食品酶学
一、名词解释
1、酶：酶是一类由活性细胞产生的具有催化作用和高度专一性的特殊蛋白质。 2、生物传感器：由生物识别单元和物理转换器相结合所构成的分析仪器。 3、盐析：一般是指溶液中加入无机盐类而使某种物质溶解度降低而析出的过程。 4、生物因子：指细胞生长繁殖所必须不可缺的微量有机化合物。
5、同功酶（(isoenzyme）：指在生物体内或组织中催化相同反应而具有不同分子形式（包括不同的AA序列、空间结构等）的酶。
6、酶活力单位（active unit）：在一定条件下,一定时间内将一定量的底物转化为产物所需的酶量。
7、酶原：不具有活性的酶的前体。
8、酶比活力（specific activity）：单位蛋白质（毫克蛋白质或毫克蛋白氮）所含有的酶活力（单位/毫克蛋白）
10、固定化酶（immobilized enzyme）：指在一定的空间范围内起催化作用，并能反复和连续使用的酶。
11辅基：酶的辅因子或结合蛋白质的非蛋白部分（其中较小的非蛋白质部分称辅基），与酶或蛋白质结合的非常紧密，用透析法不能除去。
12、单体酶：仅有一个活性中心的多肽链构成的酶，一般是由一条多肽链组成。 13、寡聚酶：由2个或多个相同或不相同亚基组成的酶。 二、简答题 3、凝胶过滤的原理
将凝胶装于层析柱中，加入混合液内含不同分子量的物质，小分子溶质能在凝胶海绵状网格内，即凝胶内部空间全都能为小分子溶质所到达，凝胶内外小分子溶质浓度一致。在向下移动的过程中，它从一个凝胶颗粒内部扩散到胶粒孔隙后再进入另一凝胶颗粒，如此不断地进入与流出，使流程增长，移动速率慢故最后流出层析柱。而中等大小的分子，它们也能在凝胶颗粒内外分布，部分送入凝胶颗粒，从而在大分子与小分子物质之间被洗脱。大分子溶质不能透入凝胶内，而只能沿着凝胶颗粒间隙运动，因此流程短，下移速度较小分子溶质快而首先流出层析柱。因而，样品通过定距离的层析柱后，不同大小的分子将按先后顺序依次流出，彼此分开。
4、分离纯化酶有哪些?根据什么?
根据酶和杂蛋白的性质差异，它们的分离方法可分为：
⑴根据分子大小而设计的方法，如离心分离法、筛膜分离法、凝胶过滤法等
⑵根据溶解度大小分离的方法，如盐析法、有机溶剂沉淀法、共沉淀法、选择性沉淀法、等电点沉淀法等
⑶按分子所带正负电荷多少分离的方法，如离子交换分离法、电泳分离法、聚焦层析法等 ⑷按稳定性差异建立的分离方法， 如选择性热变性法、选择性酸碱变性法、选择性表面变性法等
⑸按亲和作用的差异建立的分离方法，如亲和层析法、亲和电泳法等 5、固定化酶 （一）制备方法
固定化酶的制备方法很多，常用的有吸附法、包埋法、结合法和交联法。根据酶自身的性质、应用目的、应用环境来选择固定化载体和方法。 1）吸附法（adsorption）：利用各种固体吸附剂将酶吸附在其表面上固定的方法，是固定化
