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1、蛋白质与酶工程第一章第1页，此课件共60页哦 酶酶是是活活细细胞胞分分泌泌的的具具有有催催化化功功能能的的生生物物大大分分子子。按按它它的的化化学学本本质质分分为为蛋蛋白白质质类类酶酶（P酶酶）和和核核酸酸类类酶酶（Ribozyme，R-酶）酶）。第2页，此课件共60页哦酶工程及其内容酶工程及其内容酶工程酶工程(enzymeengineering)又称酶技术，又称酶技术，是酶制剂的大批量生产和应用的技术。它是是酶制剂的大批量生产和应用的技术。它是综合现代技术发展起来的一门应用性很强的综合现代技术发展起来的一门应用性很强的学科。学科。第3页，此课件共60页哦酶的分离提纯酶的分离提纯化学修饰，固定
2、化化学修饰，固定化人工酶的化学合成人工酶的化学合成酶源：微生物酶源：微生物动植物动植物工业：食品、工业：食品、纺织、制药、纺织、制药、畜牧业等畜牧业等化学与高分子技化学与高分子技术术研究与医学研究与医学第4页，此课件共60页哦酶与其他生物工程的关系酶与其他生物工程的关系近代生物近代生物工程工程酶工程酶工程基因工程基因工程细胞工程细胞工程发酵工程发酵工程蛋白质工程蛋白质工程第5页，此课件共60页哦目前世界上已经发现的酶目前世界上已经发现的酶目前已发现和鉴定的酶目前已发现和鉴定的酶大约有大约有2500多种，在工多种，在工业上有应用前景的业上有应用前景的50-60种，大规模生产和应用种，大规模生产和
3、应用的仅的仅16种，小批量生产种，小批量生产的也仅的也仅200来种。来种。第6页，此课件共60页哦酶在工业上应用受到限制的原因有两个方面：酶在工业上应用受到限制的原因有两个方面：（1）大多数酶在脱离生理环境后极不稳定，而酶在生大多数酶在脱离生理环境后极不稳定，而酶在生产和应用过程中的条件与生理环境差别很大；产和应用过程中的条件与生理环境差别很大；（2）分离纯化酶的技术复杂、繁锁，酶制剂成本高，价分离纯化酶的技术复杂、繁锁，酶制剂成本高，价格贵，不利于广泛应用。格贵，不利于广泛应用。根据酶工程研究和解决问题的手段不同，将其分根据酶工程研究和解决问题的手段不同，将其分为化学酶工程和生物学酶工程。为
4、化学酶工程和生物学酶工程。第7页，此课件共60页哦化学酶工程化学酶工程 被称初级酶工程（被称初级酶工程（primaryenzymeengineering），是酶学原理与化工技术相），是酶学原理与化工技术相结合的产物，它是指在一定的生物反应装结合的产物，它是指在一定的生物反应装置中利用酶的催化作用将相应的原料转为置中利用酶的催化作用将相应的原料转为有用物质的技术，它是在发酵工程上发展有用物质的技术，它是在发酵工程上发展起来的。它包括了以下几种酶：起来的。它包括了以下几种酶：第8页，此课件共60页哦自然酶自然酶是指从材料中提取制成酶制剂，应用于纺织、食品、制是指从材料中提取制成酶制剂，应用于纺织、
5、食品、制药、畜牧等行业的酶制剂的研究和应用，这类酶每年以药、畜牧等行业的酶制剂的研究和应用，这类酶每年以8%速度增长，主要是一些水解酶类如蛋白酶（速度增长，主要是一些水解酶类如蛋白酶（59%）、）、糖酶（糖酶（29%）。）。第9页，此课件共60页哦这类酶的特点这类酶的特点：A价格低，生产方式简单；价格低，生产方式简单；B应用不复杂，不需要辅因子参与，但产品种类少，应用不复杂，不需要辅因子参与，但产品种类少，应用范围窄。这类酶的应用有力地促进工业技术革新应用范围窄。这类酶的应用有力地促进工业技术革新和技术内容。如化学合成的可的松的价格为每克和技术内容。如化学合成的可的松的价格为每克200美元，改
6、用酶法合成每克仅美元，改用酶法合成每克仅36美分。如木瓜蛋白酶作为美分。如木瓜蛋白酶作为饼干松化剂、啤酒澄清等。饼干松化剂、啤酒澄清等。第10页，此课件共60页哦化学修饰酶化学修饰酶通过酶分子的化学修饰达到改构改性的目的，通过酶分子的化学修饰达到改构改性的目的，“生物大分生物大分子工程子工程”或对酶分子实行手术。或对酶分子实行手术。主要应用于理论研究和医药用酶。主要应用于理论研究和医药用酶。医学用酶医学用酶:A无免疫原性；无免疫原性；B半衰期长；半衰期长；C易于进入细胞。易于进入细胞。第11页，此课件共60页哦固定化酶固定化酶将酶分子通过吸附、交联、包将酶分子通过吸附、交联、包埋和共价键结合等
