6.3.2　影响酶促反应速率的因素

1)温度

酶促反应速率随温度变化的曲线是钟形曲线,如图6.4 所示。其中某一温度时酶促反应速率最快,此温度即为该酶的最适温度。例如,人体内酶的最适温度一般在37 ℃左右。

图6.4　温度对酶促反应速率的影响

每种酶都有其最适温度,高于或低于此温度,酶的活性都降低。

低温条件下,酶的活性下降,但低温一般不破坏酶；温度回升后,酶又恢复活性。因此,可利用低温保藏食品。例如,果蔬采摘后,通过冷水或冰水降温,降低酶活性,从而降低果蔬的呼吸强度,延长果蔬的保鲜期。

而温度超过80 ℃后,多数酶变性失活,一般不会再恢复酶活性。例如,食品加工中的漂烫、巴氏杀菌、煮沸、高压蒸汽灭菌等,就是利用高温使食品及微生物中的酶发生热变性失活,从而达到防止食品腐败变质的目的。

2)pH 值

大多数酶的pH 值对酶促反应速率的影响,如图6.5 所示。在一定条件下,每种酶都有一个最适pH 值,也就是使酶发挥其最大活性的pH 值。例如,胃蛋白酶的最适pH 值为1.8,唾液淀粉酶的最适pH 值为6.8。

图6.5　pH 值对酶促反应速率的影响

溶液的pH 值高于或低于最适pH 值都会使酶的活性降低,甚至导致酶变性失活。pH值影响酶活性的原因：①过酸、过碱会影响酶蛋白的构象,甚至使酶变性失活。②pH 值影响底物、酶分子的解离状态,往往只有一种解离状态最有利于与底物结合,在此pH 值下酶活力最高。

3)底物浓度

在酶促反应中,如果其他条件保持恒定,酶的浓度也保持不变,则底物浓度对酶促反应速率的影响如图6.6 所示。

图6.6　底物浓度对酶促反应速率的影响

由图6.6 可知,在底物浓度较低时,酶促反应速率随底物浓度的增加而快速增加,两者成正比关系(图6.6 中阶段1)。

当底物浓度较高时,酶促反应速率虽然也随底物浓度的增加而增加,但增加程度却不如底物浓度较低时那样明显,酶促反应速度与底物的浓度不再成正比关系(图6.6 中阶段2)。

当底物浓度达到一定程度时,酶促反应速率将趋于恒定,即使再增加底物浓度,酶促反应速率也不会增加了(图6.6 中阶段3),即达到最大速率(vmax),这说明酶基本饱和。

4)酶浓度

在一定的温度、pH 值条件下,当底物浓度足够大时(底物足以使酶饱和),酶的浓度与酶促反应速率成正比关系。酶浓度对酶促反应速率的影响如图6.7 所示。

图6.7　酶浓度对酶促反应速率的影响

酶浓度太低,则酶促反应速率慢,反应时间长,影响生产效率；当底物浓度不足,酶浓度过高,则会增加生产成本。因此,在实际生产中,酶浓度的多少总是相对于底物浓度而言的,要关注酶浓度与底物浓度之比,而不是酶浓度本身。

5)激活剂

凡能提高酶活性的物质都称为激活剂。例如,经透析获得的唾液淀粉酶活性不高,加入氯离子后则酶活性增加,因为氯离子是唾液淀粉酶的激活剂。此外,钙离子是α-淀粉酶的激活剂,而胆汁酸盐则是胰脂肪酶的激活剂。

对于同一种酶,不同激活剂浓度会产生不同的作用。例如,对唾液淀粉酶而言,低浓度的氯离子可以增强酶活性,高浓度的氯离子则会抑制酶的活性。

有的酶也是激活剂。例如,胰蛋白酶原在肠激酶的作用下,水解掉一个六肽,使肽链螺旋度增加,形成活性中心。于是胰蛋白酶原就变成了胰蛋白酶。胰蛋白酶原激活过程示意图如图6.8 所示。