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中最简单的方法。可分为物理吸附法和离子吸附法。 ◆ 物理吸附法（physical adsorption）：通过物理方法将酶直接吸附在水不溶性载体（纤维素、淀粉、面筋、活性炭、多孔玻璃、硅胶等）表面而使酶固定化的方法，是制备固定化酶最早采用的方法。
◆ 离子吸附法（ion adsorption）：通过离子键使酶与载体相结合的固定化方法。常用载体有DEAE-纤维素、四乙氨基乙基(TEAE)-纤维素、CMC等。吸附容量一般大于物理吸附法。
吸附表4-1 各种固定化方法的比较 法制备固吸附法 包埋法 共价键结合法 交联法 物理吸附法 离子吸附法 定化酶，
制备 易 易 较难 难 较难 操作简
结合程度 弱 中等 强 强 强 便，条件活力回收率 高，但酶易流失 高 高 低 中等 温和，载再生 可能 可能 不可能 不可能 不可能 固定化成本 低 低 低 高 中等 体廉价易底物专一性 不变 不变 不变 可变 可变 得，且可 反复使
用。但结合力较弱，酶与载体结合不牢固而容易脱落。 2）包埋法（entrapment）：将酶或含酶菌体包埋在各种多孔载体中，使酶固定化的方法。根据载体材料的不同，可分为凝胶包埋法和微胶囊包埋法。
◆ 凝胶包埋法：酶被包埋成网格型。常用的载体有天然凝胶、合成凝胶或树脂等。
◆ 微胶囊包埋法：酶被包埋成微胶囊。常用于制造微胶囊的材料有聚酰胺、火棉胶、醋酸纤维素等。使酶存在于类似细胞内的环境中，可以防止酶的脱落，防止酶与微囊外的环境直接接触，从而增加了酶的稳定性。 3）结合法(binding）：将酶与聚合物载体以共价键或离子键结合的固定化方法，是固定化酶研究中最活跃的一大类方法。用结合法制备的固定化酶，酶和载体之间结合相当牢固，即使用高浓度底物溶液或盐溶液，也不会使酶分子从载体上脱落下来，具有酶稳定性好、可连续使用较长时间的优点。 4）交联法（cross-linking）：借助双功能试剂使酶分子之间相互交联呈网状结构的固定化方法。应用最广泛的双功能试剂是戊二醛。 以上四种固定化酶方法各有其优缺点。往往一种酶可以用不同方法固定化，但没有一种固定化方法可以普遍地适用于每一种酶。在实际应用时，常将两种或数种固定化方法并用，以取长补短。
（二）固定化酶的优缺点
1、优点：1）无需进行酶的分离纯化，大大降低成本；2）提高了酶的稳定性和对污染的抵抗力；3）细胞生长停滞时间短，反应快。
2、缺点：1）固定化酶的活力有所损失；2）必须保持菌体的完整，需防止菌体的自溶；3）载体、细胞膜或细胞壁会造成底物渗透与扩散的障碍。
Section 3 细胞的固定化
固定化细胞：固定在一定载体上并在一定的空间范围内进行生命活动的细胞。
细胞的固定化：采用各种方法，将细胞与水不溶性载体结合，制备固定化细胞的过程。 细胞固定化方法：吸附法、包埋法。
11、果胶酶属于哪类酶？其作用位点及其产物，在生产澄清型果汁中如何合理和有效使用
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果胶酶?
