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1、关于食品工业中应用的酶酯酶多酚第1页，此课件共104页哦6.3.1酯酯酶酶的定的定义义、来源及分、来源及分类类 RORH2O RHROH 酯酯 酸醇酸醇甘油三甘油三酯酯H2O甘油二甘油二酯酯（或甘油一（或甘油一酯酯 脂脂 或甘油）脂肪酸或甘油）脂肪酸酯酶和脂酶同义吗？酯酶和脂酶同义吗？酶？酶？酶？酶6.3酯酯酶酶第2页，此课件共104页哦酯酶酯酶（esterase）是催化酯类中酯键裂解的酶类，反应可逆。是催化酯类中酯键裂解的酶类，反应可逆。水解时水解时，产物为酸和醇类；，产物为酸和醇类；合成时合成时，把酸的羟基与醇，把酸的羟基与醇的醇羟基缩合并脱水，产物为酯类及其它香味物质。的醇羟基缩合并脱水
2、，产物为酯类及其它香味物质。RORH2O ROHROH 酯酯 酸酸 醇醇第3页，此课件共104页哦脂脂酶酶(Lipase，EC 3.1.1.3)又叫甘油又叫甘油酯酯水解水解酶酶、脂、脂酶酶，是，是酯酯酶酶中的一中的一类类，催化甘油三，催化甘油三酯酯水解生成甘油二水解生成甘油二酯酯或甘或甘油一油一酯酯或甘油。或甘油。第4页，此课件共104页哦酯酶分布和来源酯酶分布和来源酯酶广泛分布于植物、动物和微生物中酯酶广泛分布于植物、动物和微生物中动物胰脏酯酶和微生物酯酶是酯酶的主要动物胰脏酯酶和微生物酯酶是酯酶的主要来源。主要是来源。主要是真菌，真菌，12属属233种。其次种。其次是细菌。是细菌。酯酶作为
3、生物催化剂已经实现商品化，在食品、医药、化酯酶作为生物催化剂已经实现商品化，在食品、医药、化工等领域起着越来越重要的作用。工等领域起着越来越重要的作用。羧酸酯水解酶、脂肪酶、磷酸酯水解酶应用最广羧酸酯水解酶、脂肪酶、磷酸酯水解酶应用最广第5页，此课件共104页哦羧基酯类羧基酯类（E.C.3.1.1）磷酸单酯磷酸单酯（E.C.3.1.3）磷酸二酯磷酸二酯（E.C.3.1.4）三磷酸单酯三磷酸单酯（E.C.3.1.5）硫酸酯硫酸酯（E.C.3.1.6）硫酯硫酯（E.C.3.1.6）动物源性酯酶动物源性酯酶反反应应性性质质 类类酯酯酶酶的分的分类类（E.C.3.1）来来源源分分类类植物源性酯酶植物源
4、性酯酶微生物源性酯酶微生物源性酯酶对对有有机机磷磷化化合合物物作作用用A类类B类类C类类第6页，此课件共104页哦非特异性酶非特异性酶如如羧酸酯水解酶羧酸酯水解酶作为以脂肪族和芳香族醇的羧酸酯为作为以脂肪族和芳香族醇的羧酸酯为底物的酶可以作用于乙酸乙酯、丁酸乙酯、甘油三丁底物的酶可以作用于乙酸乙酯、丁酸乙酯、甘油三丁酸酯、乙酸苯酯；酸酯、乙酸苯酯；再如，再如，乙酸酯水解酶乙酸酯水解酶是以乙酸酯为底物的酶可以作是以乙酸酯为底物的酶可以作用于乙酸乙酯和乙酸苯酯。用于乙酸乙酯和乙酸苯酯。另外，依据酶对底物的特性，分为另外，依据酶对底物的特性，分为非特异非特异性性和和特异性特异性总称本酯水解酶。总称本
5、酯水解酶。第7页，此课件共104页哦特异性酯酶特异性酯酶分为醇特异性和酸特异性分为醇特异性和酸特异性醇可以是一元醇或多元醇、脂肪族醇或芳香族醇；醇可以是一元醇或多元醇、脂肪族醇或芳香族醇；酸可以是有机酸或无机酸。如羧酸酯水解酶中有磷脂酶、酸可以是有机酸或无机酸。如羧酸酯水解酶中有磷脂酶、叶绿素酶、乙酰胆碱酯酶、果胶酯酶等。叶绿素酶、乙酰胆碱酯酶、果胶酯酶等。第8页，此课件共104页哦6.3.2.1 酯化作用中酯酶的催化特性酯化作用中酯酶的催化特性非极性溶剂非极性溶剂适合于酯化合成，控制酯化系统中的适合于酯化合成，控制酯化系统中的水含量水含量，有利于向合成方向进行，同时，维持微量的水也是促进酶有
6、利于向合成方向进行，同时，维持微量的水也是促进酶活性的条件之一，在绝对无水的条件下合成反应一般也无活性的条件之一，在绝对无水的条件下合成反应一般也无法进行。法进行。及时及时移出反应产物移出反应产物可促进酯化反应继续进行。可促进酯化反应继续进行。6.3.2酯酶的催化特性酯酶的催化特性第9页，此课件共104页哦6.3.2.2脂酶的催化特性脂酶的催化特性脂酶的天然底物是脂酶的天然底物是不溶于水的，脂酶不溶于水的，脂酶作为水解酶能作用作为水解酶能作用于于乳化乳化的脂肪球，的脂肪球，脂肪和水之间的界脂肪和水之间的界面是酶作用的部位。面是酶作用的部位。100ml甘油三油酸酯乳状液中界面面积1052胰脂酶作