7、方法束缚于埋和共价键结合等方法束缚于某种特定的支持物上，而发挥某种特定的支持物上，而发挥酶的作用。并在此基础上发展酶的作用。并在此基础上发展为固定化细胞。酶和活细胞原为固定化细胞。酶和活细胞原生质体固定化，是酶工程的中生质体固定化，是酶工程的中心任务。已广泛应用于国民经心任务。已广泛应用于国民经济多个方面。具有强大的生命济多个方面。具有强大的生命力，在医药上尤为突出。力，在医药上尤为突出。第12页，此课件共60页哦人工合成酶人工合成酶依据酶的催化原理，模拟酶的催化能力，用依据酶的催化原理，模拟酶的催化能力，用化学合成法人工合成的催化剂。人工酶的制化学合成法人工合成的催化剂。人工酶的制备有两种，
8、即半合成法和全合成法。其中最备有两种，即半合成法和全合成法。其中最为突出的例子是抗体酶、酶分子印迹技术。为突出的例子是抗体酶、酶分子印迹技术。第13页，此课件共60页哦非水相催化非水相催化 酶不但在水中起催酶不但在水中起催化作用，而且能在化作用，而且能在有机溶剂中也起催有机溶剂中也起催化作用。化作用。第14页，此课件共60页哦生物酶工程生物酶工程指酶学原理和以指酶学原理和以基因工程为主的基因工程为主的现代分子生物学现代分子生物学技术的产物，又技术的产物，又称为高级酶工程。称为高级酶工程。第15页，此课件共60页哦新酶分子新酶分子基因蓝图基因蓝图新酶新酶突变酶突变酶克隆克隆酶酶蛋白质结构蛋白质结
9、构与功能与功能第16页，此课件共60页哦克隆酶：克隆酶：用基因工程技术大批量生产酶，目前已经克用基因工程技术大批量生产酶，目前已经克隆成功的酶基因有隆成功的酶基因有100多种，有的已应用于生产如尿多种，有的已应用于生产如尿激酶、链激酶、凝乳酶等。激酶、链激酶、凝乳酶等。突变酶：突变酶：修饰酶基因，产生遗传修饰酶。修饰酶基因，产生遗传修饰酶。新酶：新酶：设计新酶基因，合成自然界不曾有的新酶，主设计新酶基因，合成自然界不曾有的新酶，主要目的是创造新的优质酶，用于高价特殊药品和超自要目的是创造新的优质酶，用于高价特殊药品和超自然的生物制品的生产。然的生物制品的生产。第17页，此课件共60页哦酶工程任
10、务酶工程任务 酶制剂的分离纯化，大批量生产及新酶的开发。酶制剂的分离纯化，大批量生产及新酶的开发。酶和活细胞的固定化。酶和活细胞的固定化。酶生产中基因工程技术的应用。酶生产中基因工程技术的应用。酶分子的改造、化学修饰、产物应用及结构与功能的研酶分子的改造、化学修饰、产物应用及结构与功能的研究。究。酶应用性开发。酶应用性开发。酶反应器和传感器的研究。酶反应器和传感器的研究。酶的抑制剂与激活剂的研究与应用。酶的抑制剂与激活剂的研究与应用。模拟酶、合成酶、酶分子人工设计合成的研究。模拟酶、合成酶、酶分子人工设计合成的研究。抗体酶、酶非水相催化的研究与应用。抗体酶、酶非水相催化的研究与应用。第18页，
11、此课件共60页哦发展动态发展动态1、在新酶的开发方面：将注意分解高分子物质的酶及使低、在新酶的开发方面：将注意分解高分子物质的酶及使低分子有机物聚合、检测与分解有毒物质、综合利用的酶。分子有机物聚合、检测与分解有毒物质、综合利用的酶。2、利用基因工程技术开发新酶种和提高酶产量。、利用基因工程技术开发新酶种和提高酶产量。3、酶、活细胞及多酶体系的固定化及应用。、酶、活细胞及多酶体系的固定化及应用。4、用微生物、动植物细胞研究生物传感器。、用微生物、动植物细胞研究生物传感器。5、非水相催化、酶的化学修饰与分子改造、高效催、非水相催化、酶的化学修饰与分子改造、高效催化剂的人工合成。化剂的人工合成。第
12、19页，此课件共60页哦酶技术在食品工业中的应用酶技术在食品工业中的应用一、一、酶在淀粉加工中的应用酶在淀粉加工中的应用 应用于淀粉加工中的酶种类很多，如应用于淀粉加工中的酶种类很多，如-淀粉酶、淀粉酶、-淀粉酶、糖化酶、淀粉酶、糖化酶、葡萄糖异构酶、脱支酶、环糊精葡萄糖基转移酶等等。葡萄糖异构酶、脱支酶、环糊精葡萄糖基转移酶等等。（一）（一）葡萄糖的生产葡萄糖的生产 酸水解工艺缺点很多：酸水解工艺缺点很多：需用耐酸、耐压设备；需用耐酸、耐压设备；需用精制淀粉为原料；需用精制淀粉为原料；水解后需中和、色泽深，精制费用大；水解后需中和、色泽深，精制费用大；淀粉投料浓度低，仅淀粉投料浓度低，仅20
