食品酶学试题.docx

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食品酶学试题

食品酶学试题

食品酶学试题

1设计纤维素酶的筛选、分离和发酵方案。

产纤维素酶细菌的采集选择在纤维素含量较高的地方，如腐烂的木头等先用含有纤维素的平板培养菌，等菌长出来后，把菌体刮离，然后加入刚果红染色10-15分钟，再用NaCl冲洗2-3次，产生透明圈的就是能水解纤维素的菌。

复筛：

初筛过程选出菌落，进一步比较其产酶能力的大小，测定还原糖浓度产量来量度纤维素酶的活性，每分钟水解纤维素产生1g葡萄糖所需要的酶量定义为1个酶活力单位从而筛选出一株产酶能力最强的菌株。

实验室规模的纤维素酶发酵过程主要包括原料的预处理，接种发酵和产物的提取鉴定3个阶段，根据参考文献，选取合适的菌种，培养温度、pH、水分、基质、培养时间，并注意污染菌的控制。

2酶制剂在农药残留检测中的应用。

1、酶抑制技术

酶抑制法：

有机磷与氨基甲酸酯农药共为神经系统乙酰胆碱脂酶抑制物，因此可以利用农药靶标酶-乙酰胆碱酯酶受抑制的程度来检测有机磷和氨基甲酸酯类农药。

该方法目前已开发出了相应的各种速测卡和速测仪。

该方法检测时，蔬菜中的水份、碳水化合物、蛋白质、脂等物质不会对农药残留物的检测造成干扰，不必进行分离去杂，节省了大量预处理时间，从而能达到快速检测的目的，因此该方法具有快速方便、前处理简单、无需仪器或仪器相对简单，适用于现场的定性和半定量测定，目前的农药残留快速检测就是用了该方法，已上升为农业部行业标准。

但该方法只能用于测定有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂，其灵敏度和所使用的酶、显色反应时间和温度密切相关，经酶法检测出阳性后，需用标准仪器检验方法进一步检测，以鉴定残留农药品种及准确残留量。

2、酶联免疫吸附测定技术（ELISA）

它主要是以抗原与抗体的特异性、可逆性结合反应为基础的农药残留检测方法。

该法利用化学物质在动物体内能产生免疫抗体的原理，先将小分子农药化合物与大分子生物物质结合成大分子，做成抗原，并使之在动物体内产生抗体，对抗体筛选制成试剂盒，通过抗原与抗体之间发生的酶联免疫反应，依靠比色来确定农药残留，它具有专一性强、灵敏度高、快速、操作简单等优点，试剂盒可广泛用于现场样品和大量样品的快速检测，可准确定性、定量。

但由于受到农药种类多，抗体制备难度大、在不能肯定样本中的农药残留种类时检测有一定的盲目性以及抗体依赖国外进口等影响，酶联免疫法的应用范围受到较大的限制，目前，我国市场上酶联免疫法成品试剂盒依赖从国外进口。

简化版

1、酶联免疫分析（ELISA），基于抗原和抗体的特异性识别和结合反应，对于小分子量农药需要制备人工抗原，才能进行免疫分析。

2、酶抑制法，是研究最成熟、应用最广泛的快速农残检测技术，主要根据有机磷和氨基甲酸酯类农药对乙酰胆碱酶的特异性抑制反应。

3酶在食品保鲜方面有哪些应用？

生物酶食品保鲜技术的原理就是将某些生物酶制剂用于食品保鲜,可除去食品包装中的氧,延缓氧化作用或是生物酶物质本身具有良好的抑菌作用,或是使某些不良酶失去生物活性,从而达到防腐保鲜的效果。

（1）葡萄糖氧化酶可以去除果汁、饮料、罐头和果蔬干制品包装中的氧气,防止产品氧化变色,抑制微生物生长,延长食品贮藏期。

（2）异淀粉酶能够专一性分解淀粉类物质中α-1,6-糖昔键。

单独采用异淀粉酶,可单独采用异淀粉酶,可使支链淀粉变为直链淀粉。

直链淀粉具有凝结成块,易形成结构稳定的凝胶物性。

因此,可以作为强韧的食品包装薄膜。

该薄膜对氧和油脂具有良好的隔绝性,又因涂布展开性好,故适合作为一些食品的保护层。

（3）有些果蔬经纤维素酶处理后,细胞壁会发生膨胀、软化,可提高可消化性和改进口感。

马铃薯、胡萝卜等经纤维素酶处理,干燥后再加水时具有复原性,便于果蔬贮存与运输。

（4）溶菌酶在食品保鲜中应用是因为它能选择性地使微生物细胞壁溶解,从而使其失去生

物活性,达到延长食品保鲜期的目的,且对食品营养成分无破坏作用。

因此,可作为天然防腐剂,

有效地替代一些有害的化学防腐剂。

（5）控制酶的基因表达进行果蔬保鲜

4极端酶的研究进展。

（张）：

极端微生物由于长期生活在极端的环境条件下，为适应环境，在其细胞内形成了多种具有特殊功能的酶，即极端酶。

极端酶能在各种极端环境中起生物催化作用，它是极端微生物在极其恶劣环境中生存和繁衍的基础，根据极端酶所耐受的环境条件不同，可分为嗜热酶、嗜冷酶、嗜盐酶、嗜碱酶、嗜酸酶、嗜压酶、耐有机溶剂酶、抗代谢物酶及耐重金属酶等。

