2019食品酶学.ppt
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1、食品酶学食品酶学卫卫 敏敏 E-mail:wei_min80163 Tel:13783408554苹果、梨、土豆切开后为什么会褐变?苹果、梨、土豆切开后为什么会褐变?此类水果罐头加工时此类水果罐头加工时如何解决这个问题?如何解决这个问题?肉太老,嚼不烂,原因是什么?肉太老,嚼不烂,原因是什么?怎么办?怎么办?烤的面包又小又硬,还不好看,什么原因?烤的面包又小又硬,还不好看,什么原因?哦,明白了,还是加点哦,明白了,还是加点淀粉酶吧!淀粉酶吧!它是怎么生产出来的?它是怎么生产出来的?你注射过葡萄糖吗?你注射过葡萄糖吗?加酶洗衣粉?加酶洗衣粉?为什么要加酶?为什么要加酶?加了哪些酶?加了哪些酶?你
2、用过吗?你用过吗?添加了:添加了:脂肪酶、蛋白酶和淀粉酶!脂肪酶、蛋白酶和淀粉酶!参考教材参考教材1、食品酶学。郑宝东、食品酶学。郑宝东 主编。东南大学出版社,主编。东南大学出版社,20192、食品酶学。王璋、食品酶学。王璋 主编。中国轻工业出版社主编。中国轻工业出版社,19913、食食品品酶酶学学。何何国国庆庆,丁丁立立孝孝 主主编编。化化学学工工业业出出版版社,社,20194、食品酶学。刘欣。中国轻工业出版社,、食品酶学。刘欣。中国轻工业出版社,2019第第1章章 绪论绪论主要内容主要内容1.1 酶学研究简史酶学研究简史1.2 酶的一般特征酶的一般特征(重点)(重点)1.3 酶的分类和命名
3、酶的分类和命名1.4 酶学对食品科学的重要性酶学对食品科学的重要性(难点重点)(难点重点)什么是酶?酶酶是是生生物物体体产产生生的的一一类类具具有有生生物物催催化化活活性性的生物大分子的生物大分子。1.1 酶学研究简史酶学重要性酶学重要性化学化学医学医学生物生物工程工程生理学生理学微生微生物学物学生物生物化学化学酶酶轻工、化工轻工、化工食品、医药食品、医药能源、环保能源、环保1.1.1 1.1.1 人类利用酶的催化作用的历史悠长而久远人类利用酶的催化作用的历史悠长而久远 远远在在进进入入游游牧牧生生活活时时期期,人人类类已已开开始始利利用用动动物物的的胃液(含凝乳酶)来凝固牛乳胃液(含凝乳酶)
4、来凝固牛乳,制造干酪。,制造干酪。4000 4000年前就已掌握了用年前就已掌握了用麴和蘖酿酒麴和蘖酿酒技术。技术。在在周周朝朝(公公元元27002700多多年年前前),已已出出现现了了利利用用大大豆蛋白材料制酱豆蛋白材料制酱的传说。的传说。秦汉时期,人们已开始用秦汉时期,人们已开始用麦芽制作饴糖麦芽制作饴糖。人人们们还还利利用用粪粪便便使使兽兽皮皮脱脱毛毛,制制作作皮皮革革;用用胰脏软化皮革胰脏软化皮革,这些都属于酶的作用。,这些都属于酶的作用。约约25002500年年前前人人们们已已懂懂得得利利用用酒酒曲曲来来治治疗疗肠肠胃胃病病,用,用鸡内金(鸡胃膜)治疗消化不良鸡内金(鸡胃膜)治疗消化
5、不良。1.1.2 1.1.2 酶的发现与工业化生产酶的发现与工业化生产(1 1)18331833年年法法国国化化学学家家PayenPayen和和PersozPersoz从从麦麦芽芽汁汁提取物中首次发现了提取物中首次发现了淀粉酶淀粉酶。(2 2)到到1919世世纪纪中中期期,科科学学家家们们已已陆陆续续发发现现了了胃胃蛋蛋白酶、多酚氧化酶、过氧化物酶和转化酶白酶、多酚氧化酶、过氧化物酶和转化酶等。等。巴斯德主张:发酵和活细胞有关,酒精发酵是酵母细胞生活的结果。巴斯德巴斯德(1822-1895)微生物学的奠基人提出分子不对称性理论,开创了立体化学研究的途径。创立了发酵的生物学理论,低温消毒技术(巴
6、氏杀菌)免疫学-预防接种,研制出狂犬疫苗李比希认为:发酵及其他类似过程,是由于化学物质的作用,纯粹是化学过程。从1901年到1910年最早的十次诺贝尔化学奖获得者中,李比希的学生就有七位。李比希李比希 (18031873)德国化学家 化学教育改革家有机化学创始人农业化学之父(3)关于发酵本质的长期论战)关于发酵本质的长期论战(4)1897年年,毕毕希希纳纳两两兄兄弟弟(Eduard Buchner&Hans Buchner)成成功功的的从从酵酵母母细细胞胞分分离离出出具具有有发发酵酵作作用用的的物质,能使糖发酵。物质,能使糖发酵。这这说说明明巴巴斯斯德德和和李李比比希希的的两两种种观观点点实实