13、%20%；葡萄糖收率低，不超过葡萄糖收率低，不超过90%90%；水解时当水解时当DE值达到值达到80%80%，因逆聚，因逆聚合反应生成合反应生成 -键带苦味的龙胆二糖等低聚糖，要精制除苦；键带苦味的龙胆二糖等低聚糖，要精制除苦；久久贮后还因生成氧化甲基糠醛而转变为褐色。贮后还因生成氧化甲基糠醛而转变为褐色。第20页，此课件共60页哦 目前国内外普遍采用酶法生产葡萄糖。采用粗淀粉目前国内外普遍采用酶法生产葡萄糖。采用粗淀粉为原料，投料浓度可达为原料，投料浓度可达50%50%（干物质计），得率高达（干物质计），得率高达110%110%，因不需要中和等环节，杂质含量低，不需，因不需要中和等环节，杂质
14、含量低，不需精制直接喷雾干燥成葡萄糖粉。此法简要步骤是：精制直接喷雾干燥成葡萄糖粉。此法简要步骤是：以淀粉作成以淀粉作成30-40%30-40%粉浆，在粉浆，在pH66.5时加入时加入-淀粉酶，淀粉酶，90 C左右液化到碘反应消失，冷却到左右液化到碘反应消失，冷却到5560 C，在，在pH4.55.0时加入酶化酶，保温糖化时加入酶化酶，保温糖化48h左右，几乎全左右，几乎全部淀粉转化为葡萄糖，再经脱色浓缩，结晶或喷雾部淀粉转化为葡萄糖，再经脱色浓缩，结晶或喷雾干燥即为产品，干燥即为产品，DE值达值达98%以上。以上。目前世界上淀粉糖达目前世界上淀粉糖达10001000多万吨。多万吨。第21页，
15、此课件共60页哦（二）（二）高果糖浆的生产高果糖浆的生产 葡葡萄萄糖糖异异构构酶酶的的正正确确名名称称为为D-木木糖糖异异构构酶酶（EC5.3.1.5），它它能能将将D-木木糖糖、D-葡葡萄萄糖糖、D-木木碳碳糖糖等等醛醛糖糖异异构构化化为为酮酮糖糖，其其中中葡葡萄萄糖糖异异构构化化为为果果糖糖具具有有重重要要经经济济意意义义，所所以以也也被被称称为为葡葡萄萄糖糖异异构构酶酶。果果糖糖富富有有果果香香味味，其其甜甜度度为蔗糖的为蔗糖的120160%，为葡萄糖的，为葡萄糖的23倍。倍。第22页，此课件共60页哦 目前生产中采用固定化酶和固定化细胞。主要有：目前生产中采用固定化酶和固定化细胞。主要
16、有：采用壳聚糖吸附戊二醛交联及腊酸纤维包埋戊二醛交联等方采用壳聚糖吸附戊二醛交联及腊酸纤维包埋戊二醛交联等方法制备含酶固定化细胞（微生物）；法制备含酶固定化细胞（微生物）；采用采用EDAE-纤维素、纤维素、阴离子交换树脂、多孔氧化铝、多孔海土菜吸附制备固定阴离子交换树脂、多孔氧化铝、多孔海土菜吸附制备固定化酶，再将固定化酶或细胞装柱制成酶反应器，在化酶，再将固定化酶或细胞装柱制成酶反应器，在pH7.28.0流经含流经含Mg2+葡萄糖溶液。葡萄糖溶液。1kg固定化细胞可生产固定化细胞可生产20003000 kg高果糖（干物质）、高果糖（干物质）、1kg固定化酶可生产固定化酶可生产60008000
17、 kg高果糖。目前采用离子交换柱吸附果糖，高果糖。目前采用离子交换柱吸附果糖，可使其含量达可使其含量达90%90%以上。高果糖浆（以上。高果糖浆（HCSHCS）或称异构糖浆）或称异构糖浆广泛用于饮料、糕点、冷饮、罐头、蜜饯等食品。目前在广泛用于饮料、糕点、冷饮、罐头、蜜饯等食品。目前在国外约为国外约为500500万吨，占淀粉糖的万吨，占淀粉糖的1/21/2、占食用糖的、占食用糖的2/32/3。第23页，此课件共60页哦（三）（三）饴糖的生产饴糖的生产 饴糖具有独特风味，是食品工业的重要饴糖具有独特风味，是食品工业的重要原料。主要成分是麦芽糖和糊精。主要是用原料。主要成分是麦芽糖和糊精。主要是用
18、-淀粉酶和淀粉酶和-淀粉酶，由于小麦麸皮和麦芽淀粉酶，由于小麦麸皮和麦芽中含大量中含大量-淀粉酶，生产中用以代替淀粉酶，生产中用以代替-淀粉淀粉酶。酶。第24页，此课件共60页哦（四）（四）功能性低聚糖的开发功能性低聚糖的开发随着功能性食品开发热潮的涌现，功能性低聚糖的开随着功能性食品开发热潮的涌现，功能性低聚糖的开发也不断升温，目前已形成较大规模。发也不断升温，目前已形成较大规模。目前市场上已出售的功能性低聚糖主要有偶合糖、帕目前市场上已出售的功能性低聚糖主要有偶合糖、帕拉金糖、环状糊精、低聚果糖、低聚半乳糖、大豆低拉金糖、环状糊精、低聚果糖、低聚半乳糖、大豆低聚糖、乳糖低聚糖、低聚木糖、麦
19、芽低聚糖、异麦芽聚糖、乳糖低聚糖、低聚木糖、麦芽低聚糖、异麦芽低聚糖、二蔗酮糖、绵子糖、海藻糖等产品。低聚糖、二蔗酮糖、绵子糖、海藻糖等产品。第25页，此课件共60页哦目前主要采用糖基转移酶生产低聚糖（如下表）目前主要采用糖基转移酶生产低聚糖（如下表）低聚糖低聚糖 原料原料 所用酶所用酶低聚果糖低聚果糖乳蔗糖乳蔗糖木酮基蔗糖木酮基蔗糖帕拉金糖帕拉金糖偶合糖偶合糖异麦芽低聚糖异麦芽低聚糖龙胆低聚糖龙胆低聚糖半乳糖低聚糖半乳糖低聚糖蔗糖蔗糖蔗糖、乳糖蔗糖、乳糖蔗糖蔗糖.半乳糖半乳糖蔗糖蔗糖蔗糖、淀粉蔗糖、淀粉麦芽糖麦芽糖葡萄糖葡萄糖乳糖乳糖 -果糖基转移酶果糖基转移酶-果糖基转移酶果糖基转移酶-果
