酶工程与食品产业课件.ppt

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1、酶工程与食品产业第一节酶工程概述第二节酶的生产与分离纯化第三节固定化酶第四节酶反应器和酶传感器第五节酶工程在食品工业上的应用1．酶由生物体产生2．酶与生命活动密切相关3．酶主要是蛋白质酶的概念：酶主要是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质1．酶由生物体产生11．酶由生物体产生22．酶与生命活动密切相关所有生命活动或过程都需要酶的参与（1）执行具体生理机能（2）降解大分子（3）协同激素起信号转化、传递、放大作用（4）催化代谢反应酶的组成和分布是生物进化与组织功能分化的基础在生物进化过程中形成了从酶的合成到酶的结构和活性各种水平的调节机构

2、。3．酶主要是蛋白质1）相对分子质量大2）由氨基酸组成3）为两性电解质4）具有胶体物质的一系列特性5）引起蛋白质变性的物理及化学因素，同样也能使酶失活6）受蛋白水解酶作用而丧失活性酶有以下性质与蛋白质极为相似酶的催化特性1、与一般催化剂的共性2、作为生物催化剂的特性1、与一般催化剂的共性（1）用量少；效率高；反应前后质和量不变（2）加速化学反应的速度，不改变反应的平衡点(3)不能够触发热力学上不能进行的反应。（4）催化可逆反应的酶对正反应、逆反应都有催化作用（5）降低反应的活化能。（一）高度的催化效率（二）高度的特异性（三）可调节

3、性2、作为生物催化剂的特性酶活性部位和必需基团活性中心（活性部位）必需基团：活性部位活性中心为什么酶蛋白具有催化活性而非酶蛋白无催化活性？酶的活性中心必需基团(essentialgroup)酶的活性中心(activecenter)/或活性部位(activesite）活性中心内的必需基团活性中心外的必需基团结合基团催化基团几个名词：结合基团：与底物结合的必需基团催化基团：直接参与催化反应的必需基团必需基团分为两类第一节酶工程概述一、酶工程的概念酶工程:酶的大批量生产以及利用酶的催化作用,借助工程技术手段进行物质转化,生产人们所需要产

4、品的技术。酶工程与发酵工程、基因工程、细胞工程的关系二、酶工程的内容根据酶工程研究和解决问题的手段不同，将酶工程分为化学酶工程和生物酶工程。（一） 化学酶工程亦称初级酶工程，指自然酶、化学修饰酶、固定化酶及化学人工酶的研究和应用。（二）生物酶工程生物酶工程主要包括三个方面：一是用基因工程技术大量生产酶(克隆酶)，二是修饰酶基因产生遗传修饰酶(突变酶)，三是设计新酶基因，合成自然界不曾有的酶(新酶)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

5、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，特定生物反应的研究和应用。用微生物和动植物组织研究生物传感器。非水系统的反应技术，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。第二节食品酶的生产与分离纯化一、酶的生产获得酶制剂的方法有:化学合成从生物体内直接提取分离目前酶的生产主要以微生物为原料。（一）对酶生产菌的要求1、不能是致病菌。可用于食品的有枯草芽孢杆菌、黑曲霉、米曲霉、啤酒酵母等2、不易退化，不易感染噬菌体。3、产酶量高，而且最好产生胞外酶。4、能利用廉价的原料，发酵周期短，易培养。生产

6、菌种的获得:除了从菌种保存机构和有关部门获得外，一般都有要通过筛选得到。筛选包括：菌样采集、菌种分离、纯化和生产性能检定。例如：纤维素酶是一种复合酶，包括葡萄糖内切酶（EG):作用于纤维素分子内部的非结晶区,随机水解β-1,4糖苷键,产生小分子纤维素.葡萄糖外切酶（纤维二糖水解酶，CBH）:作用于纤维素分子末端,水解β-1,4糖苷键,每次切下一个纤维二糖分子.β-葡萄糖苷酶（BG）:水解纤维二糖和小分子纤维素,生产葡萄糖.生产纤维素酶的主要菌种有:细菌:纤维素酶产量低,为胞内酶或吸附在细胞壁上,提取纯化困难。研究较多的为纤维素黏菌

7、属、生孢纤维素黏菌属、纤维粘杆菌属。霉菌：目前生产纤维素酶的微生物大多为霉菌。研究较多的为木霉属、曲霉属、根霉属、漆斑霉属，纤维素酶产量高。纤维素酶的提取分离方法有分级沉淀、电泳法、层析法、凝胶过滤法、离子交换法、等电点聚焦法等纤维素酶在食品工业中的应用果汁生产促进果汁的提取澄清，提高可溶性固形物含量，促进果皮渣综合利用。如柑橘皮经纤维素酶解香料生产用纤维素酶处理后再提取可提高香料的产量。果蔬生产种子蛋白利用：用于大豆脱皮速溶茶的生产可发酵糖的生产琼脂生产酱油酿造酒精酿造淀粉酶是水解淀粉的酶类，包括α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀

8、粉酶、异淀粉酶α-淀粉酶：随机水解淀粉分子内部的α-1,4糖苷键,不能水解α-1,6糖苷键.水解产物为分子量不等糊精、少量低聚糖、麦芽糖、葡萄糖.生产菌种:主要来自于细菌（枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌，尤其是耐热的α-淀粉酶）和曲霉。β-淀粉酶:从淀