7、用于不溶解的甘油三酯时，胰脂酶作用于不溶解的甘油三酯时，酶活力和乳化液界面面积的关系酶活力和乳化液界面面积的关系B甘油三丁酯甘油三丁酯O甘油三油酸酯甘油三油酸酯第10页，此课件共104页哦酶反应速度是酶反应速度是酶酶底物络合物底物络合物浓度的函数浓度的函数在脂酶反应体系中，酶底物络合物的生成是由于酶吸在脂酶反应体系中，酶底物络合物的生成是由于酶吸附在底物与溶剂之间的界面上的结果，而不是由于酶分附在底物与溶剂之间的界面上的结果，而不是由于酶分子结合底物的结果。子结合底物的结果。随着界面面积增加，更多的脂酶分子离开水相，开始裂随着界面面积增加，更多的脂酶分子离开水相，开始裂开界面上的甘油三酯。当界
8、面面积大到足以容纳所有的开界面上的甘油三酯。当界面面积大到足以容纳所有的脂酶分子时，它的进一步增加将不会再影响脂酶的活力。脂酶分子时，它的进一步增加将不会再影响脂酶的活力。第11页，此课件共104页哦脂酶的脂酶的催化反催化反应应条件条件脂酶的脂酶的催化反催化反应应最适最适pH和最适温度随底物、脂和最适温度随底物、脂酶酶的的纯纯度、度、缓缓冲冲液和液和测测定的方法不同而稍有改定的方法不同而稍有改变变。虽虽然大多数脂然大多数脂酶酶的的最适最适pH在碱性范在碱性范围围，即，即pH89，但是也有，但是也有一些脂一些脂酶酶具有酸性的最适具有酸性的最适pH，如，如胰脂胰脂酶酶的最适的最适pH为为89。然。
9、然而，由于底物、而，由于底物、盐盐和乳化和乳化剂剂的影响，它的最适的影响，它的最适pH甚至可以下降甚至可以下降到到67。不同的微生物脂不同的微生物脂酶酶的最适的最适pH存在着很大的差异，它存在着很大的差异，它们们的范的范围为围为5.68.5。第12页，此课件共104页哦盐对脂酶作用有影响盐对脂酶作用有影响胆酸盐胆酸盐等具有乳化作用等具有乳化作用的的盐盐能增能增强强脂脂酶酶的活力。的活力。重金属重金属的的盐类盐类确切无疑地抑制脂确切无疑地抑制脂酶酶的活力。的活力。氯氯化化钠钠对对猪胰脂猪胰脂酶酶的作用是必需的。当的作用是必需的。当NaCl的的浓浓度增加度增加到到7mmol/L时时，酶酶的活力达到
10、最高的活力达到最高值值，超，超过这过这个个浓浓度，度，酶酶的活力开始下降。的活力开始下降。钙钙离子离子能激活大多数脂能激活大多数脂酶酶的作用，的作用，并且能增强胰脂酶的并且能增强胰脂酶的热稳定性。热稳定性。第13页，此课件共104页哦6.3.2.3 磷脂酶的催化特性磷脂酶的催化特性 酶酶 A1水解水解1位健、位健、酶酶A2水解水解2位健、位健、酶酶C水解水解3位健、位健、酶酶D水解水解4位健。位健。第14页，此课件共104页哦6.4 多酚氧化酶多酚氧化酶 多酚氧化酶（邻多酚氧化酶（邻二酚：氧氧化还原酶；二酚：氧氧化还原酶；E1,10,3,1）在植物界乃至动物界分布广泛，由于其）在植物界乃至动物
11、界分布广泛，由于其检测方便，是被最早研究的几类酶之一。检测方便，是被最早研究的几类酶之一。第15页，此课件共104页哦引起食品引起食品酶促褐变酶促褐变的主要酶类的主要酶类果蔬食品在加工及贮藏过程中存在褐变反应，而褐变的原因有果蔬食品在加工及贮藏过程中存在褐变反应，而褐变的原因有非酶性的和酶性的，多酚氧化酶是引起食品酶促褐变的主要酶非酶性的和酶性的，多酚氧化酶是引起食品酶促褐变的主要酶类，因此研究多酚氧化酶的特性对制定食品的加工与保藏工艺类，因此研究多酚氧化酶的特性对制定食品的加工与保藏工艺有非常重要的意义。有非常重要的意义。第16页，此课件共104页哦有害：新鲜、冷冻、干制和罐藏产品的褐变。有
12、害：新鲜、冷冻、干制和罐藏产品的褐变。有利：红茶生产，黑葡萄干生产等有利：红茶生产，黑葡萄干生产等三要素：底物、三要素：底物、O2、酶、酶第17页，此课件共104页哦6.4.1 多酚氧化酶在自然界的分布多酚氧化酶在自然界的分布（1 1）广泛存在于自然界，植物、微生物及动物器官。植）广泛存在于自然界，植物、微生物及动物器官。植物品种不同，含量变化很大。果蔬中以橄榄含量最高。物品种不同，含量变化很大。果蔬中以橄榄含量最高。（2 2）PPOPPO在植物细胞中分布取决于品种和年龄，果蔬而言还在植物细胞中分布取决于品种和年龄，果蔬而言还取决成熟度，如马铃薯，芽根取决成熟度，如马铃薯，芽根幼叶幼叶成熟叶、