20、糖基转移酶果糖基转移酶-葡萄糖基转移酶葡萄糖基转移酶环环状状糊糊精精葡葡萄萄糖糖转转移移酶（酶（GTase）-葡葡萄萄糖糖苷苷酶酶（麦麦芽芽糖酶）糖酶）-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶-半乳糖半乳糖苷酶苷酶第26页，此课件共60页哦二、蛋白质相关酶的应用二、蛋白质相关酶的应用（一）（一）用于生产蛋白食品原料用于生产蛋白食品原料（1 1）甜味剂制造中的应用。如：）甜味剂制造中的应用。如：CbzCbzAspAspPhePheOMeOMeCbzCbzAspAspPhePheOMe OMe H HAspAspPhePheOMeOMe比蔗糖甜比蔗糖甜200200倍倍 固定化中性蛋白酶Pdc（巴碳）第27页，此课件
21、共60页哦(2)在动物产品加工的副产品中的应用在动物产品加工的副产品中的应用利利用用明明胶胶、干干酪酪素素、鱼鱼粉粉等等这这些些动动物物产产品品的的副副产产品品，经经调调浆浆后后用用蛋蛋白白酶酶水水解解，再再经经灭灭酶酶、脱脱色色、杀杀菌菌、真真空空浓浓缩缩和和喷喷雾雾干干燥燥等等可可以以制制得得水水解解蛋蛋白白粉粉，它它们们具具有有优优异异的的保保水水性性、乳乳化化性性、不不易易产产生生沉沉淀淀；有有良良好好的的抗抗氧氧化化性性，对对易易变变化化食食品品起起保保护护稳稳定定性性作作用用；有有良良好好表表面面活活性性、溶溶解解性性、润润滑滑性性，能能改改善善调调整整食食品品的的风风味味和和结结
22、构构品品质质；极极易易被被人人体体吸吸收收，改改善善人人体体多多种种功功能能，促促进进儿儿童童生生长长发发育育。作作为为添添加加剂剂在在火火腿腿、香香肠肠等等肉肉制制品品、果果奶奶饮饮料料、味味精精、保保健健食食品品、乳乳制制品品等等食食品品中中广广泛泛应应用。用。第28页，此课件共60页哦（3）在生产淀粉的副产品面筋蛋白中应用）在生产淀粉的副产品面筋蛋白中应用 面筋蛋白含有较多的疏水氨基酸，限制了其在食品面筋蛋白含有较多的疏水氨基酸，限制了其在食品中的应用，利用中性蛋白酶水解后乳化性、溶解性、起中的应用，利用中性蛋白酶水解后乳化性、溶解性、起泡性等功能特性大大提高，作为品质改良剂在面包、灌泡
23、性等功能特性大大提高，作为品质改良剂在面包、灌肠等食品生产中应用。除小麦面筋外，其它植物蛋白如肠等食品生产中应用。除小麦面筋外，其它植物蛋白如大豆蛋白、玉米蛋白等都可以通过酶处理方法来改善其大豆蛋白、玉米蛋白等都可以通过酶处理方法来改善其功能性。功能性。第29页，此课件共60页哦（4）在在动动物物血血、杂杂鱼鱼（虾虾）、碎碎肉肉加加工中应用工中应用 利用蛋白酶水解作用，从动物血、杂利用蛋白酶水解作用，从动物血、杂鱼、碎肉中提取蛋白质作为食品或饲鱼、碎肉中提取蛋白质作为食品或饲料，这是开发人类新食品蛋白的有效料，这是开发人类新食品蛋白的有效措施。措施。第30页，此课件共60页哦（5）在植物蛋白的
24、加工、改造中应用）在植物蛋白的加工、改造中应用 除了上述对面筋改造外，大豆蛋白加入蛋白酶处理以提除了上述对面筋改造外，大豆蛋白加入蛋白酶处理以提高其溶解性具有特别重要的意义。自从高其溶解性具有特别重要的意义。自从FDA认可大豆蛋白认可大豆蛋白可以减轻心脏病以来，其相关产品在国际市场明显增长，日可以减轻心脏病以来，其相关产品在国际市场明显增长，日本豆奶市场目前已超过本豆奶市场目前已超过10万吨。玉米蛋白是一种储存蛋白万吨。玉米蛋白是一种储存蛋白，在，在pH25之间溶解性差，当用胰蛋白酶处理后在同样的之间溶解性差，当用胰蛋白酶处理后在同样的pH条件下，溶解度可达条件下，溶解度可达3050%。第31
25、页，此课件共60页哦（二）（二）蛋白酶在改善食品质量中的应用蛋白酶在改善食品质量中的应用（1）肉类嫩化）肉类嫩化（2）饼干、糕点膨化）饼干、糕点膨化（3）转谷氨酰胺酶（）转谷氨酰胺酶（EC2.3.2.13）的应用）的应用 与与一一般般蛋蛋白白质质水水解解酶酶相相比比，转转谷谷氨氨酰酰胺胺酶酶在在蛋蛋白白质质加加工工中中具具有有显显著著特特点点，它它作作用用于于蛋蛋白白质质中中谷谷酰酰胺胺残残基基，通通过过转转酰酰胺胺作作用用，使使之之与与Lys残残基基结结合合，形形成成一一定定的的架架桥桥结结构构，从从而而提提高高蛋蛋白白质质的的凝凝胶胶性性能能。该该酶酶已已应应用用于于水产制品、乳制品、畜肉
