15酶工程食品

1、第第 十十 四四 章章 酶酶 工工 程程 食食 品品 酶的特點(diǎn)和重要性酶的特點(diǎn)和重要性酶在工程上應(yīng)用受酶在工程上應(yīng)用受限：限：1.大多數(shù)脫離生理環(huán)境后極大多數(shù)脫離生理環(huán)境后極不穩(wěn)定，而生產(chǎn)和應(yīng)用過不穩(wěn)定，而生產(chǎn)和應(yīng)用過程中條件與其生理環(huán)境差程中條件與其生理環(huán)境差別大別大2.分離純化技術(shù)繁瑣、成本分離純化技術(shù)繁瑣、成本高，價(jià)格貴，不利于廣泛高，價(jià)格貴，不利于廣泛應(yīng)用應(yīng)用 【酶工程【酶工程/酶反應(yīng)技術(shù)酶反應(yīng)技術(shù)】 在一定的生物反應(yīng)器內(nèi)，通過對酶制劑的在一定的生物反應(yīng)器內(nèi)，通過對酶制劑的改組、修飾、固定或創(chuàng)造新的酶類制品等改組、修飾、固定或創(chuàng)造新的酶類制品等途徑，改善酶制劑的穩(wěn)定性、催化能力、途徑，

2、改善酶制劑的穩(wěn)定性、催化能力、專一性、調(diào)節(jié)性及使用條件，尋求和開發(fā)專一性、調(diào)節(jié)性及使用條件，尋求和開發(fā)耐極端條件耐極端條件的酶產(chǎn)品。的酶產(chǎn)品。耐高溫、耐酸堿、耐高溫、耐酸堿、耐鹽、耐有機(jī)溶劑耐鹽、耐有機(jī)溶劑酶工程酶工程研究內(nèi)容研究內(nèi)容1. 化學(xué)化學(xué)/初級酶工程初級酶工程2. 生物生物/高級酶工程高級酶工程由由酶學(xué)酶學(xué)與與化工技術(shù)化工技術(shù)原理相互滲透、結(jié)合形成的一門科學(xué)技術(shù)。原理相互滲透、結(jié)合形成的一門科學(xué)技術(shù)。自然酶自然酶化學(xué)修飾酶化學(xué)修飾酶固定化酶固定化酶（制造酶反應(yīng)器和酶傳感器）（制造酶反應(yīng)器和酶傳感器）人工合成酶人工合成酶由由酶學(xué)酶學(xué)和以基因重組技術(shù)為主的和以基因重組技術(shù)為主的現(xiàn)代分子生

3、物學(xué)技術(shù)現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)相結(jié)合的相結(jié)合的技術(shù)。技術(shù)?？寺∶缚寺∶竿蛔兠竿蛔兠感旅感旅脯F(xiàn)在不少已商品化，用于測定混合物溶液中某現(xiàn)在不少已商品化，用于測定混合物溶液中某種物質(zhì)濃度。如用葡萄糖氧化酶反應(yīng)器測定血種物質(zhì)濃度。如用葡萄糖氧化酶反應(yīng)器測定血液、尿、發(fā)酵液中的葡萄糖濃度。液、尿、發(fā)酵液中的葡萄糖濃度。另外：另外：非水相介質(zhì)中的酶反應(yīng)非水相介質(zhì)中的酶反應(yīng)（如蛋白水解酶在非水相中反而催化肽鍵形成）（如蛋白水解酶在非水相中反而催化肽鍵形成）酶的抑制劑、激活劑酶的抑制劑、激活劑酶工程意義酶工程意義1.化學(xué)酶工程已產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益化學(xué)酶工程已產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益2.生物反應(yīng)器對生物工業(yè)革新具有實(shí)際意義，

4、對基礎(chǔ)研生物反應(yīng)器對生物工業(yè)革新具有實(shí)際意義，對基礎(chǔ)研究具有理論意義究具有理論意義3.生物酶工程將開創(chuàng)創(chuàng)造超自然生物生物酶工程將開創(chuàng)創(chuàng)造超自然生物/酶的新時(shí)代酶的新時(shí)代二、酶工程食品的概念二、酶工程食品的概念v【酶工程食品【酶工程食品】利用酶工程改造或創(chuàng)造的酶產(chǎn)利用酶工程改造或創(chuàng)造的酶產(chǎn)品，或以酶工程產(chǎn)品進(jìn)行加工處理所獲得的食品，或以酶工程產(chǎn)品進(jìn)行加工處理所獲得的食品及食品添加劑。品及食品添加劑。v包括：包括：1.酶工程改造或創(chuàng)造的、用作食品或食品添加劑的酶產(chǎn)品酶工程改造或創(chuàng)造的、用作食品或食品添加劑的酶產(chǎn)品2.酶工程改造或創(chuàng)造的、用作食品或食品添加劑的酶產(chǎn)品酶工程改造或創(chuàng)造的、用作食品或食品

