根據催化反應的類型,酶可分為六類:(1)氧化還原酶,如細胞色素氧化酶、乳酸脫氫酶、氨基酸氧化酶。(2)水解酶類——如胃蛋白酶、澱粉酶、蔗糖酶、脂肪酶等。(3)轉移酶如轉氨酶。(4)裂解酶,如碳酸酐酶。(5)異構酶,如葡萄糖磷酸異構酶。(6)合成酶,如谷氨酰胺合成酶和谷胱甘肽合成酶。酶是壹種生物催化劑,具有壹般催化劑的特點,但其催化能力和反應條件有其特殊性:(1)酶的催化效率遠高於化學催化劑(高出108 ~ 109倍)。(2)酶催化劑具有很高的化學選擇性,可以從混合物中選擇特定的異構體進行催化反應。(3)酶催化劑對反應條件有嚴格的要求,如pH值、溫度等,會引起酶蛋白的變性和分解。酶催化專壹性的研究和突破將使有機合成迅速發展,這正是我們需要探索的。
酶是蛋白質,具有蛋白質的性質。酶也有自己的特點。酶是生物催化劑,離開生物體後仍有活性。
以酶為催化劑,條件溫和,即不需要加熱;反應快,效率高;催化專壹性,如澱粉酶,只催化澱粉的水解。
人體是壹個復雜的“化工廠”,在這個工廠裏,許多化學反應同時進行。這些反應不能在高溫、高壓、高毒、強腐蝕的條件下進行,只能在體溫條件下進行。這些反應也需要很高的速率,需要隨著環境和物理條件的變化隨時自動精確的調整。如此苛刻的條件是如何實現的?這取決於壹種特殊的蛋白質——酶。
酶是壹種生物活性蛋白質,對生物體內的許多有機化學反應和復雜反應有很強的催化作用。酶的催化作用有以下特點:
1.條件溫和,不需要加熱。在接近體溫和接近中性的條件下,酶可以工作。酶的活性在30 ~ 50℃之間最強,超過適宜溫度會逐漸失去活性。
2.具有很高的特異性。比如蛋白酶只能催化蛋白質的水解;澱粉酶只催化澱粉,就像鑰匙開了鎖。
3.它具有高催化效果。酶催化的化學反應速率比普通催化劑高107倍~ 1013倍。
目前,已知的酶有數千種。工業上用的酶大多是微生物發酵制成的,很多酶已經制成晶體。酶已被廣泛應用,如澱粉酶在食品、發酵、紡織、制藥等行業;蛋白酶用於醫藥、制革等行業;脂肪酶用於水解脂肪和給羊毛脫脂。酶也可以用於疾病的診斷。
蛋白酶
它可以切斷蛋白質的肽鏈。木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶和其他植物蛋白酶可用於軟化肉類和防止啤酒混濁,而黴蛋白酶用於面包工業以改善面筋性質。
不同的蛋白酶切割不同的肽鍵,比如胃蛋白酶切割芳香族氨基酸,胰蛋白酶切割堿性氨基酸。牛奶中的酪蛋白如果被胰蛋白酶分解會有很強的苦味,這是因為產物是胰島素和苯丙氨酸。如果用羧肽酶分解,就沒有苦味了。奶酪種類繁多,口感略苦,與酶解產物不同有關。
明燦的發展和進步可以說是與小麥的歷史聯系在壹起的。早在有歷史記載之前,人們就種植小麥了。1948年,來自芝加哥大學的考古學家證明,小麥的種植起源於中東土壤肥沃的新月地帶。小麥是最重要的谷物。世界上以小麥為食物的人比以其他任何食物為食物的人都多。世界上70%以上的可耕地種植糧食,小麥占據的面積最大,高於22%。壹年中的每個月,世界上都會有壹個地區收獲小麥。
小麥粉壹般含有9~14%的蛋白質,因此是人們日常食物蛋白質的主要來源。1748年,意大利科學家比切裏從小麥中分離出面筋。我國的面筋制作歷史也很早,如烤麩、水面筋等,早已是我國人民的蛋白質食品之壹。
在小麥粉中加入適量的水,然後用手或機械揉面,得到粘結在壹起的具有粘彈性的面團塊。靜置後,面團在水中洗滌時,澱粉和麩皮逐漸離開,面團懸浮在水中,只剩下壹種粘稠的、可延展的橡膠狀物質,稱為濕面筋。濕面筋烘烤去除壹些水分,成為幹面筋。