26、制品等的加工。水产制品、乳制品、畜肉制品等的加工。(4)啤酒、饮料的澄清啤酒、饮料的澄清第32页，此课件共60页哦（三）（三）制备生物活性物质制备生物活性物质蛋白质在体内以氨基酸或肽的形式被吸收，近年来发蛋白质在体内以氨基酸或肽的形式被吸收，近年来发现小肽类（现小肽类（27个氨基酸）在吸收代谢中具有重要生个氨基酸）在吸收代谢中具有重要生理功能。活性肽（功能肽）目前认头的定义是对机体理功能。活性肽（功能肽）目前认头的定义是对机体构成一套高度自动化的物质。是沟通细胞间、血管间构成一套高度自动化的物质。是沟通细胞间、血管间联系的信使，为外分泌、内分泌、神经系统行使传递联系的信使，为外分泌、内分泌、神
27、经系统行使传递功能，从而使机体组成了高度严密的系统，促进生长功能，从而使机体组成了高度严密的系统，促进生长发育和繁殖的正常进行。发育和繁殖的正常进行。第33页，此课件共60页哦三、油脂加工的相关酶三、油脂加工的相关酶食用油脂市场规模约食用油脂市场规模约250万吨，其中特定的保健食品万吨，其中特定的保健食品所需的专用油脂制品市场呈发展趋势。所需的专用油脂制品市场呈发展趋势。1.构造油脂构造油脂 用用固固定定脂脂肪肪酶酶水水解解菜菜子子油油，利利用用脂脂肪肪酶酶的的脂脂化化交交换换反反应应以以及及脂脂化化合合成成反反应应中中，得得到到的的中中长长度度脂脂肪肪酸的改性油脂，都易于消化利用，统称为构造
28、油脂。酸的改性油脂，都易于消化利用，统称为构造油脂。第34页，此课件共60页哦2.生产功能性油脂生产功能性油脂采采用用酶酶法法生生产产一一些些功功能能性性油油脂脂取取得得了了较较大大进进展展，特特别别是是DHA等等高高度度不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸作作为为功功能能性性食食品品基基料料已已形形成成较较大大的的市市场场规规模模。酶酶法法生生产产DHA所所用用酶酶主主要要来来自自酵酵母母的的脂脂肪肪酸酸，通通过过对对其其进进行行选选择择性性水水解解，可可制制得得富富含含DHA的的甘甘油油脂脂，而而且且缩缩合合反反应应以以及及酰酰基基转转移移反反应应使使DHA含量达含量达50%以上的甘油脂。以上的甘油脂
29、。第35页，此课件共60页哦3.在油脂加工中酶的应用在油脂加工中酶的应用在植物油的抽提过程中常会用到一些复合酶，如果胶酶、半纤维在植物油的抽提过程中常会用到一些复合酶，如果胶酶、半纤维素酶、蛋白酶等来分解植物细胞壁成分，以便有效地抽提出其油素酶、蛋白酶等来分解植物细胞壁成分，以便有效地抽提出其油脂。脂。目前在油脂加工课题是如何降低反式脂肪酸的生成，提高有益目前在油脂加工课题是如何降低反式脂肪酸的生成，提高有益脂肪酸的利用性，应用酶研发油脂的健康功能。在这方面利用脂肪酸的利用性，应用酶研发油脂的健康功能。在这方面利用酶的非水相催化将有很大的发展。酶的非水相催化将有很大的发展。第36页，此课件共6
30、0页哦 4.其它方面的应用其它方面的应用（1）面粉改良）面粉改良 脂肪酶是一种天然、健康的面粉改良剂。脂肪酶是一种天然、健康的面粉改良剂。它能水解面粉中脂肪，产生甘油二脂和甘油它能水解面粉中脂肪，产生甘油二脂和甘油单脂，起到良好的乳化效果，提高面团的耐单脂，起到良好的乳化效果，提高面团的耐发酵能力，具有增筋增白双重作用。发酵能力，具有增筋增白双重作用。第37页，此课件共60页哦（2）手性化合物合成）手性化合物合成 利利用用脂脂肪肪酶酶的的立立体体、位位点点选选择择性性催催化化外外消消旋旋化化底底物物的的某某一一对对应应体体，从从而而获获得得所所需需的的手手性性化化合合物物。具具有有适适应应种种
31、类类多多、反反应应条条件件温温和和、专专一一性性强强和和副副产产物物少少等等优优点点。目目前前水水解解化化生生产产手手性性化化合合物物的的催催化化剂剂大大约约有有30%采采用用脂脂肪肪酶酶。脂脂酶酶和和脂脂肪肪酶酶在在有有机机相相中中催催化化脂脂类类的的合合成成，目目前前在在代代替替化化学学催催化化剂剂的的手手性性合合成成研研究究中发展极为迅速。中发展极为迅速。第38页，此课件共60页哦四、酶在乳制品工业中的应用四、酶在乳制品工业中的应用 乳乳制制品品加加工工中中酶酶的的应应用用主主要要有有以以下下几几方方面面：乳乳糖糖-分分解解乳乳糖糖；凝凝乳乳酶酶制制造造干干酪酪素素；溶溶菌菌酶酶杀杀菌消