13、茎叶。成熟叶、茎叶。（3 3）PPOPPO在果蔬的不同部分含量存在很大差异。大多数水果在果蔬的不同部分含量存在很大差异。大多数水果中中PPOPPO以以结合状态存在结合状态存在。葡萄皮中。葡萄皮中PPOPPO活力高，葡萄成熟时活力高，葡萄成熟时PPOPPO活力下降幅度最大。活力下降幅度最大。第18页，此课件共104页哦6.4.2 PPO催化的反应及其作用底物催化的反应及其作用底物6.4.2.1 催化反应：催化反应：两类反应都需要有分子氧参加两类反应都需要有分子氧参加(1)一元酚羟基化：蘑菇中单酚。一元酚羟基化：蘑菇中单酚。(2)邻二酚氧化，生成邻苯醌。邻二酚氧化，生成邻苯醌。第19页，此课件共1
14、04页哦多酚氧化酶催化的氧化反应的最初产物邻醌将继续变化多酚氧化酶催化的氧化反应的最初产物邻醌将继续变化相互作用生成高分子量聚合物。相互作用生成高分子量聚合物。与氨基酸或蛋白质作用生成高分子络合物与氨基酸或蛋白质作用生成高分子络合物。氧化其氧化还原电位较低的化合物，生成无色化合物氧化其氧化还原电位较低的化合物，生成无色化合物其中其中导致褐色素的生成，反应导致褐色素的生成，反应的产物是无色的的产物是无色的第20页，此课件共104页哦6.4.2.2 作用底物作用底物（1）果蔬中四类）果蔬中四类 儿茶素儿茶素 3,4二羟基肉桂酸酯二羟基肉桂酸酯 3,4二羟基苯丙氨酸二羟基苯丙氨酸 酪氨酸酪氨酸第21
15、页，此课件共104页哦（2）特点）特点PPO的最佳底物并非和酶同时存在于同一植物中。的最佳底物并非和酶同时存在于同一植物中。PPO只能催化在对位上有一个大于只能催化在对位上有一个大于CH3的取代基的一元酚的取代基的一元酚羟羟基化基化，即，即PPO对底物具有特异性要求。对底物具有特异性要求。不同的品种果蔬，同一品种不同部位中不同的品种果蔬，同一品种不同部位中PPO具有不同的底物特性。具有不同的底物特性。PPO在植株幼嫩阶段及生长旺盛期活性最高。在植株幼嫩阶段及生长旺盛期活性最高。第22页，此课件共104页哦6.4.3 pH对多酚氧化酶活力的影响对多酚氧化酶活力的影响oPPO的最适的最适pH4-7
16、之间波动。之间波动。o不同种类、不同品种、同一果蔬的不同部位，不同种类、不同品种、同一果蔬的不同部位，pH也有差也有差异。异。o酶的提取或分离方法对最适酶的提取或分离方法对最适pH也有影响。也有影响。o测定酶活力时，采用的底物和缓冲液对酶最适测定酶活力时，采用的底物和缓冲液对酶最适pH有影响。有影响。o有些情况下，有些情况下，PPO具有一个最适具有一个最适pH外，尚有第二个最适外，尚有第二个最适pH。第23页，此课件共104页哦第24页，此课件共104页哦6.4.4 温度对多酚氧化酶活力的影响温度对多酚氧化酶活力的影响酶活力最适温度逐步先提高后降低，如桃中酶活力最适温度逐步先提高后降低，如桃中
17、PPO，从，从3开始开始随温度升高，至随温度升高，至37最高，后下降。最高，后下降。不同底物表现出不同的不同底物表现出不同的PPO酶活力最适温度：如马铃薯，底物为儿酶活力最适温度：如马铃薯，底物为儿茶素，最适温度茶素，最适温度22；底物为焦醅酚，最适温度；底物为焦醅酚，最适温度1535，线，线性上升。性上升。热失活温度热失活温度70-90/短时间。短时间。低温状态酶失活是可逆的。微量的多酚氧化酶也能导致果蔬低温状态酶失活是可逆的。微量的多酚氧化酶也能导致果蔬褐变，褐变，冷冻食品生产中热处理是必要的冷冻食品生产中热处理是必要的。第25页，此课件共104页哦6.4.5 多酚氧化酶抑制效应多酚氧化酶
18、抑制效应酶促褐变三因素：酶，底物，酶促褐变三因素：酶，底物，O2。为什么柑桔榨汁后不易发生褐变？为什么柑桔榨汁后不易发生褐变？第26页，此课件共104页哦（1）对酶的抑制：）对酶的抑制：PPO以以铜铜为辅基的金属蛋白，金属螯合物，如为辅基的金属蛋白，金属螯合物，如抗坏血酸抗坏血酸、柠檬酸柠檬酸、EDTA、果胶、氰化物。、果胶、氰化物。第27页，此课件共104页哦（2）与酶催化生成的反应产物作用）与酶催化生成的反应产物作用 同邻二酚氧化产物醌作用的还原剂，同邻二酚氧化产物醌作用的还原剂，如抗坏血酸如抗坏血酸、SO2、偏重亚硫酸盐。、偏重亚硫酸盐。醌偶合剂：与醌作用，生成稳定的无色化合物，醌偶合剂
19、：与醌作用，生成稳定的无色化合物，如半胱氨酸、谷胱甘肽、如半胱氨酸、谷胱甘肽、SO2、偏重亚硫酸盐。、偏重亚硫酸盐。第28页，此课件共104页哦（3）清除酶作用的底物）清除酶作用的底物与酚类底物作用的化合物：与酚类底物作用的化合物：PVPP（聚乙烯吡咯烷酮）与酚强烈缔合，消去（聚乙烯吡咯烷酮）与酚强烈缔合，消去底物。（无甲醛啤酒的生产）底物。（无甲醛啤酒的生产）隔氧隔氧（4）热烫处理（灭酶）热烫处理（灭酶）第29页，此课件共104页哦6.4.6 光照强度与多酚氧化酶活性光照强度与多酚氧化酶活性 多酚氧化酶属于植物体内的末端氧化酶系统，多酚氧化酶属于植物体内的末端氧化酶系统，光照明显促进光照明显
