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脂肪酶的概述与应用

脂肪酶的概述与应用
脂肪酶的概述与应用

脂肪酶的概述与应用

一脂肪酶概述、

脂肪酶(Lipase,甘油酯水解酶)隶属于羧基酯水解酶类,能够逐步的将甘油三酯水解成甘油和脂肪酸。脂肪酶存在于含有脂肪的动、植物和微生物(如霉菌、细菌等)组织中。包括磷酸酯酶、固醇酶和羧酸酯酶。脂肪酸广泛的应用于食品、药品、皮革、日用化工等方面脂肪酶广泛的存在于动植物和微生物中。植物中含脂肪酶较多的是油料作物的种子,如蓖麻籽、油菜籽,当油料种子发芽时,脂肪酶能与其他的酶协同发挥作用催化分解油脂类物质生成糖类,提供种子生根发芽所必需的养料和能量;动物体内含脂肪酶较多的是高等动物的胰脏和脂肪组织,在肠液中含有少量的脂肪酶,用于补充胰脂肪酶对脂肪消化的不足,在肉食动物的胃液中含有少量的丁酸甘油酯酶。

脂肪酶是一类具有多种催化能力的酶,可以催化三酰甘油酯及其他一些水不溶性酯类的水解、醇解、酯化、转酯化及酯类的逆向合成反应,除此之外还表现出其他一些酶的活性,如磷脂酶、溶血磷脂酶、胆固醇酯酶、酰肽水解酶活性等(Hara;Schmid)。脂肪酶不同活性的发挥依赖于反应体系的特点,如在油水界面促进酯水解,而在有机相中可以酶促合成和酯交换。

脂肪酶的性质研究主要包括最适温度与pH、温度与pH稳定性、底物特异性等几个方面。迄今,已分离、纯化了大量的微生物脂肪酶,并研究了其性质,它们在分子量、最适pH、最适温度、pH和热稳定性、等电点和其他生化性质方面存在不同(Veeraragavan等)。总体而言,微生物脂肪酶具有比动植物脂肪酶更广的作用pH、作用温度范围,高稳定性和活性,对底物有特异性(Schmid等;Kazlauskas等)。

脂肪酶的催化特性在于:在油水界面上其催化活力最大,早在1958年Sarda和Desnnelv 就发现了这一现象。溶于水的酶作用于不溶于水的底物,反应是在2个彼此分离的完全不同的相的界面上进行。这是脂肪酶区别于酯酶的一个特征。酯酶(E C3.1.1.1)作用的底物是水溶性的,并且其最适底物是由短链脂肪酸(≤C8)形成的酯。

脂肪酶是重要的工业酶制剂品种之一,可以催化解脂、酯交换、酯合成等反应,广泛应用于油脂加工、食品、医药、日化等工业。不同来源的脂肪酶具有不同的催化特点和催化活力。其中用于有机相合成的具有转酯化或酯化功能的脂肪酶的规模化生产对于酶催化合成精细化学品和手性化合物有重要意义。

脂肪酶是一种特殊的酯键水解酶,它可作用于甘油三酯的酯键,使甘油三酯降解为甘油二酯、单甘油酯、甘油和脂肪酸。

酶是一种活性蛋白质。因此,一切对蛋白质活性有影响的因素都影响酶的活性。酶与底物作用的活性,受温度、pH值、酶液浓度、底物浓度、酶的激活剂或抑制剂等许多因素的影响。

脂肪酶在微生物中有广泛的分布,其产生菌主要是霉菌和细菌。已经公布的适用于甘油三酯加工的不同来源的脂肪酶有33种,其中18种来自霉菌,7种来自细菌。

脂肪酶可将甘油酯(油、脂)水解,在不同阶段可释放出脂肪酸、甘油二酯、甘油单酯及甘油。水解生成的脂肪酸,可以用标准的碱溶液滴定,以滴定值表示酶活力。

二脂肪酶的结构解析

1、分子结构

研究表明, 来源不同的脂肪酶 ,其氨基酸组成数目从 270 ~ 641 不等 , 其分子量为29 000~ 100 000。迄今为止 ,人们已经对多种脂肪酶进行克隆和表达 , 并利用 X-衍射等手段和定向修饰等技术测定了酶的氨基酸组成、晶体结构、等电点等参数, 确定了组成脂肪酶活性中心的三元组(triad)结构。表1列出了几种常见的脂肪酶的结构特征参数。正如下表所示, 多数酶都有变种(如 CCL(A)和CCL(B)、GCL Ⅰ和 GCL Ⅱ等),不过这些不同变种的酶具有绝大多数相同的氨基酸序列, 其氨基酸组成数目完全相同, 不同的只是个别氨基酸的差异。一般而言, 不仅构成活性中心的三元组氨基酸种类相同 , 而且位置不变;其分子量和等电点略有不同。