32、毒；过氧化氢消毒等。菌消毒；过氧化氢消毒等。第39页，此课件共60页哦1.1.乳制品中乳糖的分解乳制品中乳糖的分解 牛牛奶奶中中乳乳糖糖含含量量约约为为4.5%。乳乳糖糖进进入入机机体体后后经经小小肠肠黏黏膜膜状状缘缘的的乳乳糖糖酶酶（EC3.2.1.23），-半半乳乳糖糖苷苷酶酶分分解解成成葡葡萄萄糖糖和和半半乳乳糖糖。如如缺缺乏乏乳乳糖糖酶酶乳乳糖糖不不能能分分解解为为单单糖糖，被被肠肠道道微微生生物物发发酵酵生生成成有有机机酸酸（乙乙、丙丙、丁丁酸酸等等）和和气气体体（CH4、H2、CO2等等），这这个个发发酵酵过过程程引引起起人人肠肠鸣鸣、腹腹痛痛、排排气气和和腹腹泻泻等等症症状状，统
33、统称称为为“乳乳糖糖不不耐耐症症”。乳乳糖糖缺缺乏乏是是一一个个广广泛泛的的世世界界问问题题。据据调调查查，亚亚洲洲人人75-100%、欧欧洲洲白白人人5-30%、非非洲洲人人90-100%、美美国国白白人人12%、黑黑人人70%、我我国国成成人人88.9%、儿儿童童87%。乳乳糖糖进进入入体体内内后后半半小小时时至至数数小小时时内内发发病病。因因此此，乳乳糖糖的的消消化化吸吸收收和和营营养养价价是是世世界界乳乳制制品品业业的的重重大大课课题题。在在乳乳制制品品工工业业中中广广泛泛应应用用乳乳糖酶糖酶。第40页，此课件共60页哦2、奶酪的生产、奶酪的生产牛乳中蛋白质含量占牛乳中蛋白质含量占93
34、.3%，其中酪蛋白，其中酪蛋白78%，酪蛋白包含，酪蛋白包含 s1-酪蛋白、酪蛋白、-酪蛋白以及酪蛋白以及-酪蛋白，它们的比例为酪蛋白，它们的比例为3：1：1。全世界生产牛奶约。全世界生产牛奶约1亿多吨，其中奶酪生产占牛奶生产总产量的亿多吨，其中奶酪生产占牛奶生产总产量的1/4。干酪的生产分为二。干酪的生产分为二步：第一步，用乳酸菌将牛奶发酵成酸奶；第二步，用凝乳蛋步：第一步，用乳酸菌将牛奶发酵成酸奶；第二步，用凝乳蛋白酶将可溶性白酶将可溶性-酪蛋白水解成不溶性酪蛋白水解成不溶性Para-酪蛋白和糖肽：酪蛋白和糖肽：凝乳酶位点凝乳酶位点NProHisLeuSerPheMetAlaIleProP
35、roC不溶性Para酪蛋白糖肽第41页，此课件共60页哦在在酸酸性性条条件件下下，加加入入微微量量Ca2+和和酶酶使使之之凝凝固固后后，再再经经切块、加热、压榨、熟化便制成干酪。切块、加热、压榨、熟化便制成干酪。凝乳酶来自于小牛皱胃（第凝乳酶来自于小牛皱胃（第4胃），为此全世界每年宰杀胃），为此全世界每年宰杀4000多万头小公牛。酶源不足，价格贵。现在将其酶基因克多万头小公牛。酶源不足，价格贵。现在将其酶基因克隆到大肠杆菌中，由大肠杆菌生产所代替。使该酶成为仅次隆到大肠杆菌中，由大肠杆菌生产所代替。使该酶成为仅次于淀粉酶的大商品酶。于淀粉酶的大商品酶。第42页，此课件共60页哦3、乳品加工中的
36、其它酶的应用乳品加工中的其它酶的应用溶菌酶（胞壁质酶）溶菌酶（胞壁质酶）,加入鲜奶中增加人体的加入鲜奶中增加人体的抗菌能力，防止肠道感染。抗菌能力，防止肠道感染。H2O2酶用以除去酶用以除去牛奶中多余的牛奶中多余的H2O2，以达牛奶消毒。，以达牛奶消毒。SOD用用于乳清的脱色；巯基氧化酶用于去除乳制品于乳清的脱色；巯基氧化酶用于去除乳制品超高温杀菌而产生的糊味；脂肪酶用于乳制超高温杀菌而产生的糊味；脂肪酶用于乳制品增香。品增香。第43页，此课件共60页哦五、五、面粉烘烤加工中酶的应用面粉烘烤加工中酶的应用 酶酶在在烘烘烤烤食食品品方方面面的的应应用用可可以以增增大大面面包包体体积积、改改善善表
37、表皮皮色色泽泽、改良面粉质量、延缓陈变、提高柔软度、延长保存期限。改良面粉质量、延缓陈变、提高柔软度、延长保存期限。1在在国国外外向向面面粉粉中中添添加加0.1%的的淀淀粉粉酶酶，能能提提高高产产品品品品质质，因因此此常以面粉中淀粉酶活力作为面粉质量指标之一。常以面粉中淀粉酶活力作为面粉质量指标之一。2制作面包时，加入蛋白酶，使面团易于延伸，以加速成熟。制作面包时，加入蛋白酶，使面团易于延伸，以加速成熟。3 3、在生产蛋糕过程中，蛋液为主要原料，要求具有良好的乳化性和持、在生产蛋糕过程中，蛋液为主要原料，要求具有良好的乳化性和持泡性，通过加入蛋白酶，可以得到良好的效果。泡性，通过加入蛋白酶，可
