06 第六章 糖酶.ppt

第1页：第6章 糖酶

第6章糖酶（3学时）主要内容：6.1淀粉酶6.2乳糖酶6.3纤微素酶6.4果胶酶

第2页：6.1 淀粉酶

• 6.1淀粉酶
• 淀粉是由葡萄糖通过α-1.4糖苷键构成的直链淀粉和α-1.6糖苷键结合的支链淀粉所组成
• 淀粉----糖原-----糊精---多糖----α-限制糊精（由4个或更多个葡萄糖基构成的寡糖，含α-1.6糖苷键）----双糖----葡萄糖
• 了解淀粉酶作用位点及其产物

第3页：淀粉酶分类及性质表

说明：源文本中「葡萄糖淀粉E」按标准名称修正为「葡萄糖淀粉酶」；各行水解产物按原文叙述整理。

第4页：淀粉酶的种类补充

补充：葡萄糖异构E 是催化葡萄糖，生成果糖的异构化反应。镁离子和钴离子对这种酶有激活作用，葡萄糖浓度越高，E反应V越快，这种E随产物果糖浓度的提高，E的活性就降低。

第5页：淀粉酶水解产物

6.1.2. 淀粉酶水解产物 6.1.2.1α-淀粉酶–以直链淀粉为底物时，反应一般按两个阶段进行，首先，直链淀粉快速分解，产生寡糖，粘度及与碘返生呈色反应的能力很快下降；第二阶段，寡糖缓慢地水解生成最终产物葡萄糖和麦芽糖。

–以支链淀粉为底物时，产生葡萄糖、麦芽糖和一系列α-限制糊精

第6页：α-淀粉酶的性质与分子量

(1) α-淀粉酶的性质 α-淀粉酶的分子量范围是15600~139300，通常为45000~60000，其分子中的巯基往往是酶催化活性的必需基团。所有α-淀粉酶都是金属酶，每个酶分子至少含有一个钙离子，它是α-淀粉酶的激活剂，钙与酶分子的结合非常牢固。

只有在低pH和同时存在鳌合剂的条件下，才能将酶分子中的钙除去。如果将酶分子中的钙完全除去，就能导致酶基本上失活和对热，酸或脲等变性因素的稳定性降低。

第7页：pH对α-淀粉酶活性的影响

(2) pH对α-淀粉酶作用的影响 一般α-淀粉酶在pH5.5~8比较稳定，当pH4以下时易失活，酶的最适pH在5~6，

第8页：温度对α-淀粉酶活性的影响

• (3) 温度对α-淀粉酶作用的影响
• 温度对酶活性有很大的影响，纯化的α-淀粉酶在50℃以上容易失活，但是有钙离子大量存在的条件下，酶的热稳定性会增加。
• 食品工业中淀粉酶水解温度高还是低好？

第9页：6.1.2.2 葡萄糖淀粉酶

6.1.2.2葡萄糖淀粉E–外切酶，商业酶制剂由霉菌产生，作用pH4-5，将C(1)构型从α转变为β型–以直链淀粉为底物时，产物葡萄糖–以支链淀粉为底物时，不完全，有葡萄糖，可能还有β-限制糊精，如有α-淀粉酶参与可使支链淀粉完全降解。

第10页：β-淀粉酶

6.1.2.3β-淀粉酶–外切酶，作用pH5.0-6.0，将C(1)构型从α转变为β型–以直链淀粉为底物时，当直链淀粉含有偶数葡萄糖基时，终产物为麦芽糖；当直链淀粉含有奇数葡萄糖基时，终产物除麦芽糖外，还有麦芽三糖和葡萄糖。

–以支链淀粉为底物时，产物为麦芽糖（50-60%）和β-限制糊精

第11页：异淀粉酶

6.1.2.4异淀粉酶–专一分解支链淀粉型多糖中α-1.6糖苷键形成直链淀粉和糊精–经典试题：以支链淀粉（或玉米淀粉）为原料，制造果葡糖浆，需要哪些酶参加催化反应？