20、促进了此酶的活性了此酶的活性。不同光照条件下。不同光照条件下海带海带体内酚类化合物含量的体内酚类化合物含量的结果表明，在结果表明，在01200 Lx(勒克斯勒克斯)间，间，PPO随光照强度增加而随光照强度增加而呈上升趋势呈上升趋势。在对。在对玫瑰玫瑰组织培养的研究中，采用不同的遮光处组织培养的研究中，采用不同的遮光处理理(对照、单层膜、双层膜对照、单层膜、双层膜)，其结果也同样证明在一定的光照强，其结果也同样证明在一定的光照强度变化幅度内，度变化幅度内，PPO活性和接种后的褐变率均随光强增加而上升。活性和接种后的褐变率均随光强增加而上升。第30页，此课件共104页哦6.4.7 多酚氧化酶的激活
21、剂多酚氧化酶的激活剂 多酚氧化酶的作用会导致食品褐变。长期以来，多酚氧化酶的作用会导致食品褐变。长期以来，防止食品的酶促褐变是一个重要的研究课题。食防止食品的酶促褐变是一个重要的研究课题。食品界在多酚氧化酶的抑制剂方面作了很多的研究品界在多酚氧化酶的抑制剂方面作了很多的研究工作，而对于它的激活剂相对地了解较少。工作，而对于它的激活剂相对地了解较少。第31页，此课件共104页哦阴离子洗涤剂阴离子洗涤剂，例如，例如SDS(十二烷基磺酸钠十二烷基磺酸钠)，能有效激，能有效激活多酚氧化酶。若苹果经活多酚氧化酶。若苹果经PVP(聚乙烯毗咯烷酮聚乙烯毗咯烷酮)处理，处理，其果皮的多酚氧化酶便会失活，但用其
22、果皮的多酚氧化酶便会失活，但用SDS处理后又能处理后又能将已失活的酶激活。将已失活的酶激活。SDS能激活以潜在的形式存在于粗能激活以潜在的形式存在于粗提取液中的多酚氧化酶。提取液中的多酚氧化酶。第32页，此课件共104页哦若用若用酸或尿素酸或尿素短时间地处理葡萄中的多酚氧化酶，能使酶可逆地短时间地处理葡萄中的多酚氧化酶，能使酶可逆地激活；如果用酸处理作用时间较长，会导致酶不可逆地激活。激活；如果用酸处理作用时间较长，会导致酶不可逆地激活。另外另外Cu2+和底物和底物3，4二羟基苯丙氨酸对一些果蔬来源的二羟基苯丙氨酸对一些果蔬来源的多酚氧化酶也有激活作用。多酚氧化酶也有激活作用。第33页，此课件
23、共104页哦6.5 葡萄糖氧化酶（葡萄糖氧化酶（GOD）Glucose Oxidase，简简称称GOD，-D-葡葡萄萄糖糖：氧氧 氧氧化化还还原原酶酶；EC1.1.3.4）是是一一种种需需氧氧脱脱氢氢酶酶，能能专专一一地地氧化氧化-D-葡萄糖成为葡萄糖酸内酯和过氧化氢。葡萄糖成为葡萄糖酸内酯和过氧化氢。第34页，此课件共104页哦葡萄糖氧化酶的催化反应：葡萄糖氧化酶的催化反应：+O2 +H2O2第35页，此课件共104页哦1928年由年由Muller首先从首先从黑曲霉黑曲霉（Aspergillus niger）的无细胞提）的无细胞提取液中发现葡萄糖氧化酶。随后取液中发现葡萄糖氧化酶。随后Kus
24、ai等、等、Pazur和和Swobod-da等等分别从青霉素（分别从青霉素（P.Variable）和黑曲霉中提纯葡萄糖氧化酶。）和黑曲霉中提纯葡萄糖氧化酶。其他霉菌，像米曲霉和点青霉也能产生葡萄糖氧化酶，其他霉菌，像米曲霉和点青霉也能产生葡萄糖氧化酶，然而在高等植物和动物体内还没有发现葡萄糖氧化酶然而在高等植物和动物体内还没有发现葡萄糖氧化酶。葡萄糖氧化酶现已从多种材料中提取纯化予以结晶，并葡萄糖氧化酶现已从多种材料中提取纯化予以结晶，并广泛应用于食品、医药、临床化学和分析化学等许多领广泛应用于食品、医药、临床化学和分析化学等许多领域中。域中。第36页，此课件共104页哦6.5.1 葡萄糖氧化
25、酶的催化特异性葡萄糖氧化酶的催化特异性葡萄糖氧化酶与其他大多数酶一样，特异性非常严格。它对葡萄糖氧化酶与其他大多数酶一样，特异性非常严格。它对-D-吡吡喃葡萄糖喃葡萄糖表现出高度的专一性。葡萄糖氧化酶底物分子表现出高度的专一性。葡萄糖氧化酶底物分子C（1）上的上的羟基在酶的催化作用中起到重要作用，且羟基处在羟基在酶的催化作用中起到重要作用，且羟基处在-位位时酶的活力时酶的活力比处在比处在-位位时高约时高约160倍。底物分子中的任何一点改变都会显著倍。底物分子中的任何一点改变都会显著降低其氧化速率。降低其氧化速率。第37页，此课件共104页哦表表7-14 葡萄糖氧化酶的底物特异性葡萄糖氧化酶的底
