食品工业酶技术

第1章食品酶技术的基础理论1

1.1酶的研究与应用进展1

1.2酶的概念、命名与分类2

1.2.1酶的概念2

1.2.2酶的命名2

1.2.3酶的分类2

1.3酶催化的特点与机制3

1.3.1酶催化的特点3

1.3.2酶催化的机制4

1.4食品酶活力的测定5

1.4.1酶活力的单位5

1.4.2酶活力测定的基本步骤6

1.4.3酶活力测定的一般方法7

参考文献9

第2章食品酶制剂生产技术10

2.1酶的生产10

2.1.1微生物发酵产酶10

2.1.2植物细胞培养产酶14

2.1.3动物细胞培养产酶17

2.1.4提高微生物发酵产酶量的方法19

2.1.5提高植物细胞产酶量的方法20

2.2酶的提取21

2.2.1细胞破碎技术21

2.2.2酶的提取方法22

2.3酶的分离纯化22

2.3.1基于溶解度的酶的分离纯化方法23

2.3.2基于酶分子电荷的分离纯化方法26

2.3.3基于酶专一性结合的分离纯化方法27

2.3.4酶的高效液相色谱和吸附色谱分离技术28

2.3.5酶的疏水色谱分离技术29

2.3.6酶的大规模分离纯化技术30

2.3.7酶纯度的评价方法30

2.4酶的浓缩、结晶和颗粒化31

2.4.1酶的浓缩技术32

2.4.2酶的结晶技术34

2.4.3酶制剂类型、稳定性及酶制粒技术39

参考文献42

第3章食品酶分子修饰技术44

3.1酶分子的化学修饰44

3.1.1被修饰酶的性质45

3.1.2修饰反应的条件46

3.1.3酶蛋白修饰反应的主要类型47

3.2酶的有限水解修饰技术48

3.2.1肽链有限水解修饰的定义48

3.2.2肽链有限水解修饰的原理48

3.2.3肽链有限水解修饰的作用49

3.3酶的氨基酸置换修饰技术49

3.4酶的亲和标识修饰技术50

3.4.1亲和标记50

3.4.2酶的不可逆抑制剂50

3.4.3外生亲和试剂与光亲和标记51

3.5酶的大分子结合修饰技术51

3.5.1通过修饰提高酶活力52

3.5.2通过修饰可以增强酶的稳定性52

3.5.3通过修饰降低或消除酶蛋白的抗原性52

3.6金属离子置换修饰53

3.6.1金属离子置换修饰的方法53

3.6.2金属离子置换修饰的作用54

3.7酶分子定向进化理论与应用54

3.8应用蛋白质工程技术修饰酶55

参考文献57

第4章食品酶的固定化技术58

4.1酶的吸附法固定化技术59

4.1.1酶固定化吸附载体59

4.1.2耦合固定化60

4.2酶的共价结合法固定化60

4.3酶的离子结合法固定化技术61

4.4酶的包埋法固定化技术61

4.5酶的交联法固定化技术61

4.6酶固定化后的性质变化62

4.6.1固定化后酶活力与专一性的变化63

4.6.2固定化对酶稳定性的影响63

4.6.3固定化酶的最适温度的变化63

4.6.4固定化酶的最适pH变化63

4.6.5固定化酶的米氏常数的变化64

4.7固定化酶反应的影响因素64

4.7.1磁场的影响64

4.7.2介孔材料的孔径及孔道结构的影响64

4.7.3介孔材料的表面特性和形态结构的影响64

4.7.4溶液的pH值的影响64

4.8固定化酶的评价指标65

4.8.1固定化酶的活力65

4.8.2固定化酶的结合效率和酶活力回收率65

4.8.3固定化酶的偶联效率和相对活力65

4.8.4固定化酶的半衰期66

参考文献66

第5章非水相酶反应67

5.1非水相酶反应的类型67

5.1.1有机介质中酶反应67

5.1.2超临界介质中的酶催化68

5.1.3离子液介质中酶反应68

5.1.4气相介质中酶反应68

5.1.5反胶束体系中酶反应68

5.1.6无溶剂系统酶反应69

5.2非水介质中酶的性质69

5.2.1非水介质对酶性质的影响69

5.2.2稳定性69

5.2.3立体选择性70

5.2.4化学键及基团选择性70

5.2.5水对酶催化的影响70

5.3非水相酶反应的应用70

5.3.1糖酯合成70