第12页：6.2 乳糖酶

• 6.2乳糖酶
• 乳糖是一种二糖，溶解度低，20℃/15%溶解，甜度低，以蔗糖100，则乳糖16，牛奶中乳糖占固形物30%。
• 炼乳、冰淇淋等乳制品，由于温度变化，常常有乳糖结晶析出，呈颗粒状结构
• 生活在亚洲一些地区的居民，由于体内缺乏乳糖酶而不能代谢乳糖，对牛奶有过敏性反应，出现腹泻。
• 乳糖酶为β-半乳糖苷酶，可使乳糖分解成大致等量的葡萄糖和半乳糖及少量聚半乳糖。

第13页：温度对乳糖酶活性的影响

说明：源文件未标注酶活单位，数值按原文照录，使用时请对照原课件图片核对单位与含义。

第14页：6.2.1.2 不同pH介质

6.2.1.2不同pH介质对乳糖酶活性的影响–细菌乳糖酶最适pH在7.0，霉菌乳糖酶最适pH接近于5.0，酵母乳糖酶最适pH在6.0。–牛奶、脱脂牛奶、炼乳的pH对酵母乳糖酶很适合；–乳清及其浓缩物的pH对霉菌乳糖酶很适合。

第15页：6.2.1.3 激活剂–硫化物

6.2.1.3激活剂–硫化物或亚硫酸盐可以提高乳糖分解速度

第16页：食品工业应用实例

6.2.2. 食品工业应用实例 6.2.2.1在冰淇淋中应用–如果冰淇淋中脱脂奶粉量超过12%，在其贮藏和销售期间经过较大的温度变化，便有乳糖析出。–使50%乳糖分解，在冰箱中保存4个月，乳糖也不会结晶。–方法：乳糖酶先分解脱脂牛奶，再制造冰淇淋。

–直接将乳糖酶加到冰淇淋配料中。

第17页：6.2.2.2 冷冻炼乳

6.2.2.2 冷冻炼乳、浓缩乳清–乳糖结晶析出，会促使酪蛋白凝聚，不合食用。

第18页：6.3 纤维素酶

6.3纤微素酶 纤微素酶:β-1，4葡聚糖4-葡聚糖水解酶，作用于纤维素和从纤维素派生出来的产物，极有前景（能源甘蔗）。

第19页：6.3.1 纤维素酶的分类

• 6.3.1. 分类
• 1.1纤维二糖水解酶：对纤维素具有最高亲和力，能降解结晶纤维素
• 1.2β-1，4葡聚糖酶：外切和内切，以葡萄糖为单位
• 1.3β-葡萄糖苷酶：作用于小分子量底物时表现出最高活力

第20页：6.3.2 纤维素酶的性质

• 6.3.2. 酶的性质
• 2.1最适pH4.5-6.5，随底物变化
• 2.2高的热稳定性：显著优于果胶酶
• 2.3抑制剂：葡萄糖酸内酯，重金属离子（Cu,Hg），天然抑制剂酚类物质（免受霉菌腐烂作用）
• 激活剂：半胱氨酸

第21页：6.4 果胶酶

6.4果胶酶

第22页：果胶物质

• 6.4.1. 果胶物质（主要成分脱水半乳糖醛酸）
• 果胶是一种高分子多糖化合物，作为细胞结构的一部分，存在于几乎所有的植物中，它主要由半乳糖醛酸及其甲酯缩合而成，此外还含有鼠李糖、阿拉伯糖、半乳糖等。果胶的基本结构是α-l-4-D半乳糖醛酸主链，鼠李糖单元以（l-2）连接于还原端或以（l-4）连接于非还原端。鼠李糖在果胶多糖的主链上引入了节点阿拉伯糖、半乳糖或阿拉伯半乳聚糖再作为侧链以（l-4）连接于鼠李糖上。
• 柠檬3.0~4.0%，香蕉0.7~1.2%，
• 梨0.5~0.8%，苹果0.5~1.6%，
• 草莓0.6~0.7%。