26、物特异性葡萄糖改性葡萄糖改性的位置的位置化合物化合物同同-D-葡萄糖的差葡萄糖的差别别相相对对速率速率-D-葡萄糖葡萄糖1001-D-葡萄糖葡萄糖C（1）上上OH的构型的构型0.6411,5-脱水脱水-D-葡萄糖醇葡萄糖醇C（1）上上OH被被H取代取代022-脱氧脱氧-D-葡萄糖葡萄糖C（2）上上OH被被H取代取代3.32D-甘露糖甘露糖C（2）上上OH的构型的构型0.9822-O-甲基甲基-D-葡萄糖葡萄糖C（2）上上OH的的H被甲基被甲基取代取代033-脱氧脱氧-D-葡萄糖葡萄糖C（3）上上OH被被H取代取代14D-半乳糖半乳糖C（4）上上OH的构型的构型0.544-脱氧脱氧-D-葡萄糖葡
27、萄糖C（4）上上OH被被H取代取代255-脱氧脱氧-D-葡萄糖葡萄糖C（5）上上OH被被H取代取代0.055L-葡萄糖葡萄糖C（5）上上CH2OH的构型的构型066-脱氧脱氧-D-葡萄糖葡萄糖C（6）上上OH被被H取代取代06木糖木糖C（6）被被H取代取代0.98第38页，此课件共104页哦6.5.2 葡萄糖氧化酶的分子组成及其作用机制葡萄糖氧化酶的分子组成及其作用机制 葡萄糖氧化酶以葡萄糖氧化酶以黄素腺嘌呤二核苷酸黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）为辅基，每克分）为辅基，每克分子酶含子酶含2克分子克分子FAD，来源不同，其分子量亦有所差别。，来源不同，其分子量亦有所差别。目前葡萄糖氧化酶的工业酶制
28、剂主要来源于目前葡萄糖氧化酶的工业酶制剂主要来源于黑曲霉黑曲霉，因此黑曲，因此黑曲霉葡萄糖氧化酶是这类酶中研究得最为彻底的一种。黑曲霉葡霉葡萄糖氧化酶是这类酶中研究得最为彻底的一种。黑曲霉葡萄糖氧化酶分子量为萄糖氧化酶分子量为16万左右。万左右。第39页，此课件共104页哦实验数据证明，葡萄糖氧化酶催化的反应的速度同时实验数据证明，葡萄糖氧化酶催化的反应的速度同时取决于取决于O2 和和葡萄糖的浓度葡萄糖的浓度，反应遵循乒乓机制，可以用，反应遵循乒乓机制，可以用下面的图表来表示：下面的图表来表示：p141图图6-7图中图中G和和L分别代表分别代表-D-葡萄糖和葡萄糖和-D-葡萄糖酸内酯葡萄糖酸内
29、酯第40页，此课件共104页哦也可以用下式描述葡萄糖氧化酶催化的反应：也可以用下式描述葡萄糖氧化酶催化的反应：第41页，此课件共104页哦反应中，氧化态酶反应中，氧化态酶EFAD作为脱氢酶从作为脱氢酶从-D-葡萄糖分子中取走葡萄糖分子中取走两个氢原子形成还原态酶两个氢原子形成还原态酶EFADH2和和-D-葡萄糖酸内酯，随后葡萄糖酸内酯，随后-D-葡萄糖酸内酯非酶水解成葡萄糖酸内酯非酶水解成D-葡萄糖酸，同时还原态葡萄糖葡萄糖酸，同时还原态葡萄糖氧化酶被分子氧再氧化成氧化态葡萄糖氧化酶。如果反氧化酶被分子氧再氧化成氧化态葡萄糖氧化酶。如果反应体系中存在过氧化氢酶，那么应体系中存在过氧化氢酶，那么
30、H2O2被催化分解成被催化分解成H2O和和O2。第42页，此课件共104页哦6.5.3 pH对葡萄糖氧化酶作用的影响对葡萄糖氧化酶作用的影响葡萄糖氧化酶的葡萄糖氧化酶的最适最适pH值为值为5.6，在，在pH3.5pH6.5之间保持良之间保持良好的稳定性。结晶酶在好的稳定性。结晶酶在pH3.57.6，40下稳定。没有保护剂下稳定。没有保护剂存在的情况下，存在的情况下，pH大于大于8.0或小于或小于2.0酶将迅速失活。酶将迅速失活。酶的底物起着稳定酶的作用酶的底物起着稳定酶的作用，例如，在，例如，在pH8.1和不存在葡萄糖的条和不存在葡萄糖的条件下，件下，10分钟内酶活力损失分钟内酶活力损失90%
31、；而在相同；而在相同pH和存在葡萄糖的条和存在葡萄糖的条件下，件下，40分钟内酶活力仅损失分钟内酶活力仅损失20%。第43页，此课件共104页哦在实际工作中的特定环境下，在实际工作中的特定环境下，低低pH时时也可以使用葡萄糖氧也可以使用葡萄糖氧化酶。尽管在该环境下葡萄糖氧化酶的反应化酶。尽管在该环境下葡萄糖氧化酶的反应速度较慢速度较慢，但，但它仍能起到催化作用。它仍能起到催化作用。表表7-15 葡萄糖氧化酶的相对稳定性葡萄糖氧化酶的相对稳定性介介质质30 时间时间（小（小时时）0244872100可可乐饮乐饮料料pH2.610090877255葡萄葡萄饮饮料料pH3.210093867966第
