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酶在食品工业中的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-09-01
核心提示:酶是一种有生物催化功能的高分子物质。酶所催化的化学反应称为酶促反应。在酶促反应中被酶催化的物质叫底物,经酶催化所产生的物质叫产物,酶所具有的催化能力称为酶的“活性”。
   酶定义
 
  酶是一种有生物催化功能的高分子物质。酶所催化的化学反应称为酶促反应。在酶促反应中被酶催化的物质叫底物,经酶催化所产生的物质叫产物,酶所具有的催化能力称为酶的“活性”。
 
  酶由来
 
  自从我们这个星球有了生物,酶就存在了。毫不夸张地说,我们的生命无时无刻都不能离开酶,我们的生活也与酶的应用息息相关。远在四千年前,我国人民就开始了利用大麦芽中的酶制造饴糖,利用发酵法酿酒,制醋和酱。但那时人们并不是有意的利用酶,是一种只知道结果,不知道原理的自然行为。直到1857年,法国的微生物学家巴斯德在研究酒精发酵时发现,把活的酵母与糖放在一起,在适合的条件下,会进行发酵产生酒精。1926年桑讷首先得到了能够分解尿素的脲酶结晶,研究证明它是蛋白质,具有蛋白质的一切性质。为此荣获1947年度的诺贝尔奖。
 
  酶种类
 
  到目前为止,纯化和结晶的酶已超过2000余种。根据酶的化学组成成分不同,可将其分为单纯酶和结合酶两类。
 
  单纯酶基本组成单位仅为氨基酸,通常只有一条多肽链。它的催化活性仅仅决定于它的蛋白质结构。如淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶等均属于单纯酶。
 
  结合酶是由蛋白质部分和非蛋白质部分组成,前者称为酶蛋白,后者称为辅助因子。酶蛋白与辅助因子结合形成的复合物称为全酶。只有全酶才有催化作用。酶蛋白在酶促反应中起着决定反应特异性的作用,辅助因子则决定反应的类型,参与电子、原子、基团的传递。例如B族维生素就是形成体内结合酶辅酶或辅基的重要成分。
 
  某种酶的分子式
 
  酶特点
 
  酶是生物催化剂,既有与一般催化剂相同的催化性质,又有一般催化剂所没有的生物大分子的特征。酶与一般催化剂一样,只能催化热力学允许的化学反应,缩短达到化学平衡的时间,而不改变平衡点。酶作为催化剂在化学反应的前后没有质和量的改变,微量的酶就能发挥较大的催化作用。
 
  因为酶是蛋白质,所以又具有其独特的催化特点:
 
  1.高度的催化效率
 
  酶的催化效率比无催化剂的自发反应速度高108~1020倍,比一般催化剂的催化效率高107~1013倍。这种高度加速的酶促反应机制,主要是因为大幅度降低了反应的活化能。
 
  2.高度的特异性
 
  酶对其所催化的底物和催化的反应具有较严格的选择性,常将这种选择性称为酶的特异性或专一性。根据酶对底物选择的严格程度不同,酶的特异性通常分为以下三种:
 
  (1)绝对特异性:有的酶只能催化一种底物发生一定的反应,称为绝对特异性。如脲酶只能催化尿素水解成NH3和CO2,而不能催化甲基尿素水解。
 
  (2)相对特异性:一种酶可作用于一类化合物或一种化学键,这种不太严格的特异性称为相对特异性。如脂肪酶不仅水解脂肪,也能水解简单的酯类。
 
  (3)立体异构特异性:酶对底物的立体构型的特异要求,称为立体异构特异性。如L-乳酸脱氢酶的底物只能是L型乳酸,而不能是D型乳酸。
 
  3.酶活性的可调节性
 
  物质代谢在正常情况下处于错综复杂、有条不紊的动态平衡中。酶活性的调节作用是维持这种平衡的重要环节。通过各种调控方式,例如,酶的生物合成的诱导和阻遏、酶的化学修饰、酶的变构调节以及神经体液因素的调节等,改变酶的催化活性,以适应生理功能的需要,促进体内物质代谢的协调统一,保证生命活动的正常进行。
 
  4.酶活性的不稳定性
 
  酶是蛋白质,酶促反应要求一定的pH、温度等温和的条件,强酸、强碱、有机溶剂、重金属盐、高温、紫外线、剧烈震荡等任何使蛋白质变性的理化因素都可使酶变性而失去其催化活性。
 
  酶应用
 
  基于以上酶催化的优缺点,通过工程手段改造酶成为研究的热点。例如通过基因工程手段使酶能够工业化大规模制备,使酶耐酸、耐碱、耐热,或者通过结合新型固定化材料使酶能够更加的稳定,能够重复使用。这些都使得酶工业成为21世纪最蓬勃发展的生物产业之一。如今酶制剂已被越来越多的用于食品、化工、纺织、畜牧、医药等领域,每年产值超过千万亿,但是,不容忽视的是酶工业作为新兴产业,其质量标准体系仍然不完善。例如,酶制剂中最为重要的指标,酶活性,很多产品仍然缺少统一的定义和检测标准。这极大的妨碍了产品的贸易和质量监管。
 
 
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