4食品与酶工程解释.ppt

第 四 章  酶工程及其在食品工业中的应用;酶的概念;酶学研究简史;酶与生命活动密切相关;第一部分酶的分子结构与功能The Molecular Structure and Function of Enzyme ;（一）结构组成仅含氨基酸组分的酶称为单纯酶;（二）结构组成中既含氨基酸组分又含非氨基酸组分的酶称为结合酶 ;辅助因子分类 （按其与酶蛋白结合的紧密程度）;二、酶的活性中心;或称活性部位(active site)，指必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物。;活性中心内的必需基团;;酶的催化特性;1、与一般催化剂的共性;（一）高度的催化效率 （二）高度的特异性 （三）可调节性 ;二．酶的分类：;1．氧化还原酶 (Oxidoreductase);2．转移酶(Transferase);3．水解酶(Hydrolase);4．裂合酶(Lyase);5．异构酶(Isomerase);6．连接酶（合成酶）;7.核酸酶（催化核酸）;??用于生物催化的概况;酶与底物的结合模型;2 关于酶与底物分子结合的假说; （2）锁－钥匙学说：1890年Fisher提出。 该学说认为酶的天然构象是刚性的，如果底物分子结构上存在着微小的差别，就不能契入酶分子中，从而不能被酶催化。;（3）诱导－契合假说:Koshland提出 当酶分子与底物接近时，酶蛋白受底物分子的诱导，其构象发生了有利于底物结合的变化，酶与底物在此基础上互补楔合，进行反应。;第二部分 酶工程概述;?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 ;（二）生物酶工程 ;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。 ;第三部分 食品酶的生产与分离纯化 ;（一）对酶生产菌的要求 ;（三）?提高酶产量的方法 ;1、通过条件控制提高酶产量 (1)添加诱导物?:?这种方法只适应于诱导酶的合成。其关键在于选择适宜的诱导物及其浓度。 诱导物： 一是酶的作用底物，但有些底物并不一定是诱导物； 二是一些难以代谢的底物类似物。 三是诱导物的前体物质。 此外,对于参加分解代谢的胞外酶，它们的产物也往往行诱导作用，如纤维二糖诱导纤维素酶。 ;(2)降低阻遏物浓度:?? 对于受分解代谢产物阻遏的酶，常采用直接限制碳源或相应的生长因子供应。 对于合成代谢的酶解决尾产物阻遏的方法 在培养基中添加尾产物类似物或尾产物形成的抑制剂 采用营养缺陷型菌株，限制其必须生长因子的供应;2、通过基因突变提高酶产量???? 根据酶合成的调节机构，要使酶产量因基因突变而提高，有两种可能： 一是使诱导型变成组成型：即获得的突变株在没有诱导物存在的条件下酶产量达诱导的水平； 二是使阻遏型变为去阻遏型：即获得的突变株在引起阻遏的条件下，酶产量达到无阻遏的水平。 ;3、其他提高酶产量的方法 ?(1)添加表面活性剂：?? 人们发现许多表面活性剂能提高酶的产量，特别有利于霉菌胞外酶的生产，而且它们对菌和酶没有专一性，通常用的是非离子型表面活性剂如Tween80、TritomX-100等。 目前认为，表面活性剂可能是提高了细胞膜的透性，有助于打破细胞内酶合成的“反馈平衡”。 ;二、酶的分离纯化;三、酶与细胞固定化;（一）为什么要固定化酶 （二）酶固定化的优缺点 （三）酶的固定化方法 （四）固定化酶反应器 ;（一）为什么要固定化酶;（二）酶固定化的优缺点;2、固定化酶的缺点 存在着酶失活现象，尤其是共价法固定 消耗固定化材料，增加成本 酶被固定到载体后将增加底物和产物的传质阻力 以此，考虑固定化酶的优缺点，在工业采用固定化还是液态的，应该根据具体情况分析而定。;1、?酶的固定方法 ;（一）?吸附法?? ??吸附法分为物理吸附法和离子吸附法。 ;2、?离子吸附法 将酶同含有离子交换基的水不溶性载体相结合。 操作简便,处理条件温和，可以得到较多高活性的固定化酶 常用载体： 阴离子交换剂：DEAE(二乙氨基乙基)-纤维素、ECTEOLA-(混合氨类)-纤维素、TEAE(四乙氨基乙基)- 纤维素、DEAE-葡聚糖凝胶等； 阳离子交换剂：CM-纤维素、纤维素-柠檬酸 ;（二）?包埋法 将聚合物单体和酶溶液混合，再借助于聚合促进剂(包括交联剂)的作用进行聚合，使酶包埋于聚合物中以达到固定化。 此法由于酶