食品生物应用技术第三章 酶工程在食品工业中的应用

第 三 章酶工程及其在食品工业中 的应用

酶的概念 目前将生物催化剂分为两类酶 、 核酶(脱氧核酶)

酶是一类由活细胞产生的，对其特异底物 具有高效催化作用的蛋白质。

酶学研究简史 公元前两千多年，我国已有酿酒记载。

一百余年前，Pasteur认为发酵是酵母细胞生命活动的 结果。 1877年，Kuhne首次提出Enzyme一词。

1897年，Buchner兄弟用不含细胞的酵母提取液，实现 了发酵。 1926年，Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶。

1982年，Cech首次发现RNA也具有酶的催化活性，提 出核酶(ribozyme)的概念。 1995年，Jack W.Szostak研究室首先报道了具有DNA连 接酶活性DNA片段，称为脱氧核酶(deoxyribozyme)。

酶与生命活动密切相关 所有生命活动或过程都需要酶的参与 (1)执行具体生理机能 (2)降解大分子 (3)协同激素起信号转化、传递、放大作用 (4)催化代谢反应 酶的组成和分布是生物进化与组织功能分化的 基础 在生物进化过程中形成了从酶的合成到酶的结 构和活性各种水平的调节机构。

第一部分 酶的分子结构与功能The Molecular Structure and Function of Enzyme

一、 酶的分子组成(一)结构组成仅含氨基酸组分的酶称为单纯酶有些酶其分子结构仅由氨基酸组成，没有辅 助因子。这类酶称为单纯酶(simple enzyme)。 如脲酶、一些蛋白酶、淀粉酶、酯酶和核糖 核酸酶等。

(二)结构组成中既含氨基酸组分又含非氨 基酸组分的酶称为结合酶结合酶(conjugated enzyme)是除了在其组 成中含有由氨基酸组成的蛋白质部分外，还含有 非蛋白质部分 决定反应的特异性及其催化机制 蛋白质部分：酶蛋白 (apoenzyme) 全酶 (holoenzyme)

决定反应的性 质和反应类型

辅助因子 (cofactor)

小分子有机化合物金属离子

辅助因子分类

(按其与酶蛋白结合的紧密程度)辅酶 (coenzyme): 与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的 方法除去。 辅基 (prosthetic group): 与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超 滤的方法除去。

二、酶的活性中心必需基团(essential group) 酶分子中氨基酸残

基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关 的化学基团。Ser-OH His-咪唑基 Cys-SH Asp、Glu-COOH

常见的必需基团

酶的活性中心(active center)或称活性部位(active site),指必需基团 在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间 结构的区域，能与底物特异结合并将底物转 化为产物。

活性中心内的必需基团结合基团 (binding group) 与底物相结合 活性中心外的必需基团 位于活性中心以外，维持酶活性中心应有 的空间构象所必需。 催化基团 (catalytic group) 催化底物转变成产物

活

性中心以外 的必需基团

底物

催化基团

结合基团

活性中心

酶的催化特性1、与一般催化剂的共性 2、作为生物催化剂的特性

1、与一般催化剂的共性(1)用量少；效率高；反应前后质和量不变 (2)加速化学反应的速度，不改变反应的平衡 点 (3) 不能够触发热力学上不能进行的反应。 (4)催化可逆反应的酶对正反应、逆反应都有 催化作用 (5)降低反应的活化能。

2、作为生物催化剂的特性(一)高度的催化效率 (二)高度的特异性

(三)可调节性

二.酶的分类： 1.氧化还原酶 2.转移酶 3.水解酶 4.裂合酶 5.异构酶 6.连接酶(合成酶) 7.核酸酶(催化核酸)