大部分极端微生物通过16sRNA序列的比较都鉴定为古细菌，，也有部分极端微生物属于最原始的细菌种类。

目前人们已经利用微生物酶生产的经典路线来一些极端酶，这样就可以住温和的条件下利用普通微生物来生产极端酶，日前大多数极端酶是应用大肠杆菌等宿主菌异源表达成功的。

但是在表达具有生物活性的极端酶时。

根据菌种、酶性质等的差异，还存在一些技术难关。

随着分子微生物学的发展，8株古细菌和一些极端嗜热菌的基因组序列已经知道了。

通过对这些基因组序列进行分析，以及和其他已知功能的生物蛋白质的序列进行比较，人们已经了解了它们基因组大约一半的开放阅读框

人们通过氨基酸序列分析，X射线晶体和同源性模拟分析揭示了一些酶的三维结构，通过对比常温生物和极端生物中同工酶的三维结构，人们已经初步阐明了一些极端酶的作用机制。

嗜热酶和超嗜热酶相对来说是人们最了解其三维结构的两类酶，嗜碱菌和嗜酸菌是最早被发现的酶类，但至今还未见有关它们结构的报道。

所以，人们还不了解它们在极端pH值下稳定的机理。

嗜冷菌和嗜热菌已应用于洗涤剂、食品工业、环境保护等领域。

目前，日本、美国、欧洲等国都启动了极端微生物的研究计划，主要工作包括：

新物种的发现、新产物的研究与生产、极端酶的结构与功能用其基因的克隆表达、适应机理的分子基础及遗传原理、基因组分析

（陈版见PS.）

5酶制剂的发酵生产方法有哪些？

各有何特点？

解答一：

酶制剂是指从生物中提取的具有酶特性的一类物质，主要作用是催化食品加工过程中各种化学反应，改进食品加工方法。

经过预先设计，通过人工操作控制，利用细胞（包括微生物细胞、动植物细胞）的生命活动，产生人们所需的酶的过程，成为酶的发酵生产。

解答二：

酶发酵生产方式根据细胞培养方式不同，可分为三种，即：

固体培养发酵、液体发酵、固定化细胞或固定化原生质体发酵。

1．固体培养发酵

2．液体深层发酵

3．固定化细胞或固定化原生质体发酵

1.固体培养发酵：

以麸皮、米糠等为培养基的主要原料，加入其它必需的营养成份而制成的固体或半固体的麦曲，经灭菌、冷却后，接入产酶菌株，在一定条件下，发酵产酶。

我国传统的酒曲、酱油曲都是采用这种方式进行发酵产酶，其主要获得的酶是淀粉酶和蛋白酶。

固体培养发酵产酶的优点是：

设备简单、操作方便、麦曲中酶浓度较高，特别适用于各种霉菌的培养和发酵产酶。

固体培养发酵产酶的缺点是：

劳动强度大、原料利用率低，培养基养料利用不完全，生产周期长。

2.液体深层发酵：

采用液体培养基，置于发酵容器中，经灭菌，冷却后，接入产酶细胞，在一定条件下发酵产酶。

液体深层发酵是目前酶发酵生产的主要方式。

既可用于微生物细胞，也适用于各种动、植物细胞的悬浮培养和发酵。

液体深层发酵的优点：

机械化程度高，酶产率高，质量好，产品回收率高。

液体深层发酵的缺点：

设备和技术条件要求高，动力消耗也较大。

3.

（1）固定化细胞发酵：

将活细胞固定于水不溶性载体上，利用细胞的生命活动，进行发酵产酶。

固定化细胞发酵的优点：

固定化细胞密度较高，反应器水平的生产强度大，可提高生产能力；发酵稳定性强，可反复使用，易于连续化、自动化生产；细胞固定于载体上，流失少，可在高稀释率时，连续发酵，提高设备利用率；发酵液中含菌体较少，利于产品分离纯化，提高产品质量。

固定化细胞发酵的缺点：

设备及技术条件要求高；只适用于胞外酶的生产。

（2）固定化原生质体发酵：

将除去了细胞膜的微生物细胞或植物细胞固定化，以发酵产酶，除去了细胞膜的微生物及植物细胞即为原生质体。

固定化原生质体发酵的优点：

可以得到胞内酶，是胞内酶生产工艺和技术的创新；有较好的稳定性，可反复连续使用较长时间。

固定化原生质体发酵的缺点：

设备复杂，技术要求高。

6什么是诱导酶？

从分子水平上解释酶的诱导机制。

诱导酶是在环境中有诱导物（一般是反应的底物）存在时，微生物会因诱导物存在而产生的酶就是诱导酶，诱导酶的合成除取决于环境中诱导物外，还受基因控制即受内因和外因共同控制。