2、脂肪酶催化中心三元组

研究表明,尽管不同来源的脂肪酶有不同的氨基酸组成(残基数目、分子量、三维空间结构等),但由于生物的同源性和进化过程的保守性 ,其催化中心拥有相似或相同的特征区 His-X-Y-Gly-Z-Ser-W-Gly或 Y-Gly-His-Ser-W-Gly(W 、X、

Y、Z 指非特异性氨基酸)。如图1所示,绝大多数脂肪酶的活性中心都由 Ser 和His 参与组成, His、Ser与另一种氨基酸残基(如 CCL 和 GCL的Glu、RML 和hPL 的 Asp 等)一起构成脂肪酶催化活性中心的三元组(triad)。如图 2 所示

3、立体结构

具体参数方法:

三.脂肪酶的纯化与表达

pPIC9k- mRCL 表达质粒的构建

1.以华根霉基因组DNA为模板使用PCR方法扩增RCL(华根霉脂肪酶全基因)成熟肽,扩增的基因片段纯化后克隆到载体 pMD19-T Vector 中,转化E.coli.DH5α及进行重组质粒的筛选,由此构建重组质粒 pMD19-mRCL 。

2.由质粒 pMD19-mRCL切下目的基因片段,连入表达载体 pPIC9k 构建表达质粒 pPIC9k-mRCL 。

(1)质粒双酶切

克隆的质粒 pMD19-mRCL 和酵母表达质粒 pPIC9k 分别被 Avr

Ⅱ和Not I 双酶切,得到pMD19-mRCL质粒双酶切的 800bb 左右的小片段以及 pPIC9k 质粒的双酶切线性质粒大片段,回收目的条带。(2)连接

载体 DNA 与目的 DNA 片段混合连接。

(3)转化 E.coli.DH5α及重组质粒的筛选

重组质粒pPIC9K-mRCL的构建

重组蛋白在巴斯德毕赤酵母GS115 中的初步表达

1.巴斯德毕赤酵母感受态细胞的制备

2.巴斯德毕赤酵母的电转化

对质粒线性化,回收酶切产物;再与巴斯德毕赤酵母感受态细胞

混匀,电转化得到含目的基因的重组巴斯德毕赤酵母

3.重组巴斯德毕赤酵母的鉴定

可用浓度梯度进行抗性筛选

4.巴斯德毕赤酵母表达脂肪酶

甲醇诱导重组蛋白的表达

巴斯德毕赤酵母表达系统的优点(选择的原因):

1.毕赤酵母是需氧酵母菌,在有氧条件下能高密度生长,因此有利于扩大生产获得高浓度细胞,从而进行高效表达

2、通过质粒整合到毕赤酵母基因组的外源基因结构稳定,不易丢失;且外源基因能以高拷贝数整合到毕赤酵母基因组中,能够筛选到高表达菌株

3、毕赤酵母甲醇氧化酶(alcohol oxidase,AOX)基因的强启动子特别适用于外源基因的调控表达

4、毕赤酵母自身分泌到培养基中蛋白很少,使得分泌性的外源蛋白容易从培养基的基质中分离

5、毕赤酵母对外源蛋白产物进行N一乙酰糖基化修饰的结构为高甘露糖型,糖链平均为8~14个甘露糖基,更接近于高等生物,且聚糖末端不含1,3连接的甘露糖残基(有强的免疫原性),因而适用于临床应用

6、使用方便、简单,而且成本较低

4.表达后的纯化步骤:

●对象:重组巴斯德毕赤酵母

●过程:

1.摇瓶甲醇诱导培养

2.脂肪酶的分离纯化

(1)10 KD 超滤膜浓缩

将mRCL发酵液离心后弃掉沉淀,上清液用微孔滤膜过滤,微滤后的溶液用10 KD 超滤膜浓缩。浓缩酶液用缓冲液透析过夜。(2)强阳离子交换柱层析

将透析液上样到已用上述缓冲液预平衡的强阳离子交换柱层析(Ф1.6cm×20cm),用相同缓冲洗脱未吸附蛋白。后用NaCl浓度梯度缓冲液阶段洗脱吸附蛋白,一定的洗脱速率和时间分部收集,集中脂肪酶活性组分,用缓冲液透析。

3)疏水色谱柱层析

将透析后的酶液继续用疏水柱层析(Ф1.6 cm×20 cm)层析,用相同缓冲液洗脱除去未吸附蛋白。然后用硫酸铵浓度梯度差缓冲液阶段洗脱吸附蛋白,最后用 H2O 洗脱,一定的洗脱速率和时间分部收集,集中脂肪酶活性组分,透析除盐。