5、添加劑的酶產(chǎn)品的直接加工品的直接加工品3.以酶工程改造或創(chuàng)造的酶產(chǎn)品或其直接加工品為原料生以酶工程改造或創(chuàng)造的酶產(chǎn)品或其直接加工品為原料生產(chǎn)的食品和食品添加劑，或以酶工程改造或創(chuàng)造的酶產(chǎn)產(chǎn)的食品和食品添加劑，或以酶工程改造或創(chuàng)造的酶產(chǎn)品為食品添加劑加工的食品品為食品添加劑加工的食品v特點(diǎn)：特點(diǎn)：1.產(chǎn)品中存在酶工程采用的產(chǎn)品中存在酶工程采用的基因改造序列基因改造序列2.產(chǎn)品中存在酶工程采用的產(chǎn)品中存在酶工程采用的氨基酸序列修飾成分氨基酸序列修飾成分3.產(chǎn)品具有本身的酶工程所產(chǎn)品具有本身的酶工程所設(shè)計(jì)的性狀和功能設(shè)計(jì)的性狀和功能三、酶工程食品的研究進(jìn)展三、酶工程食品的研究進(jìn)展v1953年開始研究

6、酶的固定化年開始研究酶的固定化v1967年酶反應(yīng)器問世年酶反應(yīng)器問世v1969年，日本首次用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)年，日本首次用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)l-氨氨基酸基酸v20世紀(jì)世紀(jì)5060年代，酶修飾技術(shù)年代，酶修飾技術(shù)四、酶工程食品的技術(shù)原理四、酶工程食品的技術(shù)原理n酶的改組技術(shù)酶的改組技術(shù)n酶的修飾技術(shù)酶的修飾技術(shù)n酶的固定技術(shù)酶的固定技術(shù)n酶的模擬技術(shù)酶的模擬技術(shù)酶的改組技術(shù)酶的改組技術(shù)/酶的定向進(jìn)化技術(shù)酶的定向進(jìn)化技術(shù)n基本原理：基本原理：基于對酶分子的空間結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與功基于對酶分子的空間結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)與功能之間關(guān)系的認(rèn)識，通過定點(diǎn)誘變，改善酶的氨能之間關(guān)系的認(rèn)識，通過定點(diǎn)誘變，改善酶的氨基酸序列尤其

7、是改變構(gòu)成活性中心的氨基酸種類，基酸序列尤其是改變構(gòu)成活性中心的氨基酸種類，以改變酶的穩(wěn)定性、催化性和專一性。以改變酶的穩(wěn)定性、催化性和專一性。天然酶天然酶基基 因因定點(diǎn)突變定點(diǎn)突變隨機(jī)突變、篩選隨機(jī)突變、篩選分子雜合分子雜合酶的修飾技術(shù)酶的修飾技術(shù)n基本原理：基本原理：通過對酶蛋白主鏈的剪接切割和側(cè)鏈通過對酶蛋白主鏈的剪接切割和側(cè)鏈的的化學(xué)修飾化學(xué)修飾對酶分子進(jìn)行改造。對酶分子進(jìn)行改造。通過化學(xué)反應(yīng)，在酶側(cè)鏈通過化學(xué)反應(yīng)，在酶側(cè)鏈上接上某種基團(tuán)、或改變上接上某種基團(tuán)、或改變酶側(cè)鏈上原有基團(tuán)的結(jié)構(gòu)酶側(cè)鏈上原有基團(tuán)的結(jié)構(gòu)技術(shù)路線技術(shù)路線酶表面化學(xué)修飾酶表面化學(xué)修飾酶分子內(nèi)部修飾酶分子內(nèi)部修飾酶分

8、子金屬取代酶分子金屬取代可溶性大分子通過共價(jià)鍵可溶性大分子通過共價(jià)鍵與酶的側(cè)鏈基團(tuán)結(jié)合，在與酶的側(cè)鏈基團(tuán)結(jié)合，在酶表面形成覆蓋層，提高酶表面形成覆蓋層，提高穩(wěn)定性并擴(kuò)大溶解范圍。穩(wěn)定性并擴(kuò)大溶解范圍。選擇性修飾酶的氨基酸側(cè)選擇性修飾酶的氨基酸側(cè)鏈成分，達(dá)到氨基酸取代鏈成分，達(dá)到氨基酸取代效果：如豬和人胰島素效果：如豬和人胰島素對酶分子中所含的金屬進(jìn)對酶分子中所含的金屬進(jìn)行取代，可改變酶專一性、行取代，可改變酶專一性、穩(wěn)定性、抑制作用。穩(wěn)定性、抑制作用。酶的固定技術(shù)酶的固定技術(shù)n基本原理：基本原理：將酶固定于一定空間內(nèi)或連接于一定將酶固定于一定空間內(nèi)或連接于一定支持物上，使其在使用中不能自由流動

