【正文】 大豆肽的氨基酸組成與大豆蛋白相同，必需氨基酸平衡且含量豐富，同時(shí)無蛋白質(zhì)變性，無豆腥味。低聚果糖是腸道內(nèi)雙歧桿菌的活化增殖因子，具有低聚糖的一般功能。 （ 3）不被口腔內(nèi)微生物利用，不會(huì)引起齲齒。許多面粉不具備這種性質(zhì)，而且蛋白酶活性很低，要外加蛋白酶來降解面筋，提高面筋的水解程度。 β 葡聚糖酶起到分解 β 葡聚糖調(diào)節(jié)啤酒酒精度的作用，并且有助于啤酒過濾。 在魚制品加工中 ， 當(dāng)原料品質(zhì)較差時(shí)（ 如凍魚 ） ， 可以通過添加轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶提高產(chǎn)品的凝膠強(qiáng)度 。纖維素酶能夠?qū)⒅参锢w維素水解為纖維二糖和葡萄糖，使細(xì)胞內(nèi)容物得以充分釋放。此外，還可將脂肪酶添加到奶油中，以增加奶油的風(fēng)味。 （ 2） 防止乳糖結(jié)晶 乳糖溶解度較低 ， 在高濃度時(shí)會(huì)結(jié)晶析出 ， 一些濃縮乳清在貯運(yùn)中會(huì)出現(xiàn)乳糖結(jié)晶 ， 還有一些濃縮乳制品如甜煉乳 ， 由于乳糖結(jié)晶析出影響產(chǎn)品外觀和保藏 。 （ ） 能夠?qū)⑵咸烟寝D(zhuǎn)化成果糖，它是加工果糖和高果糖漿（ HFCS）的重要酶類。 例： α胰凝乳蛋白酶與聚丙烯酰胺凝膠共價(jià)結(jié)合后，在乙醇中的穩(wěn)定性明顯提高，并且對(duì)有機(jī)溶劑的抗性隨酶與載體間共價(jià)鍵數(shù)量的增加而增強(qiáng)。 (2)對(duì)底物和產(chǎn)物的影響，有機(jī)溶劑可以直接與底物、產(chǎn)物分子發(fā)生反應(yīng)，或者可以通過底物和產(chǎn)物在水相和有機(jī)相的分配，從而影響其在酶分子表面的水層中的濃度來改變酶的活性。 (6) 脂溶性底物和產(chǎn)物在有機(jī)溶劑中的高度溶解性 , 有利于提高底物濃度總的水平。 反應(yīng)器類型 適用的操作方式 適用的酶 特點(diǎn) 攪拌罐式反應(yīng)器 分批式 , 流加分批式 連續(xù)式 , 游離酶 固定化酶 反應(yīng)比較完全，反應(yīng)條件容易調(diào)節(jié)控制。它適用于各種形狀的固定化酶和不含固體顆粒、黏度不大的底物溶液，以及接近平推流，當(dāng)有產(chǎn)物抑制時(shí)，可獲得高轉(zhuǎn)化效率。 （ 四 ） 固定化酶 （ 細(xì)胞 ） 的評(píng)價(jià)指標(biāo) 具有相同重量酶蛋白的固定化酶與游離酶活力的比值 。 缺點(diǎn)：反應(yīng)條件要求高，制備成本高。 特點(diǎn)：反應(yīng)條件苛刻，操作復(fù)雜，容易使酶的高級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而破壞活性中心，操作時(shí)需注意。 方法：終止法 熱變性 測(cè)吸光度 酶法分析 底物濃度對(duì)酶速的影響 酶法分析包括兩個(gè)步驟： 在適宜的條件下進(jìn)行催化反應(yīng) 測(cè)定反應(yīng)前后物質(zhì)的變化情況，可以測(cè)定底物的減少、產(chǎn)物的增加或輔酶的變化 游離酶催化的缺點(diǎn)： ：在高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等外界因素下易失活。酶分子結(jié)構(gòu)高度復(fù)雜，同一種酶制劑，采用不同方法檢驗(yàn)結(jié)果可能不一致，酶的純度應(yīng)注明達(dá)到哪種純度，如電泳純、 HPLC純等。為了減少對(duì)流擴(kuò)散，電泳過程一般在浸透了緩沖液的聚丙烯酰胺凝膠、淀粉膠等介質(zhì)上進(jìn)行。