4)得到脂肪酶活性组分mRCL

四.脂肪酶的化学修饰

设计思路

脂肪酶作为一种水解酶,不仅催化水解反应而且催化有机相中酯合成和酯交换反应。有机相酶催化技术自 20 世纪 80 年代开创以来,已获得了巨大的发展,广泛应用于食品、医药、化妆品等行业。近几年来人们为了提高酶在有机相中的溶解性及稳定性,在酶的化学手段修饰和生物学手段修饰方面开展了许多工作[1-6]。而化学修饰是提高和改变酶催化性能的有效方法。Basri 等[7]用氨基酯的盐酸盐对脂肪酶进行化学修饰,发现修饰酶在有机溶剂中的溶解度、热稳定性和催化酯化反应活性都有很大提高。Tatsuo Maruyama 等[8]用硬脂酸修饰了脂肪酶,发现虽然水解活性下降,但酯化活性明显提高。

从文献来看,就化学修饰改善酶催化功能方面而言,以前主要研究了修饰酶在有机相(均相)中的稳定性、催化活性等问题,而涉及非均相界面催化的研究甚少。表面活性剂是一类兼具亲油基和亲水基的两亲物质,它能富集于界面从而显著地改变界面性质。

修饰原理

当水溶性的酶分子中引入长链烷基后,便具有了类似于表面活性剂的两亲结构。因此与未经修饰的酶相比,修饰后的酶疏水性增强,界面活性提高,从而有利于在有机相或界面催化化学反应,这对于酶的实际应用具有重要意义。本文从界面化学的角度对用 N-羟基琥珀酰亚胺活化的硬脂酸修饰的 Lipolase 脂肪酶的界面化学性质进行了研究,重点考察了修饰酶降低表/界面张力的能力及界面催化活性。

1实验材料与方法

1.1化学试剂及仪器

化学试剂:Lipolase 100L,诺维信(中国)生物技术有限公司生产;N-羟基琥珀酰亚胺,为生化试剂;硬脂酸及其他试剂,为国产分析纯试剂,购自中国医药(集团)上海化学试剂公司。

仪器:冷冻干燥仪(7934001 8917z-01,USA),紫外可见分光光度计(UVIKON,Germany),元素分析仪(Vario EL,Germany),表面张力仪(DCA315,USA),界面张力仪(DVT30,Germany)及LB 成膜装置LB5000(KSV5000,Finland)。

1.2硬脂酸琥珀酰亚胺酯的制备

活化后的硬脂酸易于与酶表面的氨基反应,因此先将硬脂酸活化。将硬脂酸溶入适量N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中,并加入一定比例的N-羟基琥珀酰亚胺和二环己基碳酰亚胺。三者摩尔比为1∶2.25∶2.25[9-10]。磁力搅拌反应8 h,反应温度为30℃。反应结束后过滤,滤液用乙醚萃取。蒸去乙醚得到白色固体,然后用无水乙醇反复洗涤后经真空干燥即得。

1.3Lipolase 脂肪酶的化学修饰

在磁力搅拌下,将Lipolase 100 L用透析袋于去离子水中透析2天,冷冻干燥得到白色固体酶晶体。固体酶置于5℃冰箱中储存备用。300 mg固体酶溶于20 mL磷酸二氢钾–硼砂缓冲液(pH=7.4),将200 mg 硬脂酸琥珀酰亚胺酯溶于5 mL DMF 后逐滴加入酶溶液。10℃下反应10 h。反应完毕后,混合物在4 000 r/min下离心15 min除去未反应的酯,重复操作两次。上清液用透析袋于去离子水中透析一周后冷冻干燥,干燥后的产物即为修饰酶。

1.4:修饰度的测定

由于在Lipolase表面引入烷基,所以修饰酶中酶含量降低,而酶中含氮量固定,故修饰后总含氮量降低。测定酶修饰前后的含氮量,其差值相对含量定义为修饰度。酶的平均含氮量由元素分析仪测定。实验测得未修饰酶的平均含氮量为14.2%。

1.5Lipolase 脂肪酶酶活测定

水解活力采用橄榄油乳化液法测定[11-12];酯化活力按M. Basri等的方法进行[13]。

界面水解活力的测定按如下方法进行:在50mL 锥形瓶中加入10 mL 一定浓度的酶溶液(浓度:

0.1~1 g/L),37 ℃预热5 min,再加入2 mL 橄榄

油,低速磁力搅拌,橄榄油在Lipolase的催化下在界面水解。生成的脂肪酸的量采用酸碱滴定法测定。

1.6Lipolase 脂肪酶水溶液的表/界面张力测定

Lipolase 脂肪酶水溶液的表面张力采用吊片法测定[14]。正己烷-酶水溶液体系的界面张力采用滴体积法测定[15]。

1.7Lipolase 脂肪酶LB 膜的制备

选择水–异丙醇-氯仿为铺展剂[16-18],三者体积比为5∶6∶1。亚相为用超纯水配制的5% KCl盐溶液。用微量注射器将酶溶液铺展于亚相表面,待溶剂挥发30 min后用LB 成膜装置压膜,压膜速率为3cm/min,同时得到∏-A曲线。