9、。支持物上，使其在使用中不能自由流動。技術(shù)路線技術(shù)路線酶的固定化酶的固定化細(xì)胞的固定化細(xì)胞的固定化（動（動/植植/微生物細(xì)胞微生物細(xì)胞活活/死死/休止細(xì)胞、休止細(xì)胞、整細(xì)胞、細(xì)胞碎片、整細(xì)胞、細(xì)胞碎片、細(xì)胞器）細(xì)胞器）酶的模擬技術(shù)酶的模擬技術(shù)n【模擬酶【模擬酶/人工酶人工酶/酶模型酶模型】采用有機(jī)化學(xué)、生采用有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)等方法，物化學(xué)等方法，設(shè)計(jì)和合成設(shè)計(jì)和合成一些比天然酶簡單，一些比天然酶簡單，但又但又具有天然酶中起主導(dǎo)作用的結(jié)構(gòu)和催化功能具有天然酶中起主導(dǎo)作用的結(jié)構(gòu)和催化功能的非蛋白質(zhì)分子或蛋白質(zhì)分子。的非蛋白質(zhì)分子或蛋白質(zhì)分子。五、酶工程食品的應(yīng)用五、酶工程食品的應(yīng)用n酶在淀粉加工

10、中的應(yīng)用酶在淀粉加工中的應(yīng)用淀粉淀粉麥芽寡糖酶麥芽寡糖酶低聚麥芽糖低聚麥芽糖低聚異麥芽糖低聚異麥芽糖淀粉酶、葡萄糖苷轉(zhuǎn)移酶淀粉酶、葡萄糖苷轉(zhuǎn)移酶n酶在面粉烘烤加工中的應(yīng)用酶在面粉烘烤加工中的應(yīng)用增大面包體積、改善面包表皮色澤、改善面粉質(zhì)量、延緩老化、提高增大面包體積、改善面包表皮色澤、改善面粉質(zhì)量、延緩老化、提高柔軟度、延長保存期。如淀粉酶、蛋白酶、脂肪氧化酶、乳糖酶柔軟度、延長保存期。如淀粉酶、蛋白酶、脂肪氧化酶、乳糖酶n酶在蛋白質(zhì)加工中的應(yīng)用酶在蛋白質(zhì)加工中的應(yīng)用蛋白酶提高和改善蛋白質(zhì)溶解性、乳化性、起泡性、黏度和風(fēng)味。蛋白酶提高和改善蛋白質(zhì)溶解性、乳化性、起泡性、黏度和風(fēng)味。嫩肉晶：嫩肉

11、晶：木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶n酶在乳品加工中的應(yīng)用酶在乳品加工中的應(yīng)用乳糖酶乳糖酶分解乳糖、分解乳糖、凝乳酶凝乳酶制造干酪、添加溶菌酶消毒殺菌、生制造干酪、添加溶菌酶消毒殺菌、生物傳感器測定乳糖含量、脂肪酶有助于乳品增香物傳感器測定乳糖含量、脂肪酶有助于乳品增香n酶在果蔬加工中的應(yīng)用酶在果蔬加工中的應(yīng)用果膠酶（提高果汁澄清度、增加產(chǎn)汁率、果膠酶（提高果汁澄清度、增加產(chǎn)汁率、降低黏度、提高過濾效果）、纖維素酶、降低黏度、提高過濾效果）、纖維素酶、葡萄糖氧化酶（果汁脫氧化）葡萄糖氧化酶（果汁脫氧化）n酶在食品保鮮中的應(yīng)用酶在食品保鮮中的應(yīng)用葡萄糖氧化酶（抗氧化）葡萄糖氧化酶（抗氧化）n酶法生產(chǎn)酶法生產(chǎn)

12、l-氨基酸氨基酸n酶法生產(chǎn)高果糖漿酶法生產(chǎn)高果糖漿淀粉淀粉酶酶葡萄糖葡萄糖果果 糖糖異構(gòu)化異構(gòu)化六、酶工程食品可能的衛(wèi)生學(xué)問題六、酶工程食品可能的衛(wèi)生學(xué)問題n酶工程食品潛在的衛(wèi)生學(xué)問題酶工程食品潛在的衛(wèi)生學(xué)問題1.產(chǎn)品中存在酶工程采用的產(chǎn)品中存在酶工程采用的基因改造序列基因改造序列2.產(chǎn)品中存在酶工程采用的產(chǎn)品中存在酶工程采用的氨基酸序列修飾成分氨基酸序列修飾成分3.產(chǎn)品具有本身的酶工程所產(chǎn)品具有本身的酶工程所設(shè)計(jì)的性狀和功能設(shè)計(jì)的性狀和功能（如熱穩(wěn)定性和難降解常是毒性或致敏性成分的共性）（如熱穩(wěn)定性和難降解常是毒性或致敏性成分的共性）n生產(chǎn)食品酶制劑的菌種的安全性生產(chǎn)食品酶制劑的菌種的安全性1.潛在的產(chǎn)毒素性潛在的