常用的凝膠有瓊脂糖凝膠（ Sepharose）、聚丙烯酰胺凝膠（ Biogel）和葡聚糖凝膠（ Sephadex）等。 分離： 將酶從原料中抽提出來 ， 并盡可能少引入雜質(zhì) ， 得到粗酶液 純化： 將酶和雜質(zhì)中分離開來 ， 或者有選擇地將酶從包含雜質(zhì)中分離出來 ， 得到一定純度的酶 。 液體深層發(fā)酵 液體培養(yǎng)基，在發(fā)酵容器中，經(jīng)滅菌、冷卻接入產(chǎn)酶細(xì)胞，在一定條件下發(fā)酵，是目前酶生產(chǎn)的主要方法。 C H 3 C H C O O HN H 2H O O C C H 2 C H 2 C C O O HOH O O C C H 2 C H 2 C H C O O HN H 2C H 3 C C O O HO3．水解酶 (Hydrolase) H 2 OC O O C H2 C H 3R R C O O H C H 3 C H 2 O H?水解酶催化底物的加水分解反應(yīng)（或逆反應(yīng)）。 一、酶工程概述 酶工程是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分。 H O O C C H = C H C O O H H 2 O H O O C C H 2 C H C O O HO H5．異構(gòu)酶 (Isomerase) ? 此類酶為生物代謝需要對(duì)某些物質(zhì)進(jìn)行分子異構(gòu)化，分別進(jìn)行外消旋、差向異構(gòu)、順反異構(gòu)等，分為差相異構(gòu)酶、消旋酶、順反異構(gòu)酶等 6．連接酶（合成酶） (Ligase or Synthetase) ?合成酶，又稱為連接酶，能夠催化 CC、 CO、 CN 以及 CS 鍵的形成反應(yīng)。 （一）機(jī)械破碎法 適合于細(xì)菌和酵母的破碎，不適合于絲狀真菌及某些基因工程菌。 ③ 提取方法的經(jīng)濟(jì)性和可分析性 盡量減少添加劑的使用 盡早使用高效分離方法 ， 將昂貴 、 費(fèi)時(shí)的分離方法放在最后階段 。透析結(jié)束時(shí)，透析袋內(nèi)的保留液體積較大，濃度較低。可以分離和檢出等電點(diǎn)相差僅 。 如蛋白酶的活力，可據(jù)酶催化酪蛋白水解生成的酪氨酸與酚試劑作用藍(lán)色反應(yīng)，再用比色法測(cè)定之。吸附的載體：包括無機(jī)載體（活性炭、石英砂、多孔玻璃、氧化鋁、硅膠、磷酸鈣）和有機(jī)載體（淀粉、谷蛋白、纖維素、葡聚糖、瓊脂糖、聚丙烯酰胺）等。 特點(diǎn)：反應(yīng)條件比較激烈，固定化酶的活力回收率較低，但盡量降低交聯(lián)劑濃度和縮短反應(yīng)時(shí)間，會(huì)有助于固定化酶比活力的提高。在選用固定化細(xì)胞作為催化劑時(shí)，應(yīng)考慮到底物和產(chǎn)物是否容易通過細(xì)胞膜，膜內(nèi)是否存在產(chǎn)物分解系統(tǒng)和其他副反應(yīng)系統(tǒng)，或者說雖有這兩種系統(tǒng)，但是否可事先用熱處理或pH值調(diào)整等簡(jiǎn)單方法使之失效。 （五）固定化酶的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 極易將產(chǎn)物和底物分開；可以在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行反復(fù)分批反應(yīng)和裝柱連續(xù)反應(yīng)；在大多數(shù)情況下，可以提高酶的穩(wěn)定性；酶反應(yīng)過程可以嚴(yán)格控制；產(chǎn)物中沒有酶的殘留，簡(jiǎn)化了工業(yè)設(shè)備；較水溶性酶更適合于多酶反應(yīng)；可以增加產(chǎn)物的收得率，提高產(chǎn)物的質(zhì)量；酶使用效率提高，成本降低。 適用于固定化酶進(jìn)行連續(xù)催化反應(yīng)。 