机制：

与诱导酶生成的操作子（包括启动子、操纵基因、结构基因）有关。

以大肠杆菌半乳糖苷酶为例：

无乳糖时，调节基因编码阻遏蛋白，与操纵基因结合后抑制结构基因转录而不产生代谢乳糖的酶；当乳糖存在时，乳糖可与阻遏蛋白结合，而使阻遏蛋白不与操纵基因结合，诱导结构基因转录，继而翻译乳糖酶生成。

7如何通过发酵生产提高酶的活力？

答：

1通过控制PH来提高酶活力。

培养基的PH与细胞的生长繁殖以及发酵产酶都有密切关系，细胞发酵产酶最适PH通常接近于该酶反应的最适PH，但有些菌在该酶反应最适PH条件下会受到影响，故有些细胞产酶最适PH与酶作用最适PH又有差别。

2.通过温度来控制酶活力。

产酶最适温度往往低于生长最适温度，这是由于在较低的温度下，可以延长产酶时间，提高酶的稳定性。

3.通过采用中间补料来提高酶产量。

培养前期是微生物菌体增殖时期，一般不含或很少含有发酵产物，大部分发酵产物在发酵中后期产生，所以可以延长发酵中期时间。

中间补料可以促使微生物在培养中期的代谢活动受到控制，延长发酵产物的分泌期，推迟菌种的自溶期，维持较高的发酵产物增长幅度。

4.调节溶解氧来提高酶活力。

由于细胞的呼吸强度和细胞浓度各不相同，耗氧速率有很大差别。

因而根据需要量供给适量的溶氧。

8如何从分子水平对酶进行改造？

分子水平上可从以下几个方面对酶进行改造：

（1）采用蛋白质工程技术修饰酶，就是通过对蛋白质结构和功能间规律的了解，按照人们预定的模式人为的改变蛋白质结构，从而创造出有特异性质的蛋白质。

（2）酶法有限水解，即用适当的方法将酶蛋白的肽链进行有限水解，既可保持酶活力，又可降低其抗原性。

（3）氨基酸置换修饰：

氨基酸置换可能引起酶蛋白空间结构的某些改变，这种修饰方法称为氨基酸置换修饰。

（4）亲和标记修饰，这是一种特殊的化学修饰方法。

（5）大分子结合修饰，即利用水溶性大分子与酶结合，使酶的空间结构发生某些细微的改变，从而改变酶的特性和功能的方法。

（6）酶分子定向进化，是在人为控制下使酶分子朝人们期望的特定目标进化。

定向进化是通过在试管中模拟自然界中发生的进化来实现对生物大分子的人工进化。

9如何通过酶法生产功能性低聚糖？

功能性低聚糖通常包括低聚异麦芽糖，低聚果糖，低聚半乳糖，低聚乳果糖，偶合糖，低聚木糖，低聚壳聚糖，低聚龙胆糖，棉子糖，水苏糖等，由于人体肠胃道内没有水解这些低聚糖的酶系统，因此它们不被消化吸收而直接进入大肠内，优先被双歧杆菌所利用，是双歧杆菌（人体肠道典型的有益细菌）的有效增殖因子。

酶法生产低聚果糖的反应分两步进行，第一步是蔗糖在β-果糖转移酶的作用下分解为果糖基和葡萄糖；第二步是部分果糖基与水合成果糖，另一部分与受体蔗糖反应合成蔗果三糖，蔗果三糖作为果糖基受体则合成蔗果四糖，蔗果四糖作为受体则合成蔗果五糖，这样就合成了低聚果糖。

在β-半乳糖苷酶催化的低聚半乳糖合成反应中，乳糖作为糖苷配基的供体，先在β-半乳糖苷酶作用下断开糖苷键，与酶形成半乳糖基-酶复合物.半乳糖基-酶复合物能与不同的亲核试剂发生反应，在稀水溶液中，半乳糖基-酶复合物与水发生水解反应，生成半乳糖.但在酶的转移活力作用下，半乳糖，二糖或三糖都会和半乳糖基-酶复合物发生反应,生成低聚半乳糖.

10固定化酶的性质有哪些？

1．大多数固定化酶活性下降。

2．大多数酶在固定化后都不同程度地提高了稳定性．延长了有效寿命。

（1）热稳定性大多数酶在固定化后与溶液酶相比，有较高的热稳定性。

（2）pH一酶活力关系反应的最适pH和酶活力—pH曲线的变动依据酶蛋白和载体的电荷而定。

（3）对蛋白酶的抵抗力提高溶液酶经固定化后提高了对蛋白酶的抵抗能力。

（4）对变性剂、抑制剂的抵抗能力提高酶经固定化后，提高了对蛋白质变性剂和抑制剂的抵抗能力。

（5）操作稳定性固定化酶在操作中可以长期使用，半衰期所需的时间）较长。

（6）贮藏稳定性大多数酶经固定化后提高了贮藏的稳定性。

（详情见PS.）