食品生物应用技术第三章-酶工程在食品工业中的应用.ppt

第三章

酶工程及其在食品工业中

的应用;酶的概念;酶学研究简史;酶与生命活动密切相关;第一局部

酶的分子结构与功能

TheMolecularStructureandFunctionofEnzyme

;〔一〕结构组成仅含氨基酸组分的酶称为单纯酶;〔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;辅助因子分类

〔按其与酶蛋白结合的紧密程度〕;二、酶的活性中心;或称活性部位(activesite)，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;;酶的催化特性;1、与一般催化剂的共性;〔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．氧化复原酶(Oxidoreductase);2．转移酶(Transferase);3．水解酶(Hydrolase);4．裂合酶(Lyase);5．异构酶(Isomerase);6．连接酶〔合成酶〕;7.核酸酶〔催化核酸〕;酶用于生物催化的概况;酶与底物的结合模型;2关于酶与底物分子结合的假说;

〔2〕锁－钥匙学说：1890年Fisher提出。

该学说认为酶的天然构象是刚性的，如果底物分子结构上存在着微小的差异，就不能契入酶分子中，从而不能被酶催化。;〔3〕诱导－契合假说:Koshland提出

当酶分子与底物接近时，酶蛋白受底物分子的诱导，其构象发生了有利于底物结合的变化，酶与底物在此根底上互补楔合，进行反响。;第二局部酶工程概述;?酶工程与发酵工程、基因工程、细胞工程的关系;二、酶工程的内容;〔二〕生物酶工程;当前酶工程的主要任务是：

?研制分解纤维素和木质素的酶、使低分子有机物聚合的酶、检测用酶、能分解有毒物质的酶及废物综合利用酶。?

利用基因工程技术开发新酶品种和提高酶产量。?

固定化酶和细胞、固定化多酶体系及辅因子再生体系，特定生物反响的研究和应用。?

用微生物和动植物组织研究生物传感器。

非水系统的反响技术，酶分子的修饰与改造以及酶型高效催化剂的人工合成研究。;第三局部食品酶的生产与别离纯化;〔一〕对酶生产菌的要求;〔三〕?提高酶产量的方法;1、通过条件控制提高酶产量

(1)添加诱导物?:?这种方法只适应于诱导酶的合成。其关??在于选择适宜的诱导物及其浓度。

诱导物：

一是酶的作用底物，但有些底物并不一定是诱导物；

二是一些难以代谢的底物类似物。

三是诱导物的前体物质。

此外,对于参加分解代谢的胞外酶，它们的产物也往往行诱导作用，如纤维二糖诱导纤维素酶。

;(2)降低阻遏物浓度:??

对于受分解代谢产物阻遏的酶，常采用直接限制碳源或相应的生长因子供给。

对于合成代谢的酶解决尾产物阻遏的方法

在培养基中添加尾产物类似物或尾产物形成的抑制剂

采用营养缺陷型菌株，限制其必须生长因子的供给;2、通过基因突变提高酶产量????

根据酶合成的调节机构，要使酶产量因基因突变而提高，有两种可能：

一是使诱导型变成组成型：即获得的突变株在没有诱导物存在的条件下酶产量达诱导的水平；

二是使阻遏型变为去阻遏型：即获得的突变株在引起阻遏的条件下，酶产量到达无阻遏的水平。;3、其他提高酶产量的方法

?(1)添加外表活性剂：??

人们发现许多外表活性剂能提高酶的产量，特别有利于霉菌胞外酶的生产，而且它们对菌和酶没有专一性，通常用的是非离子型外表活性剂如Tween80、TritomX-100等。

目前认为，外表活性剂可能是提高了细胞膜的透性，有助于打破细胞内酶合成的“反响平衡”。;二、酶的别离纯化〔P37〕;三、酶与细胞固定化;〔一〕为什么要固定化酶

〔二〕酶固定化的优缺点

〔三〕酶的固定化方法

〔四〕固定化酶反响器;〔一〕为什么要固定化酶;〔二〕酶固定化的优缺点;2、固定化酶的缺点

存在着酶失活现象，尤其是共价法固定

消耗固定化材料，增加本钱

酶被固定到载体后将增加底物和产物的传质阻力

以此，考虑固定化酶的优缺点，在工业采用固定化还是液态的，应该根据具体情况分析而定。;1、?酶的固定方法;〔一〕?吸附法??

??吸附法分为物理吸附法和离子吸附法。;2、?离子吸附法

将酶同含有离子交换基的水不溶性载体相结合。

操作简便,处理条件温和，可以得到较多高活性的固定化酶

常用载体：

阴离子交换剂：DEAE(二乙氨基乙基)-纤维素、ECTEOLA-(混合氨类)-纤维素、TEAE(四乙氨基乙基)-纤维素、DEAE-葡聚糖凝胶等；

阳离子交换剂：CM-纤维素、纤维素-柠檬酸;〔二〕?包埋法

将聚合物单体和酶溶液混合，再借助于聚合促进剂(包括交联剂)的作用进行聚合，使酶包埋于聚合物中以到达固定化。

此