2结果与讨论

2.1Lipolase 脂肪酶的水解活性

图1 为温度对Lipolase 催化橄榄油水解酶活的影响。由图1知,Lipolase最适水解温度约为37℃,

虽然修饰后水解酶活有所降低,但并不改变

Lipolase 的最佳水解温度,这与文献报道一致[8]。相同温度下的酶活随修饰度的增加而下降。修饰酶中酶的质量分数下降、修饰过程中酶的活力损失等均可能是水解酶活降低的原因之一;由于硬脂酸的引

入使得Lipolase酶活部位的空间结构发生变化也可能导致Lipolase失活。

五.脂肪酶的应用

1、酶在食品工业

酶在食品工业中具有广泛而重要的作用, 近年来人们对脂肪酶的研究取得了很大的进展, 已引起了全世界的广泛关注。目前,脂肪酶在非水体系中反应的研究在国外已取得突破性进展, 脂肪酶的应用已深入到食品工业中的多个领域, 国内脂肪酶在非水介质中的酶促反应亦成为近几年的研究热点, 并取得一些可喜的成果。当前, 由于固定化酶的方法过于复杂, 效率低、成本高, 或使用了有毒的化学试剂而不符合食品加工所必须满足的经济和安全的标准, 所有这些都限制了固定化脂肪酶技术在食品工业中的应用, 但随着生物技术以及材料、化工等各相关学科的发展, 相信固定化脂肪酶的工作会有新的突破。在食品中也将得到更广泛的运用, 对促进食品工业快速发展具有重要意义

⑴脂肪酶在焙烤食品中的应用

随着焙烤食品工业的快速发展, 消费者的食品安全和健康意识日益增强, 对面粉及其制品提出了愈来愈高的要求。要想生产出好的面粉, 就需要优质的原料, 而我国小麦由于品质参差不齐, 要想达到焙烤食品工业的要求, 就要在面粉后处理中添加食品添加剂, 来弥补面粉品质的不足。过去面包粉改良主要是化学改良剂, 如溴酸钾, 虽然它对面团及面包有较好的作用, 但长期使用对人体有害, 2005 年 7 月 1日被我国禁止使用。

随着溴酸钾被禁用, 如何使用天然无害具有替代功能的产品, 成为广大焙烤食品及面粉企业关注的焦点, 而生物酶制剂满足了这方面的要求。酶作为一种生物制品, 在面粉改良中, 具有显著的优越性:酶本身就是活细胞产生的活性蛋白质, 不会留下有毒的物质; 酶的催化作用具有高度的专一性, 一种酶只对一种底物起作用, 如淀粉酶只能催化淀粉的水解, 而对蛋白质则无效。酶的催化效率非常高, 比一般催化剂高 107~1 013 倍, 因此用量相当少; 酶的操作条件温和, 在常温、常压下就能进行。脂肪酶是酶制剂的一种, 酶的所有特性它都具有, 与其它酶制剂如葡萄糖氧化酶复配后能够取代化学增筋剂溴酸钾。它能够提高面制品的烘焙品质、改善面包质地、延长制品的货架期。脂肪酶能催化甘油三酯水解生成甘油二酯, 甘油一酯或甘油。它对面团有强筋作用, 能够提高面包的入炉急胀, 增大面包体积, 且对面包芯有二次增白作用。它符合了焙烤食品工业绿色、安全、健康的发展要求, 正愈来愈受到广大焙烤食品及面粉企业的欢迎, 相信它在这些领域的应用具有更加广阔的前景。

⑵脂肪酶在乳品工业中的应用

应用于乳酯水解, 包括奶酪和奶粉风味的增强、奶酪的熟化、代用奶制品的生产、奶油及冰淇淋的酯解改性等。

脂肪酶作用于乳酯并产生脂肪酸, 能赋予奶制品独特的风味。脂肪酶释放的短碳

链脂肪酸(C

4- C

6

) 使产品具有一种独特强烈的奶风味, 而释放的中碳脂肪酸

(C

10- C

14

) 使产品具有皂似的风味。同时, 由于脂肪酸参与到类似微生物反应的

过程中, 增加了一些新风味物质的形成, 如甲基酮类、风味酯类和乳酯类等。传统奶酪制品加工所用的脂肪酶大都来自动物组织, 如猪、牛的胰腺和年幼反刍动物的消化道组织,不同来源的脂肪酶会产生不同风味特征。脂肪酶还可使用在羊奶仿制牛奶的制品中。对不同奶源的奶制品 , 脂肪酶的使用可大大改善其有的不良风味 , 促使新的风味的产生, 并能改进乳制品的营养价值。脂肪酶在生产

