49静置6-12h后加入果胶水解酶后，产汁率可达86%，同时由于酶处理

44、生产出的果汁受力和热的作用小于未处理样，对色泽和风味均有很好的保护作用。实践证明，果胶酶的利用可以大大提高柠檬、桔子、李子、葡萄和草莓等果汁的产量，同时可提高产品的贮藏稳定性、色泽和风味。在果蔬制品的脱色方面也用到酶制剂处理。许多水果和蔬菜，如葡萄、桃、草莓、芹菜等都含有花青素。花青素是一类水溶性植物色素。其颜色随pH值的不同而改变，在光照和稍高的温度下，很快变为褐色，与金属离子反应则呈灰紫色。因此，含花青素的果蔬制品，如葡萄汁、草莓酱、桃子罐头、芹菜汁等，必须用花青素酶处理，使花青素水解成为无色的葡萄糖和配基，以保证产品质量。解决问题-蔬菜汁加工中的应用近年来，采用果胶酶和其他的酶（如纤维素

45、酶等）处理蔬菜，大大提高了蔬菜的出汁率，简化了工艺步骤，并且可制得透明澄清的蔬菜汁，再经过种种调配就可以制成品种繁多的饮料食品，如胡萝卜汁，南瓜汁，番茄汁，洋葱汁饮料等。经酶处理的果汁比较稳定，可防止混浊。酶在果蔬加工上的新用途9.2.1 增香、除异味9.2.2 提取果胶9.2.3 真空或加压渗酶法处理完整果蔬9.2.4 去除酚类化物9.2.5 提取蔬菜汁n 第八章 n 酶的特性酶法检测具有准确、快速、特异性和灵敏性强等特点，其中特异性这一特点使得酶法分析不需要物理分离就能辨别试样中被测组分，尤其适合食品这一复杂体系。目前酶在食品分析中的应用涉及食品组分的酶法测定、食品质量的酶法评价及食品卫生与安全检测等多个方面。n 酶的特性 酶法检测的特点催化效率高 快速、灵敏性强 专一性 特异性、准确 、范围广n 葡萄糖酶：葡萄糖氧化酶和己糖激酶n 己糖激酶 催化反应： 葡萄糖+AT