32、44页，此课件共104页哦6.5.4 温度对葡萄糖氧化酶作用的影响温度对葡萄糖氧化酶作用的影响葡萄糖氧化酶的作用温度范围较宽，最适作用温度为葡萄糖氧化酶的作用温度范围较宽，最适作用温度为3050，在低温下有很好的稳定性。，在低温下有很好的稳定性。葡萄糖氧化酶催化反应需要氧的参与，反应温度改变将葡萄糖氧化酶催化反应需要氧的参与，反应温度改变将导致反应体系中氧的浓度发生改变，从而影响酶活性。导致反应体系中氧的浓度发生改变，从而影响酶活性。温度升高时，反应体系中氧的溶解度下降，这就抵消了温度升高时，反应体系中氧的溶解度下降，这就抵消了温度升高对酶反应速度的影响。温度升高对酶反应速度的影响。第45页，
33、此课件共104页哦6.5.5 葡萄糖氧化酶的抑制剂葡萄糖氧化酶的抑制剂葡萄糖氧化酶的抑制剂、葡萄糖氧化酶的抑制剂、Cu2+和其他巯基（和其他巯基（-SH）螯合剂。）螯合剂。甘露糖、果糖以及甘露糖、果糖以及D-阿拉伯糖对葡萄糖氧化酶有比较明阿拉伯糖对葡萄糖氧化酶有比较明显的显的竞争性抑制竞争性抑制作用，因此不宜与其共同使用。作用，因此不宜与其共同使用。氰化物和一氧化碳对酶没有抑制作用。氰化物和一氧化碳对酶没有抑制作用。第46页，此课件共104页哦6.5.6 葡萄糖氧化酶在食品加工中的应用葡萄糖氧化酶在食品加工中的应用葡萄糖氧化酶的作用归纳起来不外乎四个方面：葡萄糖氧化酶的作用归纳起来不外乎四个方
34、面：一是去葡萄糖，二是脱氧，三是杀菌，四是测定一是去葡萄糖，二是脱氧，三是杀菌，四是测定葡萄糖含量。葡萄糖含量。第47页，此课件共104页哦6.5.6.1 蛋类食品的脱糖保鲜蛋类食品的脱糖保鲜蛋清中含有蛋清中含有0.5%0.6%的葡萄糖，因此在蛋类制品加工和贮的葡萄糖，因此在蛋类制品加工和贮藏过程中，极易发生葡萄糖分子中的羰基与蛋白质分子的氨基藏过程中，极易发生葡萄糖分子中的羰基与蛋白质分子的氨基结合生成黑蛋白的结合生成黑蛋白的美拉德反应美拉德反应。美拉德反应不但导致食品中葡萄糖和游离氨基消失，还会美拉德反应不但导致食品中葡萄糖和游离氨基消失，还会使食品褐变、营养损失，风味也会发生变化，甚至产
35、生有使食品褐变、营养损失，风味也会发生变化，甚至产生有毒物质。毒物质。在蛋制品加工过程中往往要先进行在蛋制品加工过程中往往要先进行蛋清的脱糖处理蛋清的脱糖处理，以防，以防止食品因氧化而引起的品质下降和变质。止食品因氧化而引起的品质下降和变质。第48页，此课件共104页哦用葡萄糖氧化酶用葡萄糖氧化酶过氧化氢酶体系将还原糖分子上的过氧化氢酶体系将还原糖分子上的醛基醛基转变成羧基转变成羧基，这样就消除了美拉德反应中的产物之一，这样就消除了美拉德反应中的产物之一-还原糖还原糖。反应中需要不断地供给氧气，因此使用葡萄糖氧化酶脱。反应中需要不断地供给氧气，因此使用葡萄糖氧化酶脱糖时应分次加入适量的糖时应分
36、次加入适量的H2O2溶液，这样同葡萄糖氧化酶一起使用溶液，这样同葡萄糖氧化酶一起使用的过氧化氢酶就能分解的过氧化氢酶就能分解H2O2，以补充反应所需要的氧。，以补充反应所需要的氧。第49页，此课件共104页哦另外，适当降低反应温度可以保持乳状液的稳定性，另外，适当降低反应温度可以保持乳状液的稳定性，且由于温度降低后氧在蛋品中的溶解度提高，酶反应且由于温度降低后氧在蛋品中的溶解度提高，酶反应速度不受影响。因此，目前食品工业优先选择在低温速度不受影响。因此，目前食品工业优先选择在低温下完成蛋品的脱糖操作。下完成蛋品的脱糖操作。脱糖处理后蛋清可保持原有色泽，且蛋腥味消失，脱糖处理后蛋清可保持原有色泽
37、，且蛋腥味消失，起泡性和起泡稳定性均有明显提高，凝胶强度也有起泡性和起泡稳定性均有明显提高，凝胶强度也有所增加。所增加。第50页，此课件共104页哦6.5.6.2 防止食品氧化防止食品氧化食品在运输贮藏保存过程中，由于氧的作用，容易发生食品在运输贮藏保存过程中，由于氧的作用，容易发生一系列不利于产品质量的化学反应，引起色、香、味的一系列不利于产品质量的化学反应，引起色、香、味的改变。改变。例如，氧的存在容易引起花生、奶粉、饼干、油炸食品例如，氧的存在容易引起花生、奶粉、饼干、油炸食品等富含油脂的食品发生氧化作用，引起油脂酸败，产生等富含油脂的食品发生氧化作用，引起油脂酸败，产生不良风味而造成食