38、以得到良好的效果。第44页，此课件共60页哦4脂脂肪肪氧氧化化酶酶添添加加于于面面粉粉中中可可以以使使面面粉粉中中的的不不饱饱和和脂脂肪肪酸酸氧氧化化，同同时时胡胡萝萝卜卜素素发发生生共共轭轭氧氧化化作作用用而而将将面面粉漂白。粉漂白。5乳乳糖糖酶酶加加入入到到脱脱脂脂奶奶粉粉的的面面包包制制作作中中，乳乳糖糖生生产产发发酵酵粉，促进酵母发酵，改善面包色泽。粉，促进酵母发酵，改善面包色泽。6小小麦麦和和黑黑麦麦面面粉粉中中存存在在一一定定数数量量戊戊聚聚糖糖妨妨碍碍胶胶原原蛋蛋白白形形成成面面包包的的结结构构，采采用用半半纤纤维维素素酶酶分分解解戊戊聚聚糖糖，从而起到提高胶原蛋白的粘弹性作用。
39、从而起到提高胶原蛋白的粘弹性作用。7加入蔗糖酶，可以防止糕点中蔗糖析出。加入蔗糖酶，可以防止糕点中蔗糖析出。面包制作过程中还常用半纤维素酶与淀粉酶混合使用起到良面包制作过程中还常用半纤维素酶与淀粉酶混合使用起到良好的效果。好的效果。第45页，此课件共60页哦六、酶在酒类酿造中的应用六、酶在酒类酿造中的应用1 1、啤酒以大麦芽为原料。在工艺中常加入、啤酒以大麦芽为原料。在工艺中常加入-淀粉酶、淀粉酶、-淀粉淀粉酶、脱支酶、蛋白酶、酶、脱支酶、蛋白酶、-葡聚糖酶以处理原料，解决啤酒发酵中葡聚糖酶以处理原料，解决啤酒发酵中酶活不足问题。酶活不足问题。2 2、啤酒澄清、啤酒澄清3 3、啤酒发酵初期酵母
40、在发酵液中生成啤酒发酵初期酵母在发酵液中生成-乙酰乳酸，它又会转变成双乙酰乳酸，它又会转变成双乙酰影响风味，双乙酰又可转变为无色无臭的乙酰甲基甲醇。在发酵初乙酰影响风味，双乙酰又可转变为无色无臭的乙酰甲基甲醇。在发酵初期加入期加入-乙酰乳酸脱羧酶加速乙酰乳酸脱羧酶加速-乙酰乳酸转变为乙酰甲基甲醇，大乙酰乳酸转变为乙酰甲基甲醇，大大缩短成熟时间。大缩短成熟时间。4.4.糖糖化化酶酶代代替替麸麸曲曲，用用于于制制造造白白酒酒、黄黄酒酒、酒酒精精，可可以以提提高高出出酒率，节省粮食，简化设备。酒率，节省粮食，简化设备。5.5.果胶酶、酸性蛋白酶、淀粉酶用于制造果酒，改善果实的压榨果胶酶、酸性蛋白酶、
41、淀粉酶用于制造果酒，改善果实的压榨过程，使果酒澄清。过程，使果酒澄清。第46页，此课件共60页哦七、酶在饮料工业中的应用七、酶在饮料工业中的应用1.1.在在果果汁汁制制造造中中，压压榨榨时时加加入入果果胶胶、纤纤维维素素酶酶和和半半纤纤维维素素酶酶能能起起到到破破坏坏植植物物组组织织、提提高高榨榨汁汁效效率率、缩缩短短榨榨汁汁时时间间、提提高高榨榨汁汁得得率率等等。在在榨榨汁汁中中加加入入果果胶胶酶酶水水解解果果胶胶，能能防防止止混混浊浊、缩缩短短过过滤滤时时间间，有有时时也也添添加加淀淀粉粉酶酶防防止止淀淀粉粉对过滤的影响，以提高透明度。对过滤的影响，以提高透明度。2柑橘类果汁中因含有柚皮苷
42、，加入柚皮苷柑橘类果汁中因含有柚皮苷，加入柚皮苷酶来降解它从而达到脱苦的效果。酶来降解它从而达到脱苦的效果。第47页，此课件共60页哦3目前茶饮料市场呈现不断上升的趋势，在茶的保藏过程中，其成分目前茶饮料市场呈现不断上升的趋势，在茶的保藏过程中，其成分咖啡因与聚合型儿茶酚会形成复合物，从而导致沉淀产生。采用加入单咖啡因与聚合型儿茶酚会形成复合物，从而导致沉淀产生。采用加入单宁酶来降解儿茶酚为没食子酸，得以解决沉淀问题。宁酶来降解儿茶酚为没食子酸，得以解决沉淀问题。4.开发豆奶及大豆食品市场最大的问题是产品的豆腥味，含有开发豆奶及大豆食品市场最大的问题是产品的豆腥味，含有-环糊环糊精的环状糊精葡
43、萄糖转移酶（精的环状糊精葡萄糖转移酶（CGTase）可以除去豆奶中的豆腥味。）可以除去豆奶中的豆腥味。异黄酮的糖苷配基若使用异黄酮的糖苷配基若使用-葡萄糖苷酶处理可以提高葡萄糖苷酶处理可以提高3倍，并可促倍，并可促进其在体内的吸收。进其在体内的吸收。5其它其它 使使用用咖咖啡啡饮饮料料的的半半乳乳甘甘露露聚聚糖糖酶酶、用用于于红红茶茶饮饮料料的的单单宁宁酶酶、防防止止苹苹果汁及桃汁褐变的绿茶酸脂酶等均在开发中。果汁及桃汁褐变的绿茶酸脂酶等均在开发中。第48页，此课件共60页哦八、八、酶在食品保鲜和贮藏中的应用酶在食品保鲜和贮藏中的应用1.1.食品除氧保鲜食品除氧保鲜氧氧气气是是影影响响食食品品
44、质质量量的的因因素素之之一一。除除氧氧问问题题一一般般采采用用葡葡萄萄糖氧化酶（糖氧化酶（EC 1.1.3.4）和过氧化氢酶：）和过氧化氢酶：H2O2酶酶H2OC6H12O6 +O2C6H12O7 +H2O2第49页，此课件共60页哦2.蛋类食品脱糖蛋类食品脱糖蛋白中含有蛋白中含有0.50.6%葡萄糖，它与蛋白质反葡萄糖，它与蛋白质反应生成小黑点，并影响其溶解性，因此必需应生成小黑点，并影响其溶解性，因此必需脱糖。将适量葡萄糖氧化酶加到蛋白液或全脱糖。将适量葡萄糖氧化酶加到蛋白液或全蛋液中，通入适量氧气，使葡萄糖完全氧化，蛋液中，通入适量氧气，使葡萄糖完全氧化，从而保持蛋制品的色泽和溶解性。从