5.3.2生物表面活性剂的合成71

5.3.3食品添加剂的合成71

5.3.4类可可脂的生产71

5.3.5单甘酯的生产71

5.3.6非水相酶催化合成乳酸乙酯72

5.3.7抗坏血酸油酸酯的合成72

5.3.8可降解高分子的合成72

5.3.9生物柴油的生产72

5.3.10手性药物的制备73

5.3.11其他方面的应用73

参考文献74

第6章酶反应动力学75

6.1游离酶单底物酶反应动力学75

6.2游离酶多底物酶反应动力学76

6.2.1随机序列bi-bi机制77

6.2.2有序序列bi-bi机制77

6.2.3乒乓bi-bi机制78

6.3固定化酶反应动力学78

6.3.1动力学参数78

6.3.2构象改变78

6.3.3屏蔽效应78

6.3.4微扰效应79

6.3.5分配效应79

6.3.6扩散限制效应80

6.4对酶促反应速率产生影响的因素84

6.4.1温度对反应速率的影响84

6.4.2抑制剂对酶促反应速率的影响84

6.4.3不可逆抑制作用84

6.4.4酶的可逆抑制85

6.4.5pH对酶促反应速率的影响87

6.4.6激活剂对酶促反应速率的影响87

6.4.7无机离子的激活作用87

参考文献87

第7章食品酶反应器88

7.1酶反应器的种类及其特点88

7.1.1搅拌罐式反应器88

7.1.2填充床式反应器89

7.1.3流化床式反应器89

7.1.4膜式反应器90

7.1.5鼓泡式反应器91

7.2酶反应器的选择92

7.2.1根据酶的应用形式选择反应器92

7.2.2根据酶反应动力学性质选择反应器92

7.2.3根据底物或产物的理化性质选择反应器93

7.3酶反应器的设计93

7.4酶反应器的操作93

7.4.1酶反应器中流动状态的控制93

7.4.2酶反应器恒定生产能力的控制94

7.4.3酶反应器的稳定性94

7.4.4酶反应器的微生物污染94

7.5酶反应器的动态特性95

7.6酶反应器的发展95

7.6.1含有辅助因子再生的酶反应器95

7.6.2两相或多相反应器95

7.6.3固定化多酶反应器96

参考文献96

第8章食品工业中应用的酶98

8.1α-淀粉酶98

8.1.1来源98

8.1.2性质98

8.2β-淀粉酶100

8.2.1来源100

8.2.2性质100

8.3葡萄糖淀粉酶101

8.3.1来源101

8.3.2性质101

8.4脱支酶103

8.4.1普鲁兰酶的来源与性质103

8.4.2异淀粉酶的来源与性质103

8.5葡萄糖异构酶104

8.5.1来源104

8.5.2性质104

8.6环糊精葡萄糖基转移酶104

8.6.1来源104

8.6.2性质105

8.7转化酶107

8.7.1来源107

8.7.2性质107

8.8乳糖酶108

8.8.1来源108

8.8.2性质109

8.9纤维素酶109

8.9.1来源109

8.9.2性质110

8.10β-葡聚糖酶110

8.10.1来源110

8.10.2性质110

8.11戊聚糖酶111

8.11.1来源111

8.11.2性质111

8.12果胶酶111

8.12.1来源111

8.12.2性质112

8.13几丁质酶116

8.13.1来源116

8.13.2性质116

8.14蛋白酶116

8.14.1动物蛋白酶的来源与性质117

8.14.2植物蛋白酶的来源与性质117

8.14.3微生物蛋白酶的来源与性质119

8.15酸性蛋白酶119

8.15.1来源119

8.15.2性质120

8.16碱性蛋白酶120

8.16.1来源120

8.16.2性质121

8.17中性蛋白酶122

8.17.1来源122

8.17.2性质122

8.18胰蛋白酶122

8.18.1来源122

8.18.2性质122

8.19弹性蛋白酶123

8.19.1来源123

8.19.2性质125

8.20凝乳酶125

8.20.1来源125

