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食品生物化学与应用(第2版)
1.9.2.1 6.2.1 酶的催化特点
6.2.1 酶的催化特点

酶作为生物催化剂,具有非生物催化剂(酸、镍等无机催化剂)所没有的特点。

1)高度专一性

酶的高度专一性是指在一定条件下,一种酶只能催化某一类(或某一种)结构相似的底物进行某种类型反应的特性。例如,蛋白酶只能催化蛋白质的肽键水解,产生寡肽或氨基酸,但不能催化淀粉的水解;而非生物催化剂则没有这么严格的专一性,如酸既能催化蛋白质水解、淀粉水解,也能催化脂肪水解。

酶的高度专一性是酶与非生物催化剂最大的区别,保证了生物体内的新陈代谢活动能够有条不紊地进行。根据酶对底物专一性的程度,可将酶的专一性分为绝对专一性、相对专一性和立体化学专一性等。

利用酶催化作用具有高度专一性的特点,可从比较复杂的原料中有选择地加工某些需要的物质,或除去其他不必要的成分,且反应副产物少。例如,牛奶中含有4.5%的乳糖,有些人饮奶后常发生腹泻、腹痛等,被称为乳糖不耐症或乳糖不耐受。这是因为这类人群的小肠黏膜上缺少乳糖酶,乳糖在小肠内没有被水解就进入大肠,增加了大肠内的渗透压,使大肠水分增多,加上乳糖被大肠内的微生物发酵,生成了乳酸、二氧化碳,刺激大肠而引起了腹泻、腹痛等。

营养舒化奶是一种低乳糖牛奶,其加工过程中通过添加乳糖酶,将牛乳中的乳糖进行充分水解,而对牛乳中的蛋白质、脂肪等没有破坏作用。低乳糖牛奶有助于改善人群的乳糖不耐受症状(如饮奶后出现的腹胀、腹泻等),也适合作为运动员专用牛奶。

2)高效性

一般来说,酶的催化效率比非生物催化剂的高很多,少量的酶就可使大量底物很快地发生化学反应。在催化反应中,酶在反应前后没有数量和性质上的改变,因而很少量的酶就可催化大量的物质发生化学反应。

3)作用条件温和

例如,用盐酸水解淀粉生产葡萄糖,需在0.15 MPa 和140 ℃的条件下,采用耐酸、耐高温的设备进行;而用α-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶水解,则可用一般设备在常压下进行。

4)酶活性可调控

酶活性可调控包括调节底物浓度、产物浓度、反应条件(温度、pH 值、激活剂、抑制剂)以及对酶进行化学修饰等。

5)酶活性易丧失

过酸、过碱或温度过高都易使酶变性失活。