图6.8　胰蛋白酶原激活过程示意图

6)抑制剂

凡能使酶的活性降低或丧失的物质都称为抑制剂。酶的抑制剂多种多样,如重金属离子(汞离子、铅离子、铜离子等)、抗生素(如青霉素、氯霉素)、一氧化碳、硫化氢、氰化物、砷化物、生物碱、有机磷农药、胰蛋白酶抑制剂等。

例如,在豆浆加工中需要充分煮沸,这是因为大豆中含有胰蛋白酶抑制剂,会抑制人体胰蛋白酶活力,影响人体对蛋白质的吸收利用。

农药是指在农业生产中为保障、促进植物与农作物成长所用的杀虫、杀菌、杀灭有害动物或杂草的一类药物的统称。长期食用农药残留超标的农产品,会引起人和动物慢性中毒,导致疾病发生。目前,市面上已有农药残留快速检测产品,可用于农药残留的快速初筛检测,广泛应用于农贸市场、餐饮企业的果蔬的快速检测,也可以用于食品安全科普教育中。

农药残留快速检测卡的原理是：基于胆碱酯酶可催化靛酚乙酸酯(红色)水解为乙酸和靛酚(蓝色),而有机磷和氨基甲酸酯类农药对胆碱酯酶有抑制作用,使催化、水解、变色过程发生改变。将胆碱酯酶与样品提取液反应,若胆碱酯酶不受抑制,底物水解产生蓝色,则表明样品提取液中有机磷和氨基甲酸酯类农药很少或不含(阴性)；若胆碱酯酶受到抑制,底物就不能水解,不变色,则表明样品中有机磷和氨基甲酸酯类农药超标(呈阳性)。

农药残留快速检测卡的基本操作(表面测定法,以蔬菜为例)如下：

①擦去蔬菜表面的泥土,滴2 ～3 滴农药残留洗脱液在蔬菜表面,用另一蔬菜在滴液处轻轻摩擦。

②取1 片速测卡,撕去上盖膜,将蔬菜上的液滴滴在白色药片上,静置10 min(预反应)。有条件的,在37 ℃恒温装置中放置10 min。预反应后的药片表面必须保持湿润。

③撕去下盖膜,将速测卡对折,用手捏3 min 或恒温装置恒温3 min,使红色药片与白色药片叠合后反应。

④打开速测卡,白色药片变蓝为正常反应,不变蓝或显淡蓝色说明农药残留超标,每批同时做1 片无农药对照(使用纯净水)。

请思考：

①农药残留快速检测卡显示什么颜色时,表示农药残留超标?

②与农药残留的精密仪器检测相比,农药残留快速检测有什么优势?

③农药残留快速检测可用于哪些场合?

1.胃蛋白酶在进入小肠后就几乎没有了催化作用,主要原因是(　　)。

A.小肠中没有蛋白质可被消化

B.胃中已经起了消化作用,不能再起催化作用了

C.被小肠中的物质包裹起来,所以起不到催化作用

D.pH 值不适合

2.在不损伤植物细胞内部结构的情况下,下列物质适用于除去细胞壁的是(　　)。

A.蛋白酶　B.纤维素酶　C.盐酸　D.淀粉酶

3.将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一容器内(pH 值为2.0),保存于37 ℃的水浴锅中,过一段时间后,容器内剩余的物质是(　　)。

A.唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水

B.唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水

C.淀粉、胃蛋白酶、多肽、水

D.唾液淀粉酶、淀粉、胃蛋白酶、水

4.图甲表示温度对淀粉酶活性的影响,图乙是将一定量的唾液淀粉酶和足量的淀粉混合后麦芽糖产生量随温度变化的情况。下列说法不正确的是(　　)。

A.图甲中T0表示淀粉酶催化该反应的最适温度

B.图甲中Ta、Tb时淀粉酶催化效率都很低,但对酶活性的影响却有本质的区别

C.图乙中Tb至Tc的曲线表明随温度升高,麦芽糖的积累量不再上升,酶的活性已达到最高

D.以上说法都不正确

5.一定条件下酶反应速率与酶的浓度成正比。(　　)

A.对　B.错

6.酶反应速率随着底物浓度的增加可达到一个极限速率。(　　)

A.对　B.错

7.农药残留就等于农药超标,意味着该种食品不安全,不能食用。(　　)

A.对　B.错