8.20.2性质126

8.21脂肪酶127

8.21.1来源127

8.21.2性质127

8.22磷脂酶129

8.22.1来源129

8.22.2性质130

8.23磷酸酯水解酶133

8.23.1来源133

8.23.2性质134

8.24脂肪氧合酶135

8.24.1来源135

8.24.2性质135

8.25多酚氧化酶136

8.25.1来源136

8.25.2性质137

8.26葡萄糖氧化酶137

8.26.1来源137

8.26.2性质138

8.27过氧化物酶139

8.27.1来源139

8.27.2性质139

8.28过氧化氢酶141

8.28.1来源141

8.28.2性质141

8.29漆酶141

8.29.1来源141

8.29.2性质142

8.30超氧化物歧化酶143

8.30.1来源143

8.30.2性质143

8.31谷氨酰胺转氨酶144

8.31.1来源144

8.31.2性质145

8.32溶菌酶146

8.32.1来源146

8.32.2性质147

8.33植酸酶149

8.33.1来源149

8.33.2性质149

参考文献149

第9章酶在食品原料和配料方面的应用152

9.1酶在粮油类原料防霉保鲜中的应用152

9.2酶在果蔬原料贮藏保鲜中的应用152

9.2.1葡萄糖氧化酶的应用153

9.2.2几丁质酶的应用153

9.2.3保护酶系统的作用154

9.2.4溶菌酶、蛋白酶的应用155

9.2.5抗坏血酸氧化酶的应用155

9.2.6纤维素酶的软化保鲜155

9.3酶在畜禽原料保鲜中的应用155

9.3.1酶在原料肉保鲜中的应用155

9.3.2酶在原料乳保鲜中的应用157

9.3.3酶在蛋类保鲜中的应用157

9.4酶在水产品原料防腐保鲜中的应用157

9.4.1溶菌酶的应用158

9.4.2葡萄糖氧化酶的应用158

9.4.3谷氨酰胺转氨酶的应用159

9.4.4脂肪酶的应用159

9.4.5复合生物保鲜剂159

9.4.6酶法保鲜与其他技术结合保鲜水产品159

9.5酶在食品添加剂生产中应用160

9.5.1酶在食品甜味剂生产中的应用160

9.5.2酶在调味剂生产中的应用161

9.5.3酶在食品增味剂生产中的应用161

9.5.4酶在乳化剂生产中的应用162

9.5.5酶在营养强化剂生产中的应用162

9.5.6酶在香味剂生产中的应用163

9.5.7酶在酸味剂生产中的应用163

9.6酶在食品功能因子生产中的应用164

9.6.1酶在生产功能性多糖中的应用164

9.6.2酶在功能性脂类生产中的应用164

9.6.3酶在功能性糖醇生产中的应用165

9.6.4酶在维生素生产中的应用165

9.6.5酶在其他食品功能因子生产中的应用165

9.7酶在低聚糖生产中的应用165

9.7.1酶在低聚果糖生产中的应用166

9.7.2酶在甘露低聚糖生产中的应用167

9.7.3酶在低聚木糖生产中的应用167

9.7.4酶在壳寡糖生产中的应用167

9.7.5酶在异麦芽低聚糖生产中的应用168

9.7.6海藻糖的生产168

9.7.7低聚半乳糖的生产169

9.7.8低聚乳果糖的制备169

9.7.9偶合糖的酶法生产169

9.7.10异麦芽酮糖的酶法生产169

9.8酶在功能肽生产中的应用170

9.8.1酶在大豆功能肽生产中的应用170

9.8.2酶在酪蛋白磷酸肽生产中的应用170

9.8.3酶在高F值寡肽生产中的应用171

9.8.4酶在糖巨肽生产中的应用171

9.8.5酶在其他活性肽生产中的应用171

参考文献172

第10章酶在食品加工中的应用173

10.1酶在乳制品加工中的应用173

10.1.1凝乳酶的应用173

10.1.2乳糖酶的应用173

10.1.3乳过氧化物酶的应用174

10.1.4转谷氨酰胺酶的应用174

10.1.5其他酶的应用175

10.2酶在肉制品加工中的应用176

