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食品酶工程学习小窍门扎扎实实学好每一章节，课后及时复习。动手：上课记笔记，做作业及思考题。注意：抄一遍比看10遍心里更踏实。阅读王镜岩编《生物化学》中的相关章节。绝对有好处！善于总结所学知识，前后联系，真正学会！考核方法及成绩评定：•考勤*10%+平时成绩（课程论文或作业）*20%+期末考试*70%=该课成绩酶（Enzyme）由活细胞产生的、具有高效、专一催化功能的生物大分子。生物技术化学工业发酵工业轻工业采矿医药食品能源材料生物安全环境21世纪酶工程（EnzymeEngineering）从应用目的出发研究酶的生产和应用的一门技术性科学，是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的边缘科学。可分为：化学酶工程和生物酶工程生物技术的重要分支基因工程细胞工程酶工程发酵工程生物技术（生物工程）食品酶工程（Enzymeengineeringoffood）是将酶工程的理论与技术应用于食品工业领域，将酶学基本原理与食品工程相结合，为新型食品及食品原料的发展提供技术支持。第一章绪论酶学和酶工程研究的历史与现状1酶学的基础理论2食品酶工程研究内容与技术方法3酶与生产实践41.1酶学和酶工程研究的历史与现状•史前期4000多年前发明酿酒技术3000多年前豆酱的制备利用麦曲将淀粉降解为麦芽糖制饴糖2500多年前利用酒曲治胃病无意识的应用酶近代钢丝小笼盛肉饲鹰的实验1783年，意大利科学家斯帕兰扎尼（L.Spallanzani1729—1799）设计1833年，法国化学家葱麦芽的水抽提物中分离出淀粉酶。1836年，德国科学家施旺（T.Schwann，1810—1882）从胃液中提取出了消化蛋白质的物质。解开胃的消化之谜。•酶的提出1878年，德国科学家Kűhne提出酶enzyme—从活生物体中分离得到的酶，意思是“在酵母中”（希腊文）。小插曲19世纪中叶，Pasteur和Liebig学术长期争论:法国化学家和微生物学家Pasteur认为没有生物则没有发酵。德国化学家Liebig认为发酵是由化学物质引起的。此争议由德国学者Buchner兄弟于1896年解决。德国学者Buchner兄弟于1896年解决。Buchner兄弟的试验：用细砂研磨酵母细胞，压取汁液，汁液不含活细胞，但仍能使糖发酵生成酒精和二氧化碳。证明：发酵与细胞的活动无关，是酶作用的化学反应。1907年诺贝尔化学奖锁钥学说的提出1894年，由费歇尔（EmilFisher）提出酶与底物分子或底物分子的一部分之间，在结构上有严格的互补关系，就像钥匙插入锁中，使底物发生催化反应为现代酶学和酶工程的发展奠定了坚实的理论基础•中间产物学说1902年，亨利提出现代•1913年米彻利斯推导出米氏方程•1926年，萨姆纳从刀豆提取液获得脲酶结晶Ureasecrystals(X728)Sumner,J.B.(1926)“Theisolationandcrystallizationoftheenzymeurease”J.Biol.Chem.69:435-441.1947年获得诺贝尔化学奖1958年，DanielE.Koshland提出诱导契合学说核酶的发现•1982年，ThomasR.Cech等人发现四膜虫细胞的26SrRNA前体具有自我剪接功能，将这种具有催化活性的天然RNA称为核酶—Ribozyme。•1983年，Altman等人发现核糖核酸酶P的RNA组分具有加工tRNA前体的催化功能。而RNaseP中的蛋白组分没有催化功能，只是起稳定构象的作用。1989年获得诺贝尔化学奖•核酶的发现，改变了有关酶的概念，即“酶是具有生物催化功能的生物大分子（蛋白质或RNA）。•酶分两大类：（根据起催化作用的组分）由蛋白质组成——蛋白类酶（P酶）由核糖核酸组成——核酸类酶（R酶）以上就是酶学理论发展史酶工程发展概况•1894年，日本的高峰让吉用米曲霉制备得到淀粉酶，开创了酶技术走向商业化的先例。•1908年，德国的Rohm用动物胰脏制得胰蛋白酶，用于皮革的软化及洗涤。•1908年，法国的Boidin制备得到细菌淀粉酶，用于纺织品的褪浆。•1911年，Wallerstein从木瓜中获得木瓜蛋白酶，用于啤酒的澄清。从植物、动物、微生物中提取酶局限性：受原材料和分离纯化技术限制难以大规模生产1949年，用微生物液体深层培养法进行－淀粉酶的发酵生产，揭开了近代酶工业的序幕。1960年，法国科学家Jacob和Monod提出的操纵子学说，阐明了酶生物合成的调节机制，通过酶的诱导和解除阻遏，可显著提高酶的产量。20世纪80年代动物、植物细胞培养技术的迅速发展，为酶生产提供新的途径。微生物发酵大量生产酶•局限性：酶稳定性差，对强酸碱敏感，酶只能使用一次，分离纯化困难酶和产物混合如何解决呢？？