7、质质上上是是一一致致的的。生物化学就是在解决发酵本质的著名论战中产生的。生物化学就是在解决发酵本质的著名论战中产生的。Hans Buchner(1850-1902)德国细菌学家Eduard Buchner(1860-1917)1907年诺贝尔化学奖Enzyme的词源的词源1878年年,德德国国科科学学家家Kuhne首首先先提提出出用用以以表表示示未未统统一名称的已知的各种酵素一名称的已知的各种酵素enzyme。Enzyme本本身身的的意意思思是是“在在酵酵母母中中”,起起源源于于希希腊腊语,其中语,其中en表示表示“在之内在之内,zyme 表示酵母或酵素。表示酵母或酵素。1.1.3 酶催化的专
8、一性酶催化的专一性 1894年年,Fischer提提出出了了“锁锁和和钥钥匙匙”模模型型,成成功解释了酶的催化反应机制。功解释了酶的催化反应机制。1959年年,Koshland提提出出的的“诱诱导导契契合合”理理论论,以以解解释释酶酶的的催催化化理理论论和和专专一一性性,同同时时也也搞搞清清了了某某些些酶酶的催化活性与生理条件变化有关。的催化活性与生理条件变化有关。1.1.4 酶学的理论研究酶学的理论研究 1902年年Henri和和Brown各自独立提出了以下观点:各自独立提出了以下观点:在在固固定定酶酶浓浓度度的的条条件件下下,逐逐步步增增加加底底物物浓浓度度而而得得到到的的反反应应速速度度
9、底底物物浓浓度度的的饱饱和和类类型型曲曲线线是是由由于于形形成成酶酶底物中间络合物的结果。底物中间络合物的结果。1913年年,Michaelis和和Menten提提出出中中间间产产物物学学说说,推推导导出出酶酶促促反反应应动动力力学学方方程程,即即著著名名的的米米氏氏方方程程,定定量地描述酶的上述性质:量地描述酶的上述性质:V=VmaxS/Km+S V:反应速度:反应速度Km:米氏常数:米氏常数S:底物浓度:底物浓度20世世纪纪50年年代代起起,酶酶学学理理论论方方面面的的研研究究也也十十分分活活跃跃,在在蛋蛋白白质质(或或酶酶)的的生生物物合合成成理理论论方方面面获获得得了了许许多多突突破性
10、进展。破性进展。70年年代代初初实实现现了了DNA重重组组技技术术或或称称克克隆隆技技术术,极极大大地地推推动动着着食食品品科科学学与与工工程程的的发发展展,也也促促使使酶酶学学研研究究进进入新的发展阶段入新的发展阶段。近近20年来的研究发现:年来的研究发现:除除蛋蛋白白质质以以外外,核核糖糖核核酸酸(RNA)也也有有催催化化活性。活性。1.1.5 酶的纯化和固定化酶的纯化和固定化 1926年年美美国国人人Sumner首首先先从从刀刀豆豆中中获获得得了了不不负负载载任任何何其其他他催催化化剂剂的的脲脲酶酶蛋蛋白白质质结结晶晶,从从此此确确立立了了酶酶的的化化学学本本质质是是蛋蛋白白质质的的观观
11、点点,为为酶酶的的理理化化特特性性研研究究奠奠定定了基础。了基础。1930年年至至1936年年间间,制制取取了了胃胃蛋蛋白白酶酶、胰胰蛋蛋白白酶酶、胰胰凝凝乳乳蛋蛋白白酶酶和和羧羧肽肽酶酶A的的结结晶晶。至至此此人人们们已已经经获获取取了了上百种酶的结晶,另外还有超过上百种酶的结晶,另外还有超过600种酶被提取纯化。种酶被提取纯化。1953年年,德德国国科科学学家家Grubhofer和和Schleith 首首先先将将聚聚氮氮基基苯苯乙乙烯烯树树脂脂重重氮氮化化,将将淀淀粉粉酶酶、胃胃蛋蛋白白酶酶、羧羧肽肽酶酶和和核核糖糖核核酸酸酶酶结结合合,制制成成固固定定化化酶酶,有有效效地地进进行了酶的固
12、定化研究。行了酶的固定化研究。1971年年,出出现现了了固固定定化化菌菌体体技技术术,70年年代代后后期期人人们开始运用们开始运用固定化细胞固定化细胞技术生产胞外酶。技术生产胞外酶。80年年代代中中期期,固固定定化化原原生生质质体体技技术术则则被被用用于于生生产产胞胞内内酶酶,以以去去除除细细胞胞壁壁扩扩散散的的障障碍碍。酶酶固固定定化化技技术的发展也引起了食品、发酵工业一场大变革。术的发展也引起了食品、发酵工业一场大变革。目目前前为为止止,已已发发现现自自然然界界存存在在的的酶酶有有3000多多种种,但真正形成工业规模生产的只有几十种。但真正形成工业规模生产的只有几十种。1.1.6 酶工程的
13、发展酶工程的发展 酶酶工工程程就就是是将将酶酶或或者者微微生生物物细细胞胞,动动植植物物细细胞胞,细细胞胞器器等等在在一一定定的的生生物物反反应应装装置置中中,利利用用酶酶所所具具有有的的生生物物催催化化功功能能,借借助助工工程程手手段段将将相相应应的的原原料料转转化化成成有有用物质并应用于社会生活的一门用物质并应用于社会生活的一门科学技术科学技术。1969年年日日本本的的千千畑畑一一郎郎首首次次在在工工业业上上应应用用固固定定化化氨氨基基酰酰化化酶酶从从DL-氨氨基基酸酸生生产产L-氨氨基基酸酸后后,学学者者们们开开始始用用“酶酶工工程程”这这个个新新名名词词来来代代表表有有效效地地利利用用
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