果胶酶是分解果胶的多种酶的总称，既是水解酶，又是裂解酶。
作用位点及产物：
（1）聚半乳糖醛酸酶（polygalacturonase, PG）：此类能水解半乳糖醛酸中α-1,4键，生成具有不饱和键的半乳糖醛酸酯
(2)聚甲基半乳糖醛酸裂解酶（PMGL）：切断果胶分子α-1,4糖苷键，以随机方式解聚高度酯化的果胶，使溶液的粘度快速下降 (3)聚半乳糖醛酸裂解酶（PGL）：也称果胶酸裂解酶。解聚低甲氧基果胶或果胶酸，产物为半乳糖醛酸二聚体，只能裂解贴近游离羧基的糖苷键。 (4)果胶酯酶（PE）使果胶中的甲醇水解，生成果胶酸
澄清型果汁生产：首先测定果胶含量，以确定酶的用量；然后，测定果胶中甲氧基的含量，如果甲氧基含量>7%，属于高度酯化果胶，先用果胶酯酶（PE）处理，再用聚半乳糖醛酸酶（PG）；如果甲氧基含量<7%，直接用PG处理。 12、果胶酶属于哪类酶？其作用位点及其产物，在食品工业中如何合理和有效使用果胶酶？ 果胶酶属于水解酶类。
包括：聚半乳糖醛酸酶、聚甲基半乳糖醛酸裂解酶、聚半乳糖醛酸裂解酶、果胶酯酶 名称 聚半乳糖醛酸酶 PG 作用位点 水解产物 （1）分子内部无规则的切断α-1，4糖苷键，半乳糖醛酸中α-1,4糖苷生成相对分子质量较小的寡聚半乳糖醛酸 键 （2）从分子末端逐个切断α-1，4糖苷键，生 成半乳糖醛酸 聚甲基半乳糖醛 （1）随即切断α-1，4糖苷键，生成相对分子酸裂解酶果胶中分子中α-1,4糖苷质量较小的聚甲基半乳糖醛酸 （PMGL） 键 （2）从分子末端逐个切断α-1，4糖苷键，生（果胶裂解酶） 成具有不饱和键的甲基半乳糖醛酸 聚半乳糖醛酸裂贴近游离羧基的α-1,4糖半乳糖醛酸二聚体 解酶（果胶酸裂解苷键 酶）PGL 果胶酯酶(PE) 甲酯中酯键 果胶酸和甲醇 食品工业中应用：（1）存在于水果或蔬菜中的果胶酶能降解果胶物质，因此在加工需要果胶
的食品时应采用高温的方法使果胶酶失活；
（2）果胶酶常用于果汁的萃取和澄清，根据需要以及果胶性质采取不同的果胶酶对果胶进行降解，达到澄清的目的。
16、过氧化物酶作用机理及其在食品工业中的应用？经热烫的罐装或冷冻蔬菜在保藏期间产生不良风味的原因?
过氧化物酶作用机理：H2O2 + AH2 — 2H2O +A
食品工业中的应用：①过氧化物酶是果疏成熟和衰老的指标：如苹果气调贮藏中，过氧化物酶出现两个峰值，一个在呼吸转折（成熟）；一个在衰老开始。②过氧化物酶的活力与果疏产品，特别是非酸性蔬菜在保藏期间形成的不良风味有关。③过氧化物酶属于最耐热的酶类，在果疏加工中常被当作热处理是否充分的指标
不良风味的原因：在热失活中过氧化物酶分子聚集成寡聚体，分子量增加一倍，这个过程包
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括酶分子展开和展开的酶分子进一步堆积，血红素基暴露，增加了血红素蛋白非酶催化脂肪氧化的能力，导致不良风味的产生。这一过程非脂肪氧合酶作用（热烫钝化） 17、多酚氧化酶作用的底物有哪些？如何利用和控制酶促褐变
多酚氧化酶作用的底物有：儿茶素、3，4-二羟基肉桂酸酯、3，4-二羟基苯丙氨酸、酪氨酸 利用：红茶、乌龙茶的生产工艺
控制酶促褐变：酶促褐变的三要素：底物、O2、酶
⑴对酶的抑制：多酚氧化酶以酮为辅基，金属螯合物；如抗坏血酸、柠檬酸、EDTA、果胶作用
⑵与酶反应产物和底物抑制：①同邻一二酚氧化产物醌作用的还原剂；如抗坏血酸、SO2、偏重亚硫酸盐。②醌的偶合剂：与醌作用，生成稳定的无色化合物；如半胱氨酸、谷胱氨酸。③与酚类底物作用的化合物；PVP与酚强烈缔合，消去底物。 ⑶热烫处理 ⑷脱氢处理