酶改性奶酪制品中关键作用, 酶改性奶酪中含有的游离脂肪酸比只经过普通处理的奶酪中要高 10 倍以上, 这对于其作为风味增强剂是十分有利的。

2、在医药领域中

在医药领域中,脂肪酶是非常重要的药物作用靶点或标记物,同时也可以用来生产多不饱和脂肪酸等多种医药中间体;

3、洗涤剂

同时随着环境保护的意识越来越强,生产易于被生物降解的无污染洗涤剂已经是现代洗涤剂发展的方向,而将脂肪酶加入洗涤剂中可大大提高其去污效果,并且脂肪酶是生物产品,易被降解,不污染环境;在皮革加工过程中需要把皮毛上脂肪去除。以前主要是用石灰掩埋去除,但效果不明显,现在利用脂肪酶的特性将依附脂肪分解成易于祛除的脂肪酸和甘油。用酶对各种动物皮毛进行处理,其脱脂效果明显,可提高皮革质量;另外,脂肪酶还被用于造纸工业,主要是利用脂肪酶除去造纸出现的洽脂。生物柴油是生物质能的一种形式,生物酶法生产生物柴油是通过脂肪酶进行酯化反应,制备相应的脂肪酸酯。酶催化法对原料没有特殊要求,可以废油脂、高酸油脂等为原料进行生产,且产物提取简单、反应条件温和、醇用量小、甘油易回收和无废物产生,在此过程还能合成一些高价值的产品,增加经济效益。

脂肪酶的概述及应用

脂肪酶的概述与应用 一脂肪酶概述、 脂肪酶(Lipase,甘油酯水解酶)隶属于羧基酯水解酶类,能够逐步的将甘油三酯水解成甘油和脂肪酸。脂肪酶存在于含有脂肪的动、植物和微生物(如霉菌、细菌等)组织中。包括磷酸酯酶、固醇酶和羧酸酯酶。脂肪酸广泛的应用于食品、药品、皮革、日用化工等方面脂肪酶广泛的存在于动植物和微生物中。植物中含脂肪酶较多的是油料作物的种子,如蓖麻籽、油菜籽,当油料种子发芽时,脂肪酶能与其他的酶协同发挥作用催化分解油脂类物质生成糖类,提供种子生根发芽所必需的养料和能量;动物体内含脂肪酶较多的是高等动物的胰脏和脂肪组织,在肠液中含有少量的脂肪酶,用于补充胰脂肪酶对脂肪消化的不足,在肉食动物的胃液中含有少量的丁酸甘油酯酶。 脂肪酶是一类具有多种催化能力的酶,可以催化三酰甘油酯及其他一些水不溶性酯类的水解、醇解、酯化、转酯化及酯类的逆向合成反应,除此之外还表现出其他一些酶的活性,如磷脂酶、溶血磷脂酶、胆固醇酯酶、酰肽水解酶活性等(Hara;Schmid)。脂肪酶不同活性的发挥依赖于反应体系的特点,如在油水界面促进酯水解,而在有机相中可以酶促合成和酯交换。 脂肪酶的性质研究主要包括最适温度与pH、温度与pH稳定性、底物特异性等几个方面。迄今,已分离、纯化了大量的微生物脂肪酶,并研究了其性质,它们在分子量、最适pH、最适温度、pH和热稳定性、等电点和其他生化性质方面存在不同(Veeraragavan等)。总体而言,微生物脂肪酶具有比动植物脂肪酶更广的作用pH、作用温度范围,高稳定性和活性,对底物有特异性(Schmid等;Kazlauskas等)。 脂肪酶的催化特性在于:在油水界面上其催化活力最大,早在1958年Sarda和Desnnelv 就发现了这一现象。溶于水的酶作用于不溶于水的底物,反应是在2个彼此分离的完全不同的相的界面上进行。这是脂肪酶区别于酯酶的一个特征。酯酶(E C3.1.1.1)作用的底物是水溶性的,并且其最适底物是由短链脂肪酸(≤C8)形成的酯。 脂肪酶是重要的工业酶制剂品种之一,可以催化解脂、酯交换、酯合成等反应,广泛应用于油脂加工、食品、医药、日化等工业。不同来源的脂肪酶具有不同的催化特点和催化活力。其中用于有机相合成的具有转酯化或酯化功能的脂肪酶的规模化生产对于酶催化合成精细化学品和手性化合物有重要意义。 脂肪酶是一种特殊的酯键水解酶,它可作用于甘油三酯的酯键,使甘油三酯降解为甘油二酯、单甘油酯、甘油和脂肪酸。 酶是一种活性蛋白质。因此,一切对蛋白质活性有影响的因素都影响酶的活性。酶与底物作用的活性,受温度、pH值、酶液浓度、底物浓度、酶的激活剂或抑制剂等许多因素的影响。