45、而保持蛋制品的色泽和溶解性。第50页，此课件共60页哦3.酶法灭菌保鲜酶法灭菌保鲜微生物污染会引起食品变质、腐败，灭菌方法很多，如添加防微生物污染会引起食品变质、腐败，灭菌方法很多，如添加防腐剂、加热等。但这些方法可能引起食品品质的改变，防腐剂腐剂、加热等。但这些方法可能引起食品品质的改变，防腐剂可能给人体健康带来不良影响。采用溶菌酶，不但效果好，而可能给人体健康带来不良影响。采用溶菌酶，不但效果好，而且不存在食品安全问题。溶菌酶（且不存在食品安全问题。溶菌酶（Losozyme，EC3.2.1.17）已广泛）已广泛应用于干酪、水产品、啤酒、清酒、鲜奶、奶油、生面条等食品中。应用于干酪、水产品、
46、啤酒、清酒、鲜奶、奶油、生面条等食品中。第51页，此课件共60页哦九、酶在食品添加剂生产中的应用 食品添加剂按功能不同而分为酸味剂、增味剂、甜味剂、乳化剂、增稠剂、强化剂等，酶作为安全、高效的生物催化剂，在食品添加剂的生产中已较为广泛应用。1、酸味剂生产中的应用（1）乳酸生产 第52页，此课件共60页哦L-乳酸：丙酮酸+NADH+H+L-乳酸+NAD+D-乳酸生产：丙酮酸NADHH D乳酸 NAD L2氯丙酸H2O 肌肉中乳酸为D型，而酸奶中为D和L等混合外消旋型。（2）苹果酸的生产 延胡索酸H2O L苹果酸LLDHDLDHL2氯卤代酸脱卤酶D乳酸固定化延胡索酸酶第53页，此课件共60页哦1
47、1增味剂的生产中增味剂的生产中 增味剂又称鲜味剂，已知有增味剂又称鲜味剂，已知有4040多种，如味精、肌苷多种，如味精、肌苷酸钠等。酶在食品增味剂生产中主要用于氨基酸和呈酸钠等。酶在食品增味剂生产中主要用于氨基酸和呈味核苷酸的生产。味核苷酸的生产。（1 1）呈味）呈味L-Aa酶法生产酶法生产氨基酸类增味剂是当今世界用量最大、最广的一种食物增味剂。我氨基酸类增味剂是当今世界用量最大、最广的一种食物增味剂。我国许可使用的只有国许可使用的只有L-GluNa的一种，国际上一些国家许可的还有的一种，国际上一些国家许可的还有L-Glu、L-Glu铵、钾、钙及铵、钾、钙及L-Asp钠。通过酶法或固定化酶生产
48、钠。通过酶法或固定化酶生产L-Ala增味剂的主要有：蛋白酶水解蛋白质生成增味剂的主要有：蛋白酶水解蛋白质生成L-Ala，再分离鲜味，再分离鲜味Aa；Glu脱氢酶催化脱氢酶催化AKG加氨还原生成加氨还原生成L-Glu；转氨酶催化；转氨酶催化-酮酸与酮酸与Aa转氨反应生成转氨反应生成L-Glu；L-Glu合成酶催化合成酶催化AKG与与Gln反应生成反应生成L-Gln；Asp酶催化延胡索酸氨基化生成酶催化延胡索酸氨基化生成L-Asp。第54页，此课件共60页哦（2 2）呈味核苷酸的酶法生产）呈味核苷酸的酶法生产主要有主要有GMP和肌苷酸。以和肌苷酸。以RNA为底物，在为底物，在5-P-二脂酶催二脂酶
49、催化下生成化下生成4种核苷酸混合物。由种核苷酸混合物。由AMP脱氨酶催化脱氨酶催化AMP脱氨，脱氨，生成肌苷酸（生成肌苷酸（IMP）等。）等。3.3.甜味剂生产中应用甜味剂生产中应用（1 1）天冬肽生产如前所述。）天冬肽生产如前所述。（2 2）葡萄糖转移酶生产帕拉金糖。）葡萄糖转移酶生产帕拉金糖。其反应为：其反应为：2-D-吡喃葡萄糖苷蔗糖吡喃葡萄糖苷蔗糖-1，2，吡喃果糖，吡喃果糖葡萄糖苷转移酶葡萄糖苷转移酶2-D-吡喃葡萄糖苷吡喃葡萄糖苷-1，6呋喃果糖（帕拉金糖）呋喃果糖（帕拉金糖）第55页，此课件共60页哦（3）果聚糖蔗糖酶生产低聚果糖果聚糖蔗糖酶生产低聚果糖低聚果糖是指在蔗糖的糖基上
50、结合低聚果糖是指在蔗糖的糖基上结合12个果糖分子而形成的非还原个果糖分子而形成的非还原糖，它存在于洋葱、香蕉等果蔬中。含量低。其甜度约为蔗糖糖，它存在于洋葱、香蕉等果蔬中。含量低。其甜度约为蔗糖的的60%。5560%蔗糖溶液蔗糖溶液 （4）-葡萄糖醛酸苷酶生产葡萄糖醛酸甘草皂甙葡萄糖醛酸苷酶生产葡萄糖醛酸甘草皂甙-葡葡萄萄糖糖醛醛酸酸苷苷酶酶（EC 3.2.1.31）是是一一种种催催化化-葡葡萄萄糖糖醛醛酸酸苷苷水水解解，释放出释放出-葡萄糖醛酸的水解酶。葡萄糖醛酸的水解酶。甘草皂甙是一种三萜皂甙，由甘草皂甙元与甘草皂甙是一种三萜皂甙，由甘草皂甙元与2分子的以分子的以-1，4糖苷键糖苷键连接的