酶的改性（enzymeimproving）概念：通过各种方法对酶的催化特性进行改进的技术主要技术：酶固定化酶分子修饰酶的非水相催化固定化技术的发展经历1916年，Nelson和Griffin发现蔗糖酶吸附到骨炭上仍具催化活性。1969年，日本千佃一郎首次在工业规模上用固定化氨基酰化酶从DL-氨基酸拆分生产L－氨基酸。1971年，第一届国际酶工程会议在美国召开，会议的主题是固定化酶。固定化酶的研究概念是指在一定的空间范围内起催化作用，并能反复和连续使用的酶。特点（1）提高了酶的稳定性（2）可反复使用（3）易于与产物分离固定化酶固定化菌体固定化细胞固定化原生质体酶分子的修饰概念：通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变，从而改变酶的某些选择性和功能的技术过程主要方法：酶分子主链修饰酶分子侧链基团修饰酶分子组成单位置换修饰酶分子金属离子置换修饰...酶的非水相催化概念：酶在非水介质中进行的催化作用优点：提高非极性底物或产物的溶解度进行在水溶液中无法进行的合成反应减少产物对酶的反馈抑制作用提高手性化合物不对称反应的对映体选择性生物酶工程主要支撑技术：DNA重排技术基因芯片技术（高通量筛选技术）易错PCR技术酶的定向进化酶的定向进化概念：模拟自然进化过程（随机突变和自然选择），在体外进行基因的随机突变，简历突变基因文库，通过人工控制条件的特殊环境，定向选择得到具有优良特性的酶的突变体的技术过程。目的：获得具有优良特性的新酶分子获得新的代谢途径生物酶工程示意图第一章绪论酶学和酶工程研究的历史与现状1酶学的基础理论2食品酶工程研究内容与技术方法3酶与生产实践41.2酶学与基础理论酶学与现代化学酶学与现代物理学酶学与生物学酶与现代化学关系①化学为酶促反应动力学规律的建立、酶催化机理的阐明奠定了基础②结构化学和物理化学揭示了酶的本质③酶对化学工业和催化理论产生影响④酶学的发展也充实了现代化学酶学和现代物理学•利用物理的理论和技术来推动酶学的发展•常用到的物理实验技术有：超高速离心分离法X光衍射技术核磁共振波谱法质谱法紫外和荧光分光光度计电子显微镜...酶学与生物学酶是生物学重要的研究对象酶的结构与功能、酶与细胞、酶与生命活动、酶与代谢调节、酶和生长发育、生物进化以及酶与疾病等酶是生物学有力的研究工具酶法分析测定蛋白质和核酸的一级结构第一章绪论酶学和酶工程研究的历史与现状1酶学的基础理论2食品酶工程研究内容与技术方法3酶与生产实践41.3食品酶工程研究内容与技术方法食品酶工程研究内容食品工业用酶的生产酶的提取与分离纯化酶分子修饰与改造酶固定化酶反应器酶的非水相催化极端酶、人工模拟酶酶的应用.....食品酶工程研究的技术方法酶的分离纯化技术酶的固定化技术酶蛋白的化学修饰侧链修饰酶的亲和修饰酶的化学交联酶分子的定向改造第一章绪论酶学和酶工程研究的历史与现状1酶学的基础理论2食品酶工程研究内容与技术方法3酶与生产实践41.4酶与生产实践酶在食品工业领域中的应用（1）酶在淀粉工业中的应用利用酶法生产果葡糖浆规模最大，最成功的应用功能性低聚糖年产10万t•(2)酶在蛋白质工业中的应用制造功能性多肽（医疗保健作用）制造无苦味的蛋白水解物及酱油（调味料）转谷氨酰胺酶的应用（改善蛋白质的营养）•(3)酶在乳制品工业中的应用乳糖酶（医疗保健作用）凝乳酶（制造干酪）溶菌酶（作为抗菌剂，提高婴儿乳粉的卫生质量）•(4)酶在酿酒工业中的应用糖化酶（可增加发酵度、缩短发酵时间）中性蛋白酶（用于啤酒澄清，并可延长保存期）酸性蛋白、淀粉和果胶酶（用于果酒酿造可消除浑浊）•(5)酶在果蔬加工业中的应用果胶酶可以用于橘子剥皮、脱囊衣果胶酯酶用于罐头桃子硬化，腌菜脆化花青素酶用于处理桃酱、葡萄汁使之脱色，保证成品质量•(6)酶在面粉加工业中的应用酶可以改良面粉质量，延缓陈变、改善面团性质、改善面包外皮颜色、漂白面粉等。例如：面粉中的蛋白酶可促进面筋软化、增强延伸性β-淀粉酶强化面粉可防止糕点老化。酶制剂在其他领域的应用加工业工农业改进产品质量革新工艺三废处理消化酶消炎酶医疗抗肿瘤酶遗传缺失疾病患治疗酶其他治疗酶酶分析的应用•（1）酶活力测定酶活性发生改变的原因：组织病变导致膜平衡的破坏细胞病变引起合成机能异常疾病导致酶分泌受阻，流入血清中药物直接影响了酶的活性酶活力的测定结果•（2）酶法分析以酶作为工具来研究酶的底物、辅助因子、甚至酶的抑制剂的分析方法。发展趋势：简便化“检测试纸”微量化、连续化和自动化酶电极•（3）酶免疫分析酶标免疫分析：用酶标记抗原（抗体），制成酶标抗原（抗体），根据抗原抗体专一定量结合，通过测定酶的活力计算出抗体（抗原）的含量。优点：仪器设备简单、灵敏度高，重复性好，对健康无害酶生物学知识的应用酶在体内的活性水平反应了生理状况酶活性水平改变，生物机能也作出相应的调整应用：1、提高发酵代谢产物的产量2、药物、农药、毒物和解毒药物的设计思考题•1、何谓酶学、酶工程、食品酶工程？•2、酶学、酶工程当今的发展趋势是什么？•3、酶工程在食品及相关领域有哪些应用？