酶制剂在食品工业中的应用 论文

酶制剂在食品工业中的应用 摘要:酶制剂是一类特殊的食品添加剂,具有催化高效性,专一性等显著特点。文章综述了食品工业中酶制剂利用及新动向,包括淀粉糖、油脂、蛋白质加工、面包、啤酒、饮料工业以及改善苦味的酶类的应用。并介绍了酶与食品的关系、酶制剂在食品生产中用于保藏、改善质量和增加营养价值、增加品种种类、提高便捷性和提高食品生产效率等作用。并对酶制剂在食品工业中的发展方向和安全问题进行了讨论。 关键词:酶制剂;食品工业;应用 酶是一类具有专一性生物催化能力的蛋白质。而从生物体中提取的具有酶活力的制品,称为酶制剂。酶制剂主要用于食品加工和制造业方面,它在对提高食品生产效率和产量、改进产品风味和质量等方面有着其它催化剂所无法替代的作用。另外,酶制剂在日化、纺织、环境保护和饲料等行业也有着较广泛的应用。 随着发酵工业的发展,酶制剂的主要来源已被微生物所取代,它具有不受季节、地区和数量等因素影响的特性,还具有种类多、繁殖快、质量稳定和成本低等特点。随着微生物育种技术的发展,酶制剂的种类越来越多,分类也越来越细。目前我国已工业化生产的、且用于食品工业的酶制剂主要有:淀粉酶、异淀粉酶、果胶酶和蛋白酶等,它们在食品加工中都起着十分重要的作用。当然,尽管目前我国酶制剂行业的发展已有了长足进步,但与发达国家相比,还有很大差距。为进一步加快酶制剂产业技术的进步,今后应注重在调整产品结构、增加新品种、提高产品质量和竞争力、实现规模化经营和拓宽应用领域等方面作深入的研究。 1.酶与食品的关系 在食品生产加工中,为了保持食物原有的色、香、味和结构,就要尽量避免引起剧烈的化学反应。酶是一类具有专一性生物催化能力的蛋白质,因此作用条件非常温和。许多酶所催化的反应从动植物最初生长时就开始了,当它被作为食品时,其体内酶的催化作用仍然继续进行着。如动物体死后,其合成代谢停止,而分解代谢加快,因此就会导致组织腐败,但这可能也会改善某些食品原料的风味。在大多数成熟的水果中,由于某些酶的增加,会使得其呼吸速度加快,淀粉转变为糖,叶绿素发生降解,细胞体积快速增加。这些变化,对于水果风味的改善是有益的;而对蔬菜来讲,叶绿素的降解则是有害的。 2.与食品生产有关的酶制剂 2.1与淀粉糖和甜味剂生产有关的酶制剂 淀粉酶工业上应用酶制剂已有数十年的历史,淀粉加工用酶所占比例达到15%,是酶制剂最大的市场。近年来淀粉酶类耐热性大大提高,并已通过基因工程技术改善其品质。特别要提到的是一系列新的酶制剂的发现和应用,如在1995年已经工业化的酶转化淀粉生产海藻糖,改变了先前从酵母等食物中抽提的生产方法,生产成本大大下降。这种糖不仅耐酸、耐热、防龋齿,还可抑制蛋白质变性和油脂酸败,市场日益扩大。 2.2与油脂生产有关的酶制剂 油脂是人类食品的主要营养成分之一,有赋予食品不可缺少的风味,而且用酶法生产有益健康的油脂的正逐步应用成熟,如用DNA等高度不饱和脂肪酸作为食品的原材料所制作的食品销售额已达400亿日元。 2.3与蛋白质有关的酶制剂 蛋白质在食品加工中,不仅具有营养的功能还具有各种物理功能,提高这类功能将会增加其附加值,要达到这个目的需要利用蛋白酶类。为了以蛋白质水解后的产物作为生产氨基酸系列的调味品,就必须把蛋白质彻底分解为氨基酸。 2..4与面包生产有关的酶制剂

脂肪酶的微生物生产技术综述

脂肪酶的微生物生产技术综述 By 夏远川 脂肪酶是一种普遍存在于动植物和微生物体内的酶,也是最早研究的酶类之一,早在1834年就有关于兔胰腺脂肪酶活性的报道。[1] 脂肪酶是一类特殊酯键水解酶,一般用于催化水解和合成反应,在油水界面上,它催化三酰甘油的酯键的水解,生成甘油一酯、甘油二酯或直接生成甘油和脂肪酸。[2]脂肪酶还可催化酯类化合物的醇解、酯化、酯交换等反应,且不需要辅酶,在工业生产和研究工作中均有广泛应用。[3] 脂肪酶按作用时的适应温度可分为高温脂肪酶、中温脂肪酶、低温脂肪酶;按适宜pH可分为碱性脂肪酶、中性脂肪酶、酸性脂肪酶。 脂肪酶的主要工业应用方向: 1、洗涤工业:在洗涤剂中添加脂肪酶可使洗涤剂对脂质类污渍的去除效果大大提高,并可减少表面活性剂及无机助剂(尤其是三聚磷酸钠)的用量,大大减少洗涤剂带来的环境污染。用于洗涤剂的脂肪酶为碱性脂肪酶,在碱性范围内有活性、活性不受表面活性剂影响、对氧系漂白剂稳定、热稳定性好,并且由于大多数加酶洗涤剂都适当配有蛋白酶,因此用于洗涤剂的脂肪酶还应具抗蛋白酶降解的能力。[4] 1988年,丹麦NOVO公司将碱性脂肪酶应用于洗涤剂中并推向市场。1992