38、品营养损失、变质。不良风味而造成食品营养损失、变质。氧化也会引起去皮果蔬、果酱以及肉类发生褐变。另外氧化也会引起去皮果蔬、果酱以及肉类发生褐变。另外氧的存在也为许多微生物生长创造了条件，导致食品风氧的存在也为许多微生物生长创造了条件，导致食品风味品质下降。味品质下降。第51页，此课件共104页哦解决氧化问题的根本办法是脱氧。葡萄糖氧化酶是一种解决氧化问题的根本办法是脱氧。葡萄糖氧化酶是一种理想的除氧保鲜剂，可有效防止食品因氧化而引起的质理想的除氧保鲜剂，可有效防止食品因氧化而引起的质量下降和变质。量下降和变质。罐藏食品可以使用含葡萄糖氧化酶的罐藏食品可以使用含葡萄糖氧化酶的吸氧保鲜袋防止氧化吸
39、氧保鲜袋防止氧化，罐，罐装果汁、酒和水果罐头等可以装果汁、酒和水果罐头等可以直接加入直接加入葡萄糖氧化酶以保葡萄糖氧化酶以保持品质，另外葡萄糖氧化酶也可以有效地防止罐装容器的持品质，另外葡萄糖氧化酶也可以有效地防止罐装容器的氧化作用。氧化作用。第52页，此课件共104页哦6.5.6.3 杀菌杀菌由于葡萄糖氧化酶能由于葡萄糖氧化酶能去除氧去除氧，所以能防止好气菌的生，所以能防止好气菌的生长繁殖；同时由于产生长繁殖；同时由于产生过氧化氢过氧化氢，也可起到杀菌的，也可起到杀菌的作用。因此葡萄糖氧化酶可用于在特殊情况下防止微作用。因此葡萄糖氧化酶可用于在特殊情况下防止微生物的繁殖。生物的繁殖。第53页
40、，此课件共104页哦6.5.6.4 葡萄糖氧化酶在食品分析中的作用葡萄糖氧化酶在食品分析中的作用葡萄糖氧化酶能专一氧化葡萄糖，故可用于定量测定各种食品葡萄糖氧化酶能专一氧化葡萄糖，故可用于定量测定各种食品中的中的葡萄糖含量葡萄糖含量。目前利用固定化技术制成的葡萄糖氧化。目前利用固定化技术制成的葡萄糖氧化酶分析仪器已广泛应用于发酵行业发酵液中残糖（主要是酶分析仪器已广泛应用于发酵行业发酵液中残糖（主要是葡萄糖）的测定，方法简单、快速、准确。葡萄糖）的测定，方法简单、快速、准确。葡萄糖氧化酶也可用于测定食品中的果糖含量。需要指出葡萄糖氧化酶也可用于测定食品中的果糖含量。需要指出的是，当用酶法测定样
41、品的果糖含量时，如果样品中含有的是，当用酶法测定样品的果糖含量时，如果样品中含有大量葡萄糖（葡萄糖含量大量葡萄糖（葡萄糖含量/果糖含量果糖含量5），必须采用葡萄糖），必须采用葡萄糖氧化酶先将样品中的葡萄糖除去，否则测定的准确性就会降低。氧化酶先将样品中的葡萄糖除去，否则测定的准确性就会降低。第54页，此课件共104页哦五五 超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，简称SOD,EC1.15.1.1）是一类含金属的酶。第55页，此课件共104页哦超氧化物歧化酶每克分子酶的氨基酸残基数在300个左右，它在生物界分布极广，广泛存在于需氧生物、耐氧生物及某些
42、厌氧微生物中。目前已知的SOD主要分为三类，即Cu-Zn-SOD，Mn-SOD和Fe-SOD。Cu-Zn-SOD主要存在于包括人类在内的所有高等真核生物中，在真核细胞的细胞浆中分子量约为32000左右，呈兰绿色。第56页，此课件共104页哦Mn-SOD在高等生物的线粒体及细菌中均有发现，来自原核细胞的分子量约为48000，来自真核细胞线粒体的分子量约为30000，呈粉红色。Fe-SOD只存在于原核细胞，分子量约在38000左右，呈黄色。三类SOD可能具有不同的进化祖先。SOD存在于几乎所有靠有氧呼吸的生物体内，从细菌、真菌、高等植物、高等动物直至人体均有存在。含SOD较高的天然植物有大蒜，其他
43、如韭菜、大葱、油菜、柠檬和番茄等也含有。第57页，此课件共104页哦1催化机制催化机制超氧化物歧化酶的作用机制：催化超氧阴离子的歧化反应。O2+O2+2HO2+H2 O2根据衰老的自由基学说，老化是自由基产生和清除发生障碍的结果。在生物体内由于作用外界和内在的因素，瞬间能产生大量的自由基。在正常情况下，产生和清除处于平衡状态。但随着机体的衰老，清除内能逐渐减弱，这种平衡被打乱，多余的自由基就能通过多种渠道损害机体。第58页，此课件共104页哦皱纹和老年斑是如何产生的？皱纹和老年斑是如何产生的？交联聚合交联聚合脂质过氧化物脂质过氧化物蛋白质蛋白质导致导致胶原坚硬胶原坚硬、长度缩短、长度缩短、失去
44、膨胀力失去膨胀力不溶性不溶性蛋白质蛋白质氧自由基氧自由基多价不饱和脂肪酸多价不饱和脂肪酸丙二醛丙二醛与磷脂酰乙与磷脂酰乙醇胺交联醇胺交联氧化酶黄色色素黄色色素棕褐色色素棕褐色色素与蛋白质、胺与蛋白质、胺类或脂类结合类或脂类结合第59页，此课件共104页哦超氧化物歧化酶是专一清除氧自由基的清除剂。SOD能清除O2，同时生成H2O2，H2O2可被过氧化氢酶清除生成H2O 和O2。所以，SOD可清除机体代谢过程中所产生的过量O2，延缓由于自由基侵害而出现的衰老现象。第60页，此课件共104页哦2 理化性质理化性质当SOD受到外界各种因素，如温度、pH、氰化物、变性剂和电离辐射等的影响，其分子结构和酶
