食品酶学酯酶和过氧化物酶89.ppt

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1、第八章 酯酶醇醇:一元醇或多元醇、脂肪醇或芳香族醇；一元醇或多元醇、脂肪醇或芳香族醇；酸酸:有机酸或无机酸；有机酸或无机酸；底物特异性底物特异性:对酯的酸或醇部分是特异的对酯的酸或醇部分是特异的.分类分类:羧酸酯水解酶羧酸酯水解酶 硫酯水解酶根据底物中醇的部分命名硫酯水解酶根据底物中醇的部分命名 磷酸二酯水解酶磷酸二酯水解酶 硫酸酯水解酶硫酸酯水解酶 R R C CO OS SC C o oA A H H2 2O O R R C CO OO O H H C C o oA A S SH H最重要的是羧酸酯水解酶和磷酸酯水解酶硫酯水解酶硫酯水解酶第一节 羧酸酯水解酶酯 酶R R C CO OH H

2、2 2O O R R C CO OO O H H O OR R R R O O H H羧酸酯羧酸酯羧酸羧酸醇醇一、非特异性羧酸酯水解酶（一）酯酶 三类能被区分的非特异性羧酸酯酶（羧酸酯水解酶、芳三类能被区分的非特异性羧酸酯酶（羧酸酯水解酶、芳香酯水解酶和乙酸酯水解酶）。香酯水解酶和乙酸酯水解酶）。它们的分类是以底物特异性为基础的，然而其性质的差它们的分类是以底物特异性为基础的，然而其性质的差别超过了底物的特异性别超过了底物的特异性（二）脂酶 上述反应不是一个完全的反应，上述反应不是一个完全的反应，因为脂酶催化的反应可以进行到因为脂酶催化的反应可以进行到甘油一酯甚至甘油阶段。甘油一酯甚至甘油阶段

3、。人类胰脏脂酶的三维结构飘带图 脂肪酶和酯酶的区别是什么？n酯酶，催化酯水解的酶。脂肪酶催化脂肪水解为甘油和脂肪酸的酶(即三酰基甘油酰基水解酶，它催化天然底物油脂水解，生成脂肪酸、甘油和甘油单酯或二酯)。n作用底物的碳链长短不同(酯酶优先水解短链脂肪酸，脂肪酶优先水解长链脂肪酸)n作用底物的物理状态不同(酯酶水解水溶性底物，脂肪酶水解油水界面的底物)R R2 2C CO OO O2 2C CC C H H2 2O OC CO OR R1 1H HC C H H2 2O OP PO O-O OO OC C H H2 2C C H H2 2+N NC C H H3 3C C H H3 3C C H

4、 H3 33 34 41 1 二特异性羧酸酯水解酶（一）磷脂酶 催化水解磷脂酰、溶血磷脂酰化合物中的羧酸酯键、磷酸酯键和磷酸与胆碱之间的酯键。磷脂酶磷脂酶B磷酸二酯酶磷酸二酯酶磷脂酶磷脂酶A（二）叶绿素酶 从叶绿素分子上除去植基从叶绿素分子上除去植基 叶绿素酶的作用可能影响蔬菜加工中绿色的稳定性叶绿素酶的作用可能影响蔬菜加工中绿色的稳定性（三）果胶酯酶（四）乙酰胆碱酯酶(CH3)3N+CH2CH2OH +CH3COO+H酶(C H3)3N+C H2C H2O C C H3 OH2O第二节 磷酸酯水解酶 磷酸酯水解酶催化水解由磷酸作为酸的部分磷酸酯水解酶催化水解由磷酸作为酸的部分酯的酯键酯的酯键

5、 磷酸一酯磷酸一酯磷酸一酯水解酶磷酸一酯水解酶 磷酸二酯磷酸二酯磷酸二酯水解酶磷酸二酯水解酶一、磷酸一酯水解酶一、磷酸一酯水解酶 非特异性磷酸一酯水解酶：对构成酯的一磷酸基有要非特异性磷酸一酯水解酶：对构成酯的一磷酸基有要求，对构成酯的醇的部分没有严格要求求，对构成酯的醇的部分没有严格要求 特异性磷酸一酯水解酶：对一磷酸基和醇两部分都有特异性磷酸一酯水解酶：对一磷酸基和醇两部分都有要求要求二、磷酸二酯水解酶 磷酸二酯水解酶催化原磷酸形成的两个酯键中的一个水解磷酸二酯水解酶催化原磷酸形成的两个酯键中的一个水解R OPOO R O HH2O磷酸二酯水解酶R O H H O P O3-R O P O

6、3-H R O H磷酸一酯水解酶磷酸酯酶和磷酸化酶有什么区别？n磷酸化酶（phosphorylase）：是一种催化磷酸解的酶。比如说，A和B基团通过酯键相连，磷酸化酶则催化酯键水解，并使一个基团带上磷酸基团。A-O-BPi AOH BPi 最有代表性的磷酸化酶是糖原磷酸化酶，糖原在体内降解过程中，该酶是催化糖原还原性末端葡萄糖残基的-1,4-糖苷键断裂，反应，生成1-磷酸葡萄糖和少了一个葡萄糖基的糖原分子。n磷酸酯酶（phosphatase）：属于一种水解酶类，它是通过催化磷酸酯键水解的酶。第三节 脂酶的性质 一、脂酶作用的底物的物理状态一、脂酶作用的底物的物理状态 猪胰脂酶首先被纯化和鉴定，