10.2.1谷氨酰胺转氨酶在肉制品加工

中的应用176

10.2.2中性蛋白酶从骨头上回收残存肉177

10.2.3猪胰酶嫩化鸡腿和提高碎肉利用率177

10.2.4酶法用肉来生产调味浓缩物177

10.2.5亚硝酸盐还原酶在肉制品加工中的应用178

10.2.6溶菌酶在肉制品加工中的应用178

10.2.7嫩化酶及其在畜产品加工中的应用进展178

10.3酶在水产品加工中的应用179

10.3.1酶在鱼类加工中的应用179

10.3.2酶在虾蟹加工中的应用181

10.3.3酶在贝类加工中的应用182

10.3.4酶在藻类多糖提取中的应用182

10.4酶在蛋品加工中的应用182

10.4.1酶在水解蛋清蛋白提取多肽中的应用183

10.4.2酶在提取蛋黄中脂质成分方面的应用184

10.4.3酶在蛋粉加工中的应用185

10.5酶在焙烤工业中的应用185

10.5.1淀粉酶的应用186

10.5.2蛋白酶的应用188

10.5.3脂肪酶的应用189

10.5.4漆酶的应用189

10.5.5木聚糖酶的应用189

10.5.6葡萄糖氧化酶的应用190

10.5.7脂肪氧化酶的应用190

10.5.8谷氨酰胺转氨酶的应用190

10.5.9环糊精葡萄糖基转移酶的应用191

10.5.10其他酶及复合酶的协同作用191

10.6酶在果蔬加工中的应用192

10.6.1酶在果蔬汁加工中的应用192

10.6.2酶在果酒加工中的应用194

10.6.3酶在果蔬食品（非饮料）加工中的应用195

10.7酶在淀粉加工中的应用196

10.7.1酶在玉米淀粉生产中的应用196

10.7.2酶在小麦淀粉生产中的应用197

10.7.3酶在木薯淀粉生产中的应用197

10.7.4酶在大米淀粉生产中的应用197

10.7.5酶在改性淀粉加工中的应用198

10.8酶在制糖工业中的应用199

10.8.1葡萄糖和淀粉糖浆的生产199

10.8.2果葡糖浆的生产200

10.8.3麦芽糊精的生产200

10.8.4高麦芽糖浆的生产201

10.8.5环糊精和歧化环糊精的生产202

10.8.6在低聚糖生产中的应用204

10.9酶在油脂加工中的应用205

10.9.1酶法油料预处理205

10.9.2酶法脱胶205

10.9.3酶法脱酸205

10.9.4酶法酯交换206

10.9.5酶法油脂合成207

10.9.6酶法油脂提取208

10.9.7酶法油脂水解211

10.10酶在发酵食品加工中的应用212

10.10.1酶在酒类生产中的应用212

10.10.2酶在调味品加工中的应用216

10.10.3酶在酿造食品加工中的应用217

10.10.4酶在有机酸生产中的应用219

10.10.5酶在其他发酵食品生产中的应用221

参考文献221

第11章酶在食品加工副产物综合利用中的应用223

11.1酶在粮油加工副产物综合利用中的应用223

11.1.1酶在小麦加工副产物中的应用223

11.1.2酶在玉米加工副产物中的应用224

11.1.3酶在大米加工副产物中的应用225

11.1.4酶在花生加工副产物中的应用226

11.1.5酶在燕麦加工副产物中的应用226

11.1.6酶在其他粮油加工副产物中的应用226

11.2酶在果蔬加工副产物综合利用中的应用227

11.2.1苹果的综合利用227

11.2.2葡萄的综合利用228

11.2.3山楂的综合利用228

11.2.4番茄的综合利用228

11.3酶在畜产品加工副产物综合利用中的应用228

11.3.1脏器加工229

11.3.2畜皮加工229

11.3.3血液加工231

11.3.4畜骨加工232

11.4酶在水产品加工副产物综合利用中的应用232

11.4.1酶在提取鱼油中的应用233

11.4.2酶在提取胶原蛋白中的应用234

11.4.3酶在鱼蛋白水解液加工中的应用234

11.4.4酶在利用珠蚌生产多肽、肽钙中的应用234

11.4.5酶在其他方面的应用235