膜反應(yīng)器 連續(xù)式 游離酶 固定化酶 清洗比較困難 噴射式反應(yīng)器 連續(xù)式 游離酶 通入高壓噴射蒸汽，實(shí)現(xiàn)酶與底物的混合，進(jìn)行高溫短時(shí)催化反應(yīng)，適用于某些耐高溫酶的反應(yīng) 1984年 A. Zaks 和 Klibanov 首次發(fā)表了關(guān)于非水相介質(zhì)中脂肪酶的催化行為及熱穩(wěn)定性的研究報(bào)道，引起了廣泛的關(guān)注。 （一）有機(jī)相酶反應(yīng)具備條件 1． 保證必需水含量。 （二）活性 單相共溶劑體系中，有機(jī)溶劑對(duì)酶活性影響 （ 1） 有機(jī)溶劑直接作用于酶 （ 2） 有些酶的活性會(huì)隨著某些有機(jī)溶劑濃度升高而增大，在某一濃度（最適濃度）達(dá)到最大值；若濃度再升高，則活性下降。 多肽的合成 例 ?a胰蛋白酶可以催化 N 乙酰色氨酸與亮氨酸合成二肽 水中反應(yīng)合成率為 %以下 在乙酸乙酯和微量水組成的系統(tǒng)中，合成率可達(dá) 100% 第二節(jié) 酶工程在食品工業(yè)中的應(yīng)用 （ 一 ） 淀粉糖加工 淀粉酶 （ ） 淀粉內(nèi)切酶，能隨機(jī)水解直鏈或支鏈淀粉分子 α 1,4糖苷鍵生成不同長(zhǎng)度的寡糖，液化淀粉速度快，最終產(chǎn)物為 α 極限糊精和少量的葡萄糖及麥芽糖。 將這種酶同葡萄糖淀粉酶一起使用 ， 可以產(chǎn)生 DE＞ 96的葡萄糖漿；與 β 淀粉酶一起使用 ， 可將液化后的淀粉漿轉(zhuǎn)化成麥芽糖漿 ， 麥芽糖的產(chǎn)量比 β 淀粉酶單獨(dú)作用時(shí)顯著增加 。乳清糖漿的甜度達(dá)到蔗糖甜度的 65%～ 80%，溶解度增加 3～ 4倍。 （ 1） 果汁澄清 有些水果如山楂、草莓、柑橘、蘋果、葡萄等含有豐富的果膠，在制汁工藝中，由于果膠產(chǎn)生很高的黏性，影響壓榨取汁和果汁澄清。真菌柚苷酶能夠?qū)㈣周战到馄鸬矫摽嘧饔?。通過脂肪酶催化的水解、酸解、醇解、酯化和酯交換等反應(yīng)途徑實(shí)現(xiàn) n3PUFA在甘油酯中的富集和合成。對(duì)防止啤酒老化，保持啤酒原有風(fēng)味，以及延長(zhǎng)保質(zhì)期有顯著效果。 酶工程與食品添加劑 一、阿斯巴甜 二、 5鳥苷酸 ?三、環(huán)糊精 ?應(yīng)用 環(huán)狀糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶 的催化作用自淀粉或葡萄糖分子間轉(zhuǎn)化而成的。 異麥芽低聚糖能夠提高免疫力和抗病力，是公認(rèn)的雙歧桿菌的生長(zhǎng)促進(jìn)因子。菊粉用內(nèi)切型菊粉酶水解可得到聚合度為 2～ 8的蔗果低聚糖，菊粉若用外切型菊粉酶水解則得到果糖。 ③ 具有易消化吸收 、 能迅速給機(jī)體提供能量 、 促進(jìn)脂質(zhì)代謝和恢復(fù)體力等功能 。 （ 二 ） 水解動(dòng)植物蛋白 （ HVP） 指在酸、堿或酶作用下，水解含蛋白質(zhì)的植物組織所得到的產(chǎn)物。 由甲殼質(zhì)制得的低聚糖稱為甲殼質(zhì)低聚糖；由殼聚糖制得的低聚糖稱為殼低聚糖 。 ?可應(yīng)用于食品中防止沉淀及一些不利的化學(xué)反應(yīng)，如防止食品的變色、變味等。 一般小麥中 α 淀粉酶熱穩(wěn)定性好，在烘烤過程中它仍然繼續(xù)作用產(chǎn)生糊精，使得面包變得很黏，細(xì)菌 α 淀粉酶更為耐熱，用于面包加工也會(huì)產(chǎn)生相同問題。 天然可可脂由于價(jià)格昂貴而限制了其在食品中的廣泛應(yīng)用，有關(guān)利用廉價(jià)脂肪酶催化生產(chǎn)可可脂替代品的研究受到有關(guān)研究者的關(guān)注。 （ 四 ） 魚 、 肉制品加工 來源于番木瓜，是成分復(fù)雜的多酶體系，主要包括木瓜蛋白酶、木瓜凝乳蛋白酶及番木瓜蛋白酶等，其主要功能是催化蛋白質(zhì)和肽類水解。 （ 3） 柑橘去囊衣 去囊衣柑橘罐頭生產(chǎn)傳統(tǒng)的方法是采用酸或堿處理除去囊衣 ， 這種方法在處理過程中對(duì)果肉會(huì)造成一定破壞 ， 耗水量也較大 ， 容易形成酸 （ 堿 ） 殘留 。 傳統(tǒng)使用的凝乳酶是犢牛皺胃酶，但是以犢牛為原料制取凝乳酶遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足干酪生產(chǎn)需要，各國(guó)都在尋求新的凝乳酶資源，研究發(fā)現(xiàn) 微小毛霉、米曲毛霉及淺白隱球酵母 均能產(chǎn)生凝乳酶，微生物凝乳酶具有巨大的開發(fā)潛力，其不足之處是有些酶熱穩(wěn)定性較高，致使在乳制品中殘留量升高。被凈化后葡萄糖液通過裝有固定化異構(gòu)酶的反應(yīng)器被異構(gòu)化，最終得到果糖含量在 42%左右的果葡糖漿。 （ ） 也稱糖化酶，主要催化淀粉和寡糖的 α 1,4糖苷鍵水解，從分子的非還原性末端釋放出 β 葡萄糖分子。 （２） 化學(xué)修飾酶（疏水性修飾、反相膠束）： 例如： SOD酶經(jīng)糖脂修飾后變成脂溶性，它對(duì)溫度、 PH、蛋白酶水解的穩(wěn)定性均高于天然 SOD。不同酶與必需水結(jié)合的緊密程度及所結(jié)合的必需水量是不同的。 例如在有機(jī)溶劑中，可以利用酶與配體的相互作用性質(zhì)，誘導(dǎo)改變酶分子的構(gòu)象，調(diào)控酶的底物專一性 ,、立體選擇性和手性選擇性等。 膜反應(yīng)器（ membrane reactor, MR）可以用于游離酶的催化反應(yīng)，也可以用于固定化酶的催化反應(yīng)。 連續(xù)攪拌罐式反應(yīng)器 （ Continuous Stirred Tank Reactor, CSTR） 催化劑采用顆粒狀的固定化酶，少數(shù)應(yīng)用片狀固定化酶。 如果酶反應(yīng)產(chǎn)生酸或消耗酸時(shí) ， pH值曲線會(huì)發(fā)生顯著變化 （ 曲線向右移動(dòng)或向左移動(dòng) ） ， 最適 pH值也會(huì)相應(yīng)變化 。采用明膠、卡拉膠、海藻酸鈉或淀粉等天然高分子化合物作為包埋劑時(shí)，可以將酶直接與溶膠態(tài)的包埋劑混合凝膠化。 優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，處理?xiàng)l件溫和，能得到酶活回收率較高的固定化酶。連續(xù)法使用方便，一個(gè)樣品可多次測(cè)定，但很多酶反應(yīng)不能用該法測(cè)定。 分離步驟、方法和成本間的關(guān)系 提取、分離、純化、制劑 （六）酶的分離純化應(yīng)注意的問題 低溫、不能過酸、過堿等。 （ 三 ） 根據(jù)酶分子電荷性質(zhì)的方法 根據(jù)被分離物質(zhì)與分離介質(zhì)（離子交換劑）間異種電荷的靜電引力的不同來進(jìn)行物質(zhì)分離的。 利用酶等物質(zhì)在有機(jī)溶劑中的溶解度不同而使其分離。 四、酶的提取與純化 酶的提取 :在一定條件下，用適當(dāng)?shù)娜軇┨幚砗冈?，使酶充分溶解到溶劑中的過程，也稱作酶的抽提，即初步純化。目前認(rèn)為可用于食品工業(yè)和醫(yī)藥工業(yè)的生產(chǎn)菌種有：枯草桿菌、黑曲霉、米曲霉、啤酒酵母和脆壁克魯維酵母。 酶的非水相催化 新酶的開發(fā) （三）酶的分類： 按酶催化反應(yīng)的類型分類 ?1．氧化還原酶 ?2．轉(zhuǎn)移酶 ?3．水解酶 ?4．裂合酶 ?5．異構(gòu)酶 ?6．連接酶（合成酶） 1．氧化還原酶 (Oxidoreductase) C H 3 C H C O O HO HN A D + H +C H 3 C C O O HON A D H?催化氧化