7、因此，脂酶的许多性质猪胰脂酶首先被纯化和鉴定，因此，脂酶的许多性质的阐明都和猪胰脂酶有关。的阐明都和猪胰脂酶有关。脂酶的天然底物（长链甘油三酯）是不溶于水的。脂酶的天然底物（长链甘油三酯）是不溶于水的。脂酶不能作用于分散在水中的底物分子，而能作用于脂酶不能作用于分散在水中的底物分子，而能作用于乳化的脂肪球，脂肪和水之间的界面是酶作用的部位。乳化的脂肪球，脂肪和水之间的界面是酶作用的部位。酶酶-底物络合物底物络合物 在均相反应体系在均相反应体系 在脂肪反应体系在脂肪反应体系 酶分子吸附底物酶分子吸附底物 脂酶吸附在底物界面上脂酶吸附在底物界面上饱和状态饱和状态 酶分子被底物分子饱和酶分子被底物分

8、子饱和 界面面积足以容纳的所有酶分子界面面积足以容纳的所有酶分子Michaelis常数常数 反应速度达到最高速度反应速度达到最高速度 反应速度达到最高速度反应速度达到最高速度 一半时的底物浓度一半时的底物浓度 一半时的界面面积一半时的界面面积胰脂酶作用于不溶解的甘油三酯时，酶活力和乳化液界面面积的关系胰脂酶作用于不溶解的甘油三酯时，酶活力和乳化液界面面积的关系B-甘油三丁酯甘油三丁酯 O-甘油三油酸酯甘油三油酸酯 当脂酶作用于可溶性酯时，当溶液浓度没有达到被底物饱和当脂酶作用于可溶性酯时，当溶液浓度没有达到被底物饱和的程度之前，电泳纯脂酶不能作用于溶解的丁酸甲酯，它对的程度之前，电泳纯脂酶不能

9、作用于溶解的丁酸甲酯，它对于溶解的甘油乙酸酯的作用也是可以忽略的。于溶解的甘油乙酸酯的作用也是可以忽略的。酯酶和脂酶的差别主要表现在它们所作用的底物具有不同的酯酶和脂酶的差别主要表现在它们所作用的底物具有不同的状态这一点上。状态这一点上。脂酶脂酶能水解不溶解或多相体系中处在油能水解不溶解或多相体系中处在油水界面的酯。水界面的酯。当酶分子中用大圆圈表示的部分和底物相接触时，这个当酶分子中用大圆圈表示的部分和底物相接触时，这个催化部位被诱导而构象改变催化部位被诱导而构象改变(从三角改变到方块从三角改变到方块)，使酶具有，使酶具有活力。活力。二、底物特异性猪胰脂酶作用于甘油酯时相对速度猪胰脂酶作用于

10、甘油酯时相对速度:甘油三酯甘油二酯甘油一酯甘油三酯甘油二酯甘油一酯猪胰脂酶水解甘油三酯的进程猪胰脂酶水解甘油三酯的进程 a-甘油三酯甘油三酯 b-甘油二酯甘油二酯 c-甘油一酯甘油一酯 d-甘油甘油 n猪胰脂酶作用于甘油三酯时的特异性表现猪胰脂酶作用于甘油三酯时的特异性表现为它选择为它选择1 1位和位和3 3位的酯键作为作用点。位的酯键作为作用点。n猪胰脂酶对于酯的醇部分并没有绝对的特猪胰脂酶对于酯的醇部分并没有绝对的特异性要求。异性要求。n由于脂酶作用于处在油由于脂酶作用于处在油-水界面的酯分子，水界面的酯分子，因此，任何能增加底物因此，任何能增加底物-水界面的条件都水界面的条件都能提高脂酶

11、的活力。能提高脂酶的活力。三、pH、温度、激活剂和抑制剂对脂酶作用的影响n大多数脂酶的最适大多数脂酶的最适pHpH在碱性范围内，即在碱性范围内，即pH8pH89 9n胆酸盐类等是有乳化作用的盐能提高脂的活力，胆酸盐类等是有乳化作用的盐能提高脂的活力，重金属盐类确切无疑地抑制脂酶的活力。重金属盐类确切无疑地抑制脂酶的活力。NaClNaCl对对于猪胰脂酶的活力是必需的，但是当于猪胰脂酶的活力是必需的，但是当NaClNaCl浓度超浓度超过过7mmol/L7mmol/L时，酶的活力开始下降。钙离子的作用时，酶的活力开始下降。钙离子的作用比较复杂，对于猪胰脂酶，当有胆酸盐存在时，比较复杂，对于猪胰脂酶，

