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第六章 酶 第一节 概述 一、酶对食品科学的重要性： 控制着所有重要的生物大分子和小分子的合成、分解。食品加工的主要原料是生物材料, 生物材料中含有大量的酶。 酶的作用：（1）有益的：蛋白酶-奶酪；多酚氧化酶。（2）有害的：果胶酶-番茄酱。 有效地使用和控制内源酶和外源酶：淀粉生产糖浆（α、β-淀粉酶，葡萄糖酶等），牛乳中乳糖用乳糖酶水解。 二 、酶的化学本质 八十年代以前：酶是一类由活性细胞产生的具有催化作用的蛋白质。 八十年代以后：酶是一类由活性细胞产生具有催化活性的生物大分子。 蛋白质、核糖酶（ribozyme)：RNA。 二、酶分子的组成和结构 据酶蛋白结构特征分类： (1) 单体酶：只有一条具有活性部位的多肽链，即仅由单一的三级结构蛋白质构成。——通常为水解酶类。 (2) 寡聚酶：由多个具有三级结构的亚基聚合而成，亚基聚合时有活性，解聚后失活。 (3) 多酶体系：由几种功能相关的酶靠非共价键嵌合而成的复合体。 据酶分子组成分类： ⑴单纯蛋白酶：仅由蛋白质组成，水解---氨基酸。 ⑵结合蛋白酶（全酶）：①酶蛋白（蛋白质部分）：决定反应专一性。②辅助因子（非蛋白质部分，决定反应性质）：小分子有机化合物、金属离子。 二者缺一不可,否则不具有催化特性，全酶才有催化活性。 三、酶的催化作用特点 ⑴高效性：反应速度是普通催化剂的107～1013； ⑵反应条件温，容易失活：pH5-8，20-40℃； ⑶酶活力条件可控：生成与降解量的调节，催化效力的调节，改变底物浓度对酶进行调节等； ⑷专一性：即酶只能对特定的一种或一类底物起作用。 ①绝对专一性：有些酶只作用于一种底物，催化一个反应，而不作用于任何其它物质。 ②相对专一性：这类酶对结构相近的一类底物都有作用。包括键的专一性和基团的专一性。 ③立体异构专一性：这类酶只对底物的某一种构型起作用，而不催化其他异构体。包括旋光异构专一性和几何异构专一性。 四、影响酶催化反应速度的因素 （1）内在因素：酶的浓度；底物的浓度。 （2）环境条件：pH；温度；水分活度；激活剂或抑制剂。 1、底物浓度对酶促反应的影响：在低底物浓度时, 反应速度与底物浓度成正比。当底物浓度达到一定值，几乎所有的酶都与底物结合后，反应速度达到最大值（Vmax），此时再增加底物浓度，反应速度不再增加。 2、酶浓度的影响：底物充足,其它因素不变时，反应速率与酶浓度成正比。底物浓度不足或酶浓度过高，产物积累对反应有抑制作用，会妨碍反应速率。 3、温度的影响： 最适温度：酶促反应速度最快时的环境温度。动物细胞酶 37～50 oC；植物细胞酶 50～60 oC。 双重影响：T＜最适温度：温度升高，酶促反应速度升高。T＞最适温度：由于酶的本质是蛋白质，温度升高，可引起酶的变性，从而反应速度降低。 4、pH的影响： （1）最适pH：表现出酶最大活力的pH值。 （2）pH稳定性：在一定的pH范围内酶是稳定的。 （3）pH对酶作用的影响机制：①环境过酸、过碱使酶变性失活；②影响酶活性基团的解离；③影响底物的解离。 5、Aw 的影响：一般而言，酶活力随Aw的升高而增大。食品原料中的水分含量必须低于1%～2%，才能抑制酶活力。 6、激活剂的影响： ①使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。 ②其中大部分是一些无机离子和小分子简单有机物。如：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+、Co2+、Cr2+、Fe2+、Cl-、Br-、I-、CN-、NO3-、PO4-等； ③激活剂对酶的作用具有一定的选择性，使用不当，会适得其反，激活剂之间有时存在拮抗现象。 ④激活剂的浓度有一定的范围，超出此范围，会得到相反的效果。 7、抑制剂的影响：许多化合物能与一定的酶进行可逆或不可逆的结合，从而使酶的催化活性降低甚至丧失，称为抑制剂。如药物、抗生素、毒物等。 分类：⑴不可逆：抑制剂与酶通过共价键结合。⑵可逆：抑制剂与酶通过非共价键结合（①竞争性；②非竞争性；③反竞争性）。 第二节 酶促褐变 一、定义：较浅色的水果、蔬菜在受到机械性损伤（削皮、切片、压伤、虫咬、磨浆、捣碎）及处于异常环境变化（受冻、受热等),在酶催化下氧化而呈褐色，称为酶促褐变。 酶促褐变：主要是酚类物质的酶促褐变。 非酶褐变：美拉德反应、焦糖化反应、抗坏血酸氧化褐变。 二、酶促褐变的机理：酶促褐变是多酚氧化酶催化酚类物质形成醌及其聚合物的反应过程。 1、反应条件：（酶促褐变发生的三个条件）①适宜的酚类底物；②氧气；③酚酶。 土豆、苹果、梨、香蕉等果蔬易发生褐变。有些瓜果如柠檬、桔子及西瓜等由于不含多酚氧化酶，故不会发生酶促褐变。 酚酶：以Cu离子为辅基，以氧为受氢体的末端氧化酶，是两种酶的复合体。 甲酚酶（又称酚羟化酶），作用于一元酚；儿茶酚酶（又称为多元