年,这家公司构建了商业上第一株产脂肪酶菌株。[1] 2、食品工业:油脂改性是食品加工过程中的一个重要环节,脂肪酶可通过催化酯交换、酯转移、水解等反应,改变油脂的的物理化学性质,使便宜的、营养价值低的油脂升级为昂贵的、营养价值高的油脂;此外脂肪酶还可用于合成广泛应用于食品工业的糖酯类产品、合成不带副产物或毒性物质的芳香味酯类化合物、合成抗坏血酸酯类抗氧化剂如异抗坏血酸等。[5] 3、造纸工业:使用脂肪酶处理纸浆可减少胶黏物(绝大多数胶黏物都含有大量酯键)对造纸毛毯网间空隙的堵塞,提高纸机的运行效率和成纸品质,并降低环境污染,减少废水处理的负荷。 此外脂肪酶脱墨技术在废纸利用方面也起到非常大的作用,与传统脱墨技术相比脱墨效果更好环境污染更低,具有很大的优势。[6] 4、皮革生产:脂肪酶应用于制革和毛皮加工过程中的脱脂,相对于传统的脱脂方法具有脱脂均匀、脱脂废液中的油脂更易分离回收、减少甚至不使用表面活性剂、降低生产成本、提高成品质量等诸多优点,将碱性脂肪酶与脱脂剂在碱性条件下进行毛革两用皮革的脱脂,可大大提高脱脂效果。[7] 此外脂肪酶在饲料工业、生物表面活性剂、化妆品、生物传感、聚合物合成、手性化合物拆分、生物柴油等方面都具有重要的应用前景。 由于微生物生长繁殖快、所产脂肪酶种类多、微生物脂肪酶具有比动植物来源的脂肪酶更广的作用条件范围,且多为胞外酶,更适合于工业规模生产和获得高纯度产品,因此成为工业用脂肪酶的主要来源。[7]上世纪初,微生物学家

酶制剂在工业上的应用现状与展望

《酶工程》课程论文 学院:材料与化工学院 专业班级:2011级生物工程(2)班 姓名:李丹丹 学号:20110412310047 评阅意见 评阅成绩 评阅教师: 2014年6月12日