参考文献236

第12章酶在食品分析中的应用238

12.1酶法分析食品成分238

12.1.1酶法分析的一般方法239

12.1.2酶法在食品成分分析中的应用240

12.2酶法分析食品的质量247

12.2.1酶活力分析评价食品品质247

12.2.2酶活性抑制技术分析食品质量248

12.2.3固定化酶技术分析食品质量249

参考文献251

第13章酶在食品安全与卫生方面的应用252

13.1酶制剂的安全评价以及酶制剂来源安全性的评估标准252

13.2酶作为食品添加剂进入食品的潜在危害253

13.3酶导致食品品质劣变254

13.4酶作用产生的有毒物质和不利于健康的物质255

13.4.1酶作用产生有毒物质和不利于健康的物质256

13.4.2酶作用产生有毒物质和不利于健康的物质的机理257

13.5酶作用导致食品营养组分损失258

13.5.1酶促褐变机理及多酚氧化酶导致的营养损失259

13.5.2苹果果肉酶促褐变研究进展260

13.5.3脂肪氧合酶导致的食品营养损失261

13.5.4脂肪氧合酶对啤酒老化风味的影响263

13.5.5其他酶导致的营养损失263

13.6酶的解毒作用264

13.6.1去除食品中的抗营养因子264

13.6.2水解牛乳中的乳糖264

13.6.3降低淀粉类食品高温产生丙烯酰胺含量264

13.6.4酶对黄曲霉毒素的解毒作用265

13.6.5酶对有机磷农药的解毒作用265

13.6.6酶对亚硝酸盐的解毒作用265

13.7酶在食品安全与卫生检测方面的应用265

13.7.1酶联免疫测定法266

13.7.2聚合酶链反应法269

13.7.3酶生物传感器法269

13.7.4酶抑制率法271

参考文献271

第14章酶在食品工厂环境治理中的应用273

14.1食品废物的主要特点273

14.2酶在环境监测方面的应用273

14.3采用酶技术处理食品废弃物274

14.3.1蛋白酶的应用275

14.3.2淀粉酶的应用275

14.3.3纤维素酶的应用275

14.3.4几丁质酶的应用276

14.3.5其他酶的应用276

14.4酶在废水处理中的应用277

14.4.1漆酶的应用279

14.4.2辣根过氧化物酶的应用279

14.4.3脂肪酶的应用280

14.4.4固定化酶的应用281

14.4.5适应酶的应用281

14.4.6其他酶的应用282

14.5酶治理污染土壤282

14.5.1胞外酶的应用283

14.5.2漆酶的应用284

14.5.3昆虫解毒酶的应用284

14.5.4降解农药酶类的应用284

14.5.5土壤酶的应用285

参考文献286

本书在简要介绍食品酶技术基础理论基础上、重点而且系统阐述酶技术在食品科技及食品产业整个链条各方面的应用，具体包括食品酶技术的基本理论、酶的生产技术、酶的提取和分离纯化技术、酶的浓缩、结晶和颗粒化、酶的分子修饰技术、酶的固定化技术、酶反应动力学、食品酶反应器、食品工业中应用的酶、以及酶在食品原料和配料、食品加工、食品加工副产物综合利用、食品分析、食品安全与卫生、食品工厂环境治理方面的应用。本书在简要介绍食品酶技术基本理论基础上，重点而且全面阐述酶技术在食品科技及食品工业各方面的应用，共有十四章，内容包括：食品酶技术的基本理论、食品酶制剂生产技术、食品酶分子修饰技术、食品酶的固定化技术、非水相酶反应、酶反应动力学、食品酶反应器、食品工业中应用的酶、酶在食品原料和配料方面的应用、酶在食品加工中的应用、酶在食品加工副产物综合利用中的应用、酶在食品分析中的应用、酶在食品安全与卫生方面的应用、酶在食品工厂环境治理中的应用。书中融合大量的实际应用和酶领域最新技术，理论与实践相结合，重在应用，并融科学性、前沿性、系统性和通俗性于一体。本书既可供高等学校食品科学与工程、食品质量与安全、制糖工程、发酵工程、生物技术、生物工程及相关专业师生使用，又可作为食品、轻工、粮油、生物、化工、医药、农林、环保及相关行业企事业单位与管理部门科学工作者和工程技术人员用书。