食品化学酶的历史

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1、酶的历史一、概念    酶工程亦称酶工艺，是在生物反应器中，利用酶的催化作用，将相应的原料转化为有用物质的技术酶工程与发酵工程密切相关，是发酵工业发展的产物，是酶学原理与化工技术相结合而形成的一门理论性很强的应用技术。主要内容包括各种酶的开发、生产和利用，酶的分离、纯化技术、酶的化学修饰技术，固定化技术，酶反应器的研制和应用等。    酶是生物催化剂，是生物体产生的具有活性的蛋白质。它可高效、专一地催化特定的生化反应，酶的催化作用可使反应速度提高10的8次到10的20次倍。酶促反应具有反应条件温和、能耗低、污染小、操作简单等优点。 2、1961年国际生化联合会酶学委员会提出将酶分为：氧化还原酶

2、：在生物体内参与产能、解毒和某些生物活性物质的合成；转移酶：在生物体内将某功能基团从一个化合物转至另一个化合物；水解酶：在生物体内外起降解作用，是人类应用最广的酶类；裂解酶：可脱去底物上某一基团而留下双链，或可相反地在双链处加入某一基团；异构酶：依生物代谢需要对某些物质进行分子异构化；连接酶（合成酶）：关系着许多生命物质的合成；3、酶蛋白有3种组成形式：单体酶：是仅有1个活性部位的多肽链构成的酶，分子量为13000-35000。寡聚酶：是由若干相同或不同的亚基结合而组成的酶。多酶复合物：是指多种酶进行连续反应的系统，前一反应产物为后一反应的底物。二、酶的探索与发现：公元前800年,古老的烹调方

3、法中已使用来自微生物的酶。1833-1835年,淀粉的第一次酶解法国化学家AnselmePayen和ean-FranoisPersoz描述了从大麦的麦芽中分离淀粉酶多聚体的过程，并将之命名为淀粉酶。1836年,德国生理学家TheodorSchwann在研究消化过程时，分离出一种在胃内消化蛋白的物质，将它命名为胃蛋白酶。这是第一个从动物组织中提取到的酶。1883年,JohanKjeldahl建立了一套检测有机物中-3价氮的方法，即测定氮的含量的方法。1894年,加酶食品的第一次商业化生产1894-1913年,德国化学家EmilFisher根据糖化酶的特点建立了钥匙-锁理论。1926年,科学家发现

4、酶是蛋白质1953-1958年,Watson和Crick发现DNA是双螺旋结构1963年,碱性蛋白酶--洗涤剂用酶的突破1965-1974年,淀粉工业的重大突破随着一种可以将淀粉分解成糖的，不含转葡萄糖苷酶的葡萄糖淀粉酶上市，微生物酶类应用于食品工业的首次重大突破于20世纪60年代发生。  酶的生产和利用一、微生物酶制剂的生产主要有以下步骤：1、目的酶生产菌株的分离筛选（1）从自然界分离筛选（2）用物理、化学因子处理诱变（3）用基因重组或细胞融合技术选育2、酶的生产（1）要选择好的培养方法，包括培养基组成配比、培养温度、pH值、通气量等。图:微生物在相当于三层楼高的发酵罐里生长繁殖，产生所需的

5、酶（2）确定工业规模大量生产的一系列工程和工艺条件，以及培养罐的形式、大小、通气条件、温度和pH值的控制等。图：通过改变培养基类型、酸碱度、氧气浓度和温度，研究人员现了生产某种酶的微生物的最佳生长条件。三、酶的提取、分离和纯化1、微生物酶制剂的工业提取步骤大致如下：如果是胞内酶，则首先要分离收集其菌体，使之破碎，将酶提取至液相中，此为出发酶液；如果是胞外酶，它的深层发酵液或固体培养物的抽提液则为出发酶液。2、制取工业酶制剂的步骤：第一步——除去出发酶液中的悬浮固形物，获得澄清酶液，必要时再进行减压浓缩；第二步——根据质量要求和经济性采用适当方法（如用盐析法、有机溶剂沉淀法、丹宁沉淀法等）将酶沉

6、淀分离；图：只有酶和水能通过转鼓式过滤机；培养基和微生物则被留在硅藻土上。第三步——收集沉淀、干燥、研粉、加适当的稳定剂、填充剂、做成粉末制剂。··      酶粒是在大型连续运转的水平混合机内生产出来的。提取的酶与盐、纤维素及其他成分混合形成0.5mm大小的粒状物。然后用一种聚合体包裹，以防止酶尘在使用过程中可能引起的致敏危险。图:用多聚体包裹酶以减少酶尘引起的致敏危险。3、其他方法    对于质量要求高可提取液中共存有妨碍目的酶工艺效果的其他酶时，常用一些特殊纯化方法将目的酶与其他酶和杂蛋分开，再分别沉淀制取。常用的方法有：（1）蛋白质选择性变性法（2）分级盐析法• 有机溶剂分级沉淀法• 

7、等电点法• 柱层析法• 电泳法• 亲和层析法四、酶的化学修饰技术1、金属离子置换修饰2、大分子结合修饰3、肽链有限水解修饰4、侧链修饰图：微生物的基因经修饰能够产生所需的酶五、固定化酶和固定化细胞  固定化酶是通过物理或化学的处理，使水溶性酶和固态的水不溶支持物（载体）相结合或被载体包埋，但仍保留酶活力。1、固定化酶的特征（1）反应完成后经过过滤或离心等简单的分离就可回收，重复使用，降低了酶制剂的