第十一章、酶制剂运城学院生命科学系
第十一章、酶制剂 运城学院生命科学系
酶的定义酶是一类具有专一性生物催化能力的蛋白质，也可以说是一种生物催化剂。一切生物的全部新陈代谢都是在各种酶的作用下进行的
酶是一类具有专一性生物催化 能力的蛋白质，也可以说是一种生 物催化剂。 一切生物的全部新陈代谢都是在 各种酶的作用下进行的。 一、酶的定义
青霉素酰化酶的三维结构图青霉素酰化酶的三维结构图Thethree-dimensional structureofpenicillinacylaseMOLSCRIPTrepresentationof theheterodimer.TheAchainisshown inred wrapped aroudtheBchain(blue)Duggleby,H.J.Nature,1995,(373):264-268)
青霉素酰化酶的三维结构图 The three-dimensional structure of penicillin acylase MOLSCRIPT representation of the heterodimer. The A chain is shown in red wrapped aroud the B chain (blue)。 （Duggleby, H.J. Nature, 1995, (373):264-268）
二、酶的共性与特点与其他催化剂的共性：用量少：效率高：反应前后质和量不变加速化学反应的速度，不改变反应的平衡点不能够触发热力学上不能进行的反应催化可逆反应的酶对正反应、逆反应都有催化作用降低反应的活化能都会出现中毒现象
◆1、与其他催化剂的共性： ◆用量少；效率高；反应前后质和量不变 ◆加速化学反应的速度，不改变反应的平衡点 ◆不能够触发热力学上不能进行的反应 ◆催化可逆反应的酶对正反应、逆反应都有催 化作用 ◆降低反应的活化能 ◆都会出现中毒现象 二、酶的共性与特点
2、酶的特点①条件温和：酶的催化反应一般都在温和的pH温度条件下进行。不需要高温、高压、强酸、强碱、高速搅拌等剧烈条件，对生产容器和设备材料的要求也比较低。②反应专一：酶的催化作用具有高度的专一性和选择性。一种酶只能作用于一种反应物，或一类化合物，或一定的化学键，或一种异构体，催化一定的化学反应并生成一定的产物，所以其反应选择性好、副产物少，便于产物提纯和工艺简化。③高效性能：酶的催化效率高，一般而言，促反应速度比一般的化学催化剂的催化反应高出107～1013倍
2、酶的特点 ①条件温和：酶的催化反应一般都在温和的pH、 温度条件下进行。不需要高温、高压、强酸、强碱、 高速搅拌等剧烈条件，对生产容器和设备材料的要 求也比较低。 ②反应专一：酶的催化作用具有高度的专一性和 选择性。一种酶只能作用于一种反应物，或一类化 合物，或一定的化学键，或一种异构体，催化一定 的化学反应并生成一定的产物，所以其反应选择性 好、副产物少，便于产物提纯和工艺简化。 ③高效性能：酶的催化效率高，一般而言，酶促 反应速度比一般的化学催化剂的催化反应高出l07～ l013倍
三、酶制剂在食品工业中的作用1：改进食品加工方法例如，甜酱和酱油生产以往一直沿用曲霉酿造法，如今酶法制甜酱和酱油可以大大缩短发酵时间，简化工艺。过去用化学方法生产葡萄糖，如今也采用了酶法生产技术，这不仅提高了葡萄糖的产率，而且极大地降低了能量消耗和原料损失。2.创立食品加工的新技术例如固定化技术以及应用这种技术可连续生产果葡糖浆、低乳糖甜味牛奶、L氨基酸等产品
三、酶制剂在食品工业中的作用 1．改进食品加工方法 例如，甜酱和酱油生产以往一直沿用曲霉酿 造法，如今酶法制甜酱和酱油可以大大缩短发 酵时间，简化工艺。过去用化学方法生产葡萄 糖，如今也采用了酶法生产技术，这不仅提高 了葡萄糖的产率，而且极大地降低了能量消耗 和原料损失。 2．创立食品加工的新技术 例如固定化酶技术以及应用这种技术可连续 生产果葡糖浆、低乳糖甜味牛奶、L_氨基 酸等产品