21、举例说明酶在果蔬类食品生产中的应用
⑴提取果疏汁。果浆榨汁前添加一点量果胶酶可以有效地分解果肉组织中的果胶物质，使果汁黏度降低，容易榨汁、过滤，从而提高出汁率。
⑵酶在果疏加工上的新用途。增香、除异味；提取果胶；真空或加压渗酶法处理完整果疏；去除酚类化物；提取蔬菜汁
⑶酶在葡萄酒中的应用。在葡萄酒生产的过程中，已广泛应用酶制剂，主要应用的酶有果胶酶和蛋白酶。
14、常用沉淀法的种类及原理及应用范围？
1） 盐析沉淀法：原理：高盐浓度下盐离子与蛋白质分子争夺水分子，除去蛋白质的水合外壳，降低溶解度而沉淀。适用于：多用于各种蛋白质和酶的纯化。
2） 有机溶剂沉淀法：原理：利用酶等蛋白质在有机溶剂中的溶解度不同而使之分离的方法。适用于：多用于蛋白质、酶、多糖、核酸及生物小分子的分离和纯化。
3） 等电点沉淀：原理：蛋白质在PI时溶解度最低，不同的蛋白质具有不的PI。适用于：用于氨基酸、蛋白质及其他两性介质。
4） 有机聚合物沉淀法：原理：使用非离子型聚合物以及离子型表面活性剂在一定条件下能与酶蛋白直接或间接形成络合物，使蛋白质沉淀析出。适用于：核酸内切酶EcoR1可以PEI分离，PEI至0.2mol kcl存在下，能和EcoR1及相关蛋白凝聚析出。
5） 选择性变性沉淀法：原理：选择一定的条件使溶液中存在的某些杂蛋白质变性下降，而不影响所需蛋白质的方法。适用于：用于除去不耐热或在一定PH值下易变性的蛋白质。 15、简述酶分离纯化技术中各种层析技术的分离依据？ 层析方法 吸附层析 分配层析 分离依据 利用吸附剂对不同物质的吸附力不同而使混合物中各组分分离 利用各组分在两相中的分配系数不同，而使各组分分离 离子交换层析 利用离子交换剂上的可解离基团（活性基团）对各种离子的亲和力不同而达到分离目的 凝胶层析 以各种多孔凝胶为固定相，利用流动相中所含各种组分的相对分子质量不同而达到物质分离 4
亲和层析 层析聚焦 利用生物分子与配基之间所具有的专一而又可逆的亲和力，使生物分子分离纯化 将酶等两性物质的等电点特性与离子交换层析的特性结合在一起，实现组分分离 16、密度梯度离心和等密度梯度离心的差异？
密度离心法
等密度离心法：
17、阻遏及其调控
答：分解代谢物阻遏：当微生物在含有两种能够分解底物的培养基中生长时，利用快的那种分解底物会阻遏利用慢的底物的有关酶的合成的现象。
反馈阻遏:也称末端产物阻遏，催化作用的产物或代谢途径的末端产物使酶的生物合成受阻的现象。 控制方法：
条件控制 （1）添加诱导物：1）酶的作用底物 2）酶作用底物的前体 3）酶的反应产物 4）底物类似物
（2）降低阻遏物浓度 分解代谢物阻遏与解除： 终产物阻遏与解除： （3）促进分泌：表面活性剂 （4）添加产酶促进剂：
18酶的合成模式
（1）生长偶联型 又称同步生长型。细胞进入生长期，酶即开始大量合成；细胞进入平衡期后，酶的合成随之停止。其生物合成可以诱导，但不受分解代谢物阻遏和终产物阻遏。当 除去诱导物或细胞进入平衡期后，酶的合成立即停止。其所对应的mRNA很不稳定。 （2）非生长偶联型 又称滞后合成型。只有当细胞生长进入平衡期后，酶才开始合成并大量积累。其生物合成受分解代谢物阻遏。该酶所对应的mRNA稳定性好。如多数水解酶类。 （3）部分生长偶联型 又称延续合成型。酶的合成与细胞同步开始，细胞生长进入平衡期后，酶还可以继续合成。其生物合成可以诱导，但不受分解代谢物阻遏和终产物阻遏。该酶所对应的mRNA很稳定。酶生产中最理想的生物合成模式。
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