酶制剂在工业上的应用现状与展望 姓名:李丹丹 学院和专业:材料与化工生物工程2班 摘要:酶制剂是一类特殊的食品添加剂,具有催化高效性,专一性等显著特点。文章综述了食品工业中酶制剂利用及新动向,包括淀粉糖、油脂、蛋白质加工、面包、啤酒、饮料工业以及改善苦味的酶类的应用。并介绍了酶与食品的关系、酶制剂在食品生产中用于保藏、改善质量和增加营养价值、增加品种种类、提高便捷性和提高食品生产效率等作用,还介绍了酶制剂在饲料中的应用。并对酶制剂在食品工业中和在动物饲料方面的发展方向进行展望。关键词:酶制剂食品工业饲料工业应用 1.酶制剂的简介 酶是一类具有专一性生物催化能力的蛋白质。而从生物体中提取的具有酶活力的制品,称为酶制剂。酶制剂主要用于食品加工和制造业方面,它在对提高食品生产效率和产量、改进产品风味和质量等方面有着其它催化剂所无法替代的作用。另外,酶制剂在日化、纺织、环境保护和饲料等行业也有着较广泛的应用。随着发酵工业的发展,酶制剂的主要来源已被微生物所取代,它具有不受季节、地区和数量等因素影响的特性,还具有种类多、繁殖快、质量稳定和成本低等特点。随着微生物育种技术的发展,酶制剂的种类越来越多,分类也越来越细。目前我国已工业化生产的、且用于食品工业的酶制剂主要有:淀粉酶、异淀粉酶、果胶酶和蛋白酶等,它们在食品加工中都起着十分重要的作用。当然,尽管目前我国酶制剂行业的发展已有了长足进步,但与发达国家相比,还有很大差距。为进一步加快酶制剂产业技术的进步,今后应注重在调整产品结构、增加新品种、提高产品质量和竞争力、实现规模化经营和拓宽应用领域等方面作深入的研究。 2.酶制剂在食品工业中的应用 利用淀粉酶可以将淀粉水解为葡萄糖或不同DE值的淀粉糖浆,再经过葡萄糖异构酶的作用产生果葡糖浆;果胶酶用于果汁的加工和澄清,可提高果酒的得率,改善澄清效果,加快过滤速度;乳糖酶可分解牛奶中的乳糖,提高人体对牛奶的消化性;脂肪酸可改进食品风味;蛋白酶可用于蛋白胨和氨基酸混合液的制造,生产糖果使用的蛋白发泡剂,用在面包、糕点和通心粉的生产上可缩短揉面时间、增强面团延伸性和改进产品质量,用在肉类加工上可嫩化肉类、软化肠衣和提高质量,用在乳酪制造上可缩短生产时间等。 2.1用于保藏 溶酶菌现已广泛地被用作水产品、肉食品、蛋糕、酒精、料酒、饮料以及日用化妆品的防腐剂。由于食品中的羟基和酸会影响溶酶菌的活性,因此,它一般与酒、植酸、甘氨酸等物质配合使用。目前与甘氨酸配合食使用的溶酶菌制剂,应用于面食、水产、熟食及冰淇淋等食品的防腐。在低度酒中添加20mg/kg的溶酶菌不仅对酒的风味无任何不良影响,还可防止产酸菌的生产,同时受酒类澄清剂的影响很小,是低度酒类较好的防腐剂,如日本就把溶酶菌用于清酒的防腐。 乳制品保险牛乳中含有13mg/dl的溶酶菌,在人乳中含量为40mg/ml。在鲜乳或奶粉中加入一定量溶酶菌,不但可起到防腐作用,而且还有强化作用,能增进婴儿健康。 将各种肉类和水产熟制品(如鱼丸、香肠及红肠等),用含1%明胶和0.05%溶酶菌的混合液浸渍后再包装保存,可延长其保质期。各类糕点特别是奶油蛋糕是容易腐败变质的食品,在制作过程中加入溶酶菌就具有一定的防腐、保鲜作用。此外,溶酶菌还可应用于pH值为6.0~7.5的饮料的防腐。 海产品及水产品如虾、鱼和蛤蜊等在含甘氨酸、溶酶菌和食盐的溶液中浸渍5min后,沥干,在5℃下保存9d后,无异味、无色泽变化。 3.2提高食品质量和增加营养价值

脂肪酶特性与应用

饲料研究FEED RESEARCH NO .6,2011 5 脂肪酶特性与应用 陈倩婷广州博仕奥集团 饲料资源不足一直是我国养殖业面临的一个大问题,在耕地和水资源严重紧缺的情况下,粮食产量很难提高。我国动物生产中饲料转化率低,猪、鸡和奶牛等的饲料转化率均比国际先进水平低0.3 %~0.6 %,使饲料资源不足的问题更加严峻。饲料用酶制剂的开发和应用极大的缓解了饲料资源的不足,酶制剂在饲料工业中的有效应用使得饲料工业和养殖业安全、高效、环保和可持续发展成为可能。 目前研究较多的饲用酶制剂有蛋白酶、甘露聚糖酶、β-葡聚糖酶、木聚糖酶、纤维素酶及植酸酶等。脂肪酶也是一种重要的酶制剂,它能够水解脂肪(三脂酰甘油或三酰甘油)为一酰甘油、二酰甘油和游离脂肪酸,最终产物是甘油和脂肪酸。 产物脂肪酸为动物体生长和繁殖提供能量,部分中链脂肪酸能抑制肠道有害微生物,改善肠道菌落环境,从而促进消化,起到类似抗生素的作用,脂肪酶在常温常压下反应,反应条件温和,转化率高,具有优良的立体选择性,不易产生副产物,避免因化学催化法而带来的有害物质,不会造成环境污染,因此,在食品、皮革、医药、饲料和洗涤剂等许多工业领域中均有广泛的应用。 1 脂肪酶的特性 1.1 脂肪酶的来源 脂肪酶按其来源主要分为3类:1)动物源性脂肪酶,如:猪和牛等胰脂肪酶提取物;2)植物源脂肪酶,如:蓖麻籽和油菜等;3)微生物源性脂肪酶。由于微生物种类多、繁殖快且易发生遗传变异,具有比动植物更广的作用pH、作用温度范围及底物专一性,且微生物来源的脂肪酶一般都是分泌性的胞外酶,所以,微生物脂肪酶是主要的研究对象。产微生物脂肪酶菌种的研究主要集中在真 菌包括,根霉、黑曲霉、镰孢霉、红曲霉、黄曲霉、毛霉、犁头霉、须霉、白地霉、核盘菌、青霉和木霉;其次是细菌,如:假单胞菌、枯草芽抱杆菌、大肠杆菌工程菌、无色杆菌、小球菌、发光杆菌、黏质赛氏杆菌、无色杆菌、非极端细菌和洋葱伯克霍尔德菌等;另外还有解酯假丝酵母和放线菌。1.2 特性1.2.1 催