12、当有胆酸盐存在时，钙离子是绝对必需的；然而，对于牛胰脂酶的作钙离子是绝对必需的；然而，对于牛胰脂酶的作用，钙离子并非是必需的。用，钙离子并非是必需的。四、微生物脂酶n根据位置特异性可将微生物脂酶分为两类。根据位置特异性可将微生物脂酶分为两类。第一类是非特异性微生物脂酶，它们能从甘油三酯的所有三个位置将酯水解，释出游离脂肪酸。RCOCHCH2OCRCH2OCROOO3H2O3RCOOH HOCHCH2OHCH2OH1,2（2,3）-甘油二酯，甘油二酯，1,3-甘油二酯和甘油一酯是水解过程中的中间物。甘油二酯和甘油一酯是水解过程中的中间物。第二类微生物脂酶仅从甘油三酯的1位和3位将它水解，释出游离

13、脂肪酸。RCOCHCH2OCRCH2OCROOOH2OOOCH2OHOCRCH2RCOCHH2OOCH2OHOHCH2RCOCHRCOOH1,2（2,3）-甘油二酯甘油二酯 2-甘油一酯甘油一酯 n由于由于1,21,2（2,32,3）-甘油二酯，特别是甘油二酯，特别是2-2-甘油一酯甘油一酯是不稳定的，它们分子中的酰基能转位而分别生是不稳定的，它们分子中的酰基能转位而分别生成成1,3-1,3-甘油二酯和甘油二酯和1-1-甘油一酯，因此，甘油一酯，因此，1,3-1,3-特异特异性脂酶长时间地作用于脂肪时，脂肪中的甘油三性脂酶长时间地作用于脂肪时，脂肪中的甘油三酸酯将被完全水解而产生甘油。酸酯将被

14、完全水解而产生甘油。n微生物脂酶中，大多数是属于微生物脂酶中，大多数是属于1,3-1,3-特异性脂酶。特异性脂酶。到目前为止还没有发现到目前为止还没有发现2-2-特异性脂酶。特异性脂酶。n大多数微生物脂酶以常见的中性油和脂肪为底物大多数微生物脂酶以常见的中性油和脂肪为底物时，表现出很低的脂肪酸特异性。时，表现出很低的脂肪酸特异性。五、脂酶活力的测定 不溶解的甘油三酯的乳状液是被优先考虑的。不溶解的甘油三酯的乳状液是被优先考虑的。甘油三油酸酯是最佳底物，纯的甘油三油酸酯十分甘油三油酸酯是最佳底物，纯的甘油三油酸酯十分昂贵，可以采用橄榄油取代，因为它们含有的油酸昂贵，可以采用橄榄油取代，因为它们含

15、有的油酸残基占总脂肪酸残基的残基占总脂肪酸残基的7070。即底物体系的稳定乳状液，橄榄油甘油三油酸酯激烈搅拌乳化剂油CaOH2脂酶水解甘油三酯的速度可通过下列方法测定：在反应体系中加入溶剂以终止反应，然后滴定在在反应体系中加入溶剂以终止反应，然后滴定在反应中释出的脂肪酸；反应中释出的脂肪酸；采用采用pH-statpH-stat法，在法，在pH8pH8连续地测定整个反应过连续地测定整个反应过程中游离脂肪酸含量随时间而增加的速度；程中游离脂肪酸含量随时间而增加的速度；加入加入NaHCONaHCO3 3与反应中释出的与反应中释出的H H+作用释出的作用释出的COCO2 2，用，用量压法测定；量压法测

16、定；测定因脂肪酸的产生而导致的反应体系表面张力测定因脂肪酸的产生而导致的反应体系表面张力的下降；的下降；采用生色底物，例如乙酸采用生色底物，例如乙酸-萘酯。萘酯。第四节 脂酶在食品工业中的应用 脂酶作用于食品材料中的脂类底物，从而影响食品的风味；脂酶作用于食品材料中的脂类底物，从而影响食品的风味；催化油脂水解和油脂间的酯交换以得到新的产品；催化油脂水解和油脂间的酯交换以得到新的产品；一、脂酶的作用对食品风味的影响一、脂酶的作用对食品风味的影响思考题n脂肪酶的催化反应特性是什么？脂肪酶的定义脂肪酶作用的底物的物理状态脂肪酶作用的底物的特异性n脂肪酶是一类具有多种催化能力的酶，可以催化三酰甘油酯及其他一些水不溶性酯类的水解、醇解、酯化、转酯化及酯类的逆向合成反应，除此之外还表现出其他一些酶的活性，如磷脂酶、溶血磷脂酶、胆固醇酯酶、酰肽水解酶活性等。脂肪酶不同活性的发挥依赖于反应体系的特点，如在油水界面促进酯水解，而在有机相中可以酶促合成和酯交换。n脂肪酶的催化特性在于：在油水界面上其催化活力最大。溶于水的酶作用于不溶于水的底物，反应是在2个彼此分离的完全不同的相的界面上进行。这是脂肪酶区别