第23页：果胶的种类

• 果胶的种类
• 1.原果胶：未成熟果蔬中，不溶于水。
• 2.果胶酸：脱水半乳糖醛酸单位上的羧基基本上是游离的（聚半乳糖醛酸），不含甲酯（OCH3）。
• 3.果胶酯酸：含一定数量甲酯基团，果胶酯酸包括果胶，果胶分子中75%左右的羧基是甲酯化的。
• 酯化度大于7即为高酯化度

第24页：果胶类物质对食品工业的影响

• 果胶类物质给食品工业中带来的难题
• 任何一种果汁都存在果胶
• 果蔬汁中：–榨汁中粘度大、汁得率低，过滤难。–进入饮料中造成混浊沉淀、透光率不高。

第25页：果胶酶分布与分类

6.4.2. 果胶酶分布与分类：果胶酶是指分解果胶的多种酶的总称 6.4.2.1分布–霉菌中含各种果胶酶，裂解酶；细菌中主要为聚半乳糖醛酸裂解酶；高等植物中主要是果胶酯酶和聚半乳糖醛酸酶，不含果胶裂解酶。

第26页：6.4.2.2 果胶酶的分类

6.4.2.2分类–（1）聚半乳糖醛酸酶（PG）：此类能水解半乳糖醛酸中α-1,4键（优先对甲酯含量低的水溶性果胶酸作用），分两类。

第27页：a.内切PG

a.内切PG（endo-PG）：从分子内部无规则的切断α-1，4键，可使果胶或果胶酸的粘度迅速下降，这类酶在果汁澄清中起主要作用。由于酶只能裂开和游离羧基相邻的糖苷键，因此底物水解的速度和程度随它的酯化程度增加而快速下降。

最适pH4~5，霉菌中最多，植物番茄中含量高。b.外切（exo-PG）：从分子末端逐个切断α-1，4键，生成半乳糖醛酸，粘度下降不明显。pH5.0，钙激活。

第28页：聚甲基半乳糖醛酸

(2)聚甲基半乳糖醛酸裂解酶（PMGL）：即果胶裂解酶。以随机方式解聚高度酯化的果胶，使溶液的粘度快速下降，果胶裂解酶只能裂解贴近甲酯基的糖苷键，果胶裂解酶同底物的亲和力随底物的酯化程度提高而增加。pH6.0，只有霉菌中有。

–不能水解果胶酸

第29页：聚半乳糖醛酸

–(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。pH8.0~9.5，Ca2+是绝对需要的。细菌中含量高。–较少应用于果汁生产，为什么？

第30页：霉菌果胶酯酶

• –
• (4)果胶酯酶（PE）
• 霉菌果胶酯酶的最适pH一般在酸性范围，它的热稳定性较低。细菌果胶酯酶的最适pH在碱性范围（7.5~8.0）。商业霉菌果胶酶制剂，含果胶酯酶、聚半乳糖醛酸酶、果胶裂解酶。
• 果胶酯酶能使果胶中的甲酯水解，生成果胶酸。

第31页：果胶酯酶在降解

–果胶酯酶在降解果胶的同时会伴随着甲醇（CH3OH)的释出，这在制葡萄酒中应注意采用热处理。–植物组织中含量高。果胶在酶作用下脱酯和钙化，使细胞间的粘合强化，但葡萄酒应避免。

第32页：苹果汁含有高度酯化的果胶

苹果汁含有高度酯化的果胶，它易于被果胶裂解酶澄清，而单独使用内切-聚半乳糖醛酸酶几乎没有效果。如果采用内切-聚半乳糖醛酸酶和果胶酯酶混合酶制剂。当30%酯键和5%糖苷键被水解时，苹果汁就能达到完全的澄清。

第33页：糖酶本章小结

• 总结
• ：霉菌果胶酶最佳，先果胶酯酶起作用，再果胶酸酶、果胶裂解酶起作用。
• 问题：生产澄清型果汁中如何正确合理使用果胶酶？

第34页：糖酶章末小结

谢谢