小麥蛋白因其優良的工藝特性和營養價值而廣泛應用於食品工業。小麥面筋比其他食品行業更能受益於烘焙行業。使用小麥面筋可以增加面團強度,保留氣體和控制膨脹,使面包體積壹致。小麥面筋的吸水性和保水性可以提高產品產量,保持面包柔軟,延長保質期,增強天然口感。
在國外,谷朊粉經常被添加到谷物早餐食品中。用谷朊粉強化的早餐食品,配牛奶喝,味道鮮美,營養豐富。國際市場上銷售的餅幹等零食大多含有小麥面筋,比如中國的各種油炸面筋制品,日本的糕點,美國的植物蛋白零食,澳大利亞的華夫餅。將面筋蛋白和油在溶劑中混合並攪拌,然後除去溶劑,將殘渣幹燥並制成粉末。這種方法優於以前的乳化劑法、微膠囊法、環糊精法,因為這種方法處理的油降低了聚合裂變的可能性,穩定性高。面筋雖然缺乏賴氨酸,但可以與其他食用蛋白混合,保證面筋中營養充足,脂肪和糖含量低,符合目前人們膳食結構對低糖低脂的要求。同時,鈣、磷、鐵的含量很高,面筋中鈣的含量遠大於雞蛋、牛肉等食物,因此面筋蛋白已被廣泛應用於保健食品和嬰兒食品中。面筋蛋白經酸或酶水解後可用於飲料中。油炸食品中使用面筋蛋白可以降低含油量;面筋蛋白也可以作為口香糖的基料。
谷朊粉不僅廣泛應用於食品工業,還應用於其他行業,如醫用膠囊。發膠等化妝品;香煙的過濾嘴;魚蝦飼料;可降解可重復使用的綠色粘合劑;在水泥制造中也可以加入谷朊粉,因為它與Ca交聯,增強水泥的粘結性和防水性;環保工作者可以用它作為固化物質來處理廢水。I)水解酶
1.磷酸酶酸性磷酸酶(ACP)、堿性磷酸酶(ALP)、三磷酸腺苷酶(ATPase)、葡萄糖-6-磷酸酶(G-6-磷酸酶)、5’-核苷酸酶(5’-Nase)等。
2.羧酸酯水解酶通常分為非特異性酯酶和特異性酯酶。如乙酰膽堿酯酶(AchE)和膽堿酯酶(che);大量酯酶能水解α-萘酚乙酸,統稱為非特異性酯酶。
3.亮氨酸氨肽酶
4.β-葡萄糖苷酶
(2)氧化酶和過氧化物酶
包括細胞色素氧化酶(CCO)、單胺氧化酶(MAO)、多巴氧化酶和多巴胺-β-羥化酶(DBH)。過氧化物酶催化各種物質氧化成H2O2。
(三)脫氫酶和四唑還原酶
如琥珀酸脫氫酶(SDH)、乳酸脫氫酶(LDH)、蘋果酸脫氫酶(MDH)、異檸檬酸脫氫酶(ICDH)等。
(4)轉移酶
如膽堿乙酰化酶(ChAC)、磷酸化酶等。
肝酶種類繁多,結構不同,功能多樣,同壹種酶有幾種同工型。也可以歸納為六大類:氧化還原酶、轉移酶、水解酶、合成酶、異構酶和裂解酶。上述酶的組織化學已通過方法顯示,其中廣泛使用水解酶氧化還原酶。
蛋白酶水解蛋白質,將其轉化為蛋白質和氨基酸,促進蛋白質的消化和吸收。某些種類的蛋白酶具有抗炎和抗腫瘤作用。
脂肪酶可以快速消除體內堆積的更多脂肪,具有減肥的作用。
澱粉酶將澱粉水解成低聚糖和單糖,有助於消化人體攝入的谷類澱粉類食物,促進碳水化合物的消化吸收。
纖維素酶水解纖維素,幫助消化人體攝入的纖維素。
超氧化物歧化酶
(超氧化物歧化酶)是壹種抗氧化酶,能清除體內致病的超氧陰離子自由基,將其分解為對人體無害的氧分子和水分子,順利清除體外。具有提高人體免疫力、延緩衰老、調節血脂、抗輻射、美容等作用。
過氧化氫酶是壹種抗氧化酶,能清除過氧化氫和自由基,催化H2O2分解成無毒的水。
谷胱甘肽過氧化物酶(GPX)是壹種抗氧化酶,它將過氧化物還原成無毒化合物和水。它與SOD、過氧化氫酶協同作用,在人體內形成壹系列防線,防止有害自由基對身體的傷害,保障身體健康。
溶菌酶是壹種糖苷水解酶,能溶解革蘭氏陽性菌的細胞壁,對壹些致病菌和腐敗菌有很強的殺滅作用。它有消炎作用,保護身體免受感染。
乳糖酶分解牛奶中的主要糖類成分乳糖,防止乳糖在人體腸道內被腸道細菌分解發酵,產生大量二氧化碳氣體,使腸道擴張收縮,引起腸鳴音、腹脹、腹瀉等。,以及乳糖不耐癥(亞洲人容易得)。