三、酶制剂在食品工业中的作用23.改善了食品加工条件酶法加工的生产条件相对比较温和，这样有利于保留产品的风味和营养价值，在果蔬加工方面尤其突出。4.提高食品的质量许多酶制剂可作为食品原料的品质改良剂，直接在食品中添加使用。如利用某些酶的特殊分解作用可消除有些原料中自身所带的异味或弥补传统加工产品的缺欠，使最终产品质量得到提高和改善5.酶法有助于降低食品加工成本许多酶的使用不仅避免了高温能耗问题，而且由于副产物减少使得生产工艺和操作条件得到简化和改善，从能源、原料以及设备等芳面降低了成本和投欠
3．改善了食品加工条件 酶法加工的生产条件相对比较温和，这样有利于 保留产品的风味和营养价值，在果蔬加工方面尤其 突出。 4．提高食品的质量 许多酶制剂可作为食品原料的品质改良剂，直接 在食品中添加使用。如利用某些酶的特殊分解作用 ，可消除有些原料中自身所带的异味或弥补传统加 工产品的缺欠，使最终产品质量得到提高和改善。 5．酶法有助于降低食品加工成本 许多酶的使用不仅避免了高温能耗问题，而且由 于副产物减少使得生产工艺和操作条件得到简化和 改善，从能源、原料以及设备等方面降低了成本和 投入。 三、酶制剂在食品工业中的作用2
酶制剂的开发利用来源>1.动植物来源的酶大多数生物都是有用酶的来源，但只有有限数量的植物和动物是经济的酶源，多数酶是从微生物获得的。植物和动物来源的酶一般是食品工业的重要用酶。植物来源的酶主要有：木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶、麦芽淀粉水解酶、大豆脂肪氧化酶等。动物酶来源的酶主要有：猪胰蛋白酶和胃脂肪酶等
➢1.动植物来源的酶： 大多数生物都是有用酶的来源，但只有有限数量的植物 和动物是经济的酶源，多数酶是从微生物获得的。植物和 动物来源的酶一般是食品工业的重要用酶。 植物来源的酶主要有： 木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶、麦芽淀 粉水解酶、大豆脂肪氧化酶等。 动物酶来源的酶主要有： 猪胰蛋白酶和胃脂肪酶等
2.微生物来源的酶：微生物是酶制剂的重要来源，这是因为微生物具备如下优势：1微生物繁殖速度快细菌在合适的条件下20～30min就可以繁殖一代，其生长速度为农作物的500倍，为家畜的1000倍。微生物种类繁多，酶的品种全在不同环境下生存的微生物有不同的代谢途径，可以产生适应不同环境的酶分子，如高温酶、中温酶和低温酶，耐高盐酶，耐酸、碱酶等
➢ 2.微生物来源的酶： 微生物是酶制剂的重要来源，这是因为微生物具备如下 优势： ① 微生物繁殖速度快 细菌在合适的条件下20～30 min就可以繁殖一代，其生 长速度为农作物的500倍，为家畜的l000倍。 ② 微生物种类繁多，酶的品种全 在不同环境下生存的微生物有不同的代谢途径，可以产 生适应不同环境的酶分子，如高温酶、中温酶和低温酶，耐 高盐酶，耐酸、碱酶等
微生物培养方法简单3微生物培养所用的原料大多为农副产品，来源丰富，机械化程度高，易于大批量生产。连续发酵生产可以提供经济有效的酶制剂产品。利用微生物可以生产一些极端酶由于酶在应用过程中常出现不稳定现象，尤其在高温、强酸、强碱和高渗等极端条件下更易失活，因此限制了酶在工业上的应用。利用嗜极菌生产的极端酶可克服这一缺陷。第一个极端酶嗜热DNA聚合酶已成功地应用于PCR技术
③ 微生物培养方法简单 微生物培养所用的原料大多为农副产品，来源丰富， 机械化程度高，易于大批量生产。连续发酵生产可以提供 经济有效的酶制剂产品。 ④ 利用微生物可以生产一些极端酶 由于酶在应用过程中常出现不稳定现象，尤其在高 温、强酸、强碱和高渗等极端条件下更易失活，因此限制 了酶在工业上的应用。利用嗜极菌生产的极端酶可克服这 一缺陷。第一个极端酶——嗜热DNA聚合酶已成功地应用于 PCR技术