45、活性都会发生变化。第61页，此课件共104页哦2.1 热稳定性热稳定性超氧化物歧化酶是一种金属蛋白，它对热表现出异常的稳定性。实验证明，超氧化物歧化酶在55/1530分钟，60/1025分钟或65/1015分钟的条件下，酶活性的变化不大。加热至75时，其酶活性几乎不会丧失。在离子强度非常低时，即使加热至95其酶活性丧失亦很小。第62页，此课件共104页哦牛红细胞中Cu-Zn-SOD的Tm为83，这是至今为止发现热稳定性最高的球蛋白之一。室温下保藏9个月，酶活存留率为60%；保藏一年为51.2%。SOD的热稳定性有种族差异，如大鼠肝中的Mn-SOD不耐热，但从人肝和鸡肝得到的Mn-SOD却很耐热
46、，即使在6570加热数分钟，它的活性也丧失很少。第63页，此课件共104页哦2.2 pH的影响：的影响：pH的改变会引起酶蛋白与金属辅因子结合状态的改变。实验表明，天然的Cu-Zn-SOD在pH3.6时，95%的Zn会脱落，在pH12.2时酶的构象会发生变化，但总的来说，SOD对pH并不敏感，通常在pH5.39.5范围内对酶活性影响不大。第64页，此课件共104页哦2.3 对氰化物的敏感性对氰化物的敏感性实验表明，不同种类的SOD对氰化物的敏感性是不同的。所有的Cu-Zn-SOD都对氰化物敏感，相反Mn-SOD却抗氰化物。SOD的这个特性已用于临床诊断。在大多数情况下，正常细胞和肿瘤细胞之间在
47、Mn-SOD活性变化上有差异，肿瘤细胞内的SOD要比正常的低得多。因此能否把Mn-SOD的含量变化做为一个指标用于肿瘤诊断这是一项有意义的工作。第65页，此课件共104页哦2.4 金属辅因子金属辅因子Cu-Zn-SOD中Cu与Zn的作用是不同的，Zn仅与酶分子的结构有关，而与催化活性无关，而Cu却与催化活性有关。透析去Cu，则酶活性全部丧失，一旦重新加入，活性恢复。Mn和Fe与Cu一样分别对Mn-SOD和Fe-SOD的催化活性具有作用。第66页，此课件共104页哦2.5 变性剂和还原剂变性剂和还原剂在SOD的变性剂中，研究最多的是尿素、SDS和EDTA。实验表明，牛血SOD在含有SDS、EDT
48、A的6M尿素溶液中加热，活性丧失很快。但在8M尿素溶液中SOD相当稳定。还原剂如巯基乙醇主要作用于-SH或二硫键，当加入巯基乙醇后SOD就会解聚。这已在人、牛和麦胚中的Cu-Zn-SOD中得到证实。SOD的解聚会导致酶活性的降低。第67页，此课件共104页哦2.6电离辐射电离辐射电离辐射会产生超氧阴离子，SOD能清除超氧阴离子，所以SOD具有抗辐射作用。实验表明，SOD通过辐照后，除酶本身活性降低外，它的许多理化性质如电子图谱、紫外吸收、电子核磁共振以及铜、锌的含量等都会发生变化。Mn-SOD和Fe-SOD经电离辐射后，金属辅助因子Mn和Fe会脱落，从而导致酶活性的丧失。第68页，此课件共10
49、4页哦3生理功能生理功能第69页，此课件共104页哦3.1 SOD是特殊的氧自由基清除剂是特殊的氧自由基清除剂随着年龄的增长，人体免疫力的下降，特别是人在工作、生活中，精神紧张、忧郁、空气污染、失眠等原因引发的代谢紊乱等，会导致体内氧自由基的增加和泛滥。当人体防氧化系统不足以与它相抗衡时，便诱发各种疾病，并加速了人体衰老。医学研究证明，氧自由基使引发的疾病有100多种，如心脏病、肺气肿、氧中毒、动脉硬化、中风、糖尿病、皮肤病、白内障、癌症等。第70页，此课件共104页哦而超氧化物歧化酶便是氧自由基的天然克星，国内外医学界一致公认，超氧化物歧化酶是专一清除氧自由基的清除剂。SOD可清除机体代谢过
50、程中所产生的过量O2，延缓由于自由基侵害而出现的衰老现象，如皮肤衰老和脂褐素沉淀的出现；可提高人体对那些由于自由基侵害而诱发的疾病的抵抗力，包括肿瘤、炎症、肺气肿、白内障和自身免疫疾病等；第71页，此课件共104页哦超氧化物歧化酶还可提高人体对自由基外界诱发因子的抵抗力，如烟雾、有毒化学品和有毒医药品等，增强机体对外界环境的适应力，还可减轻肿瘤患者在化疗、放疗时的疼痛及严重的副作用，如骨髓损伤和白细胞减少等；并可消除机体疲劳，增强对超负荷大运动量的适应力。第72页，此课件共104页哦3.2 SOD具有电脑业的防晒效果具有电脑业的防晒效果 在电离辐射的间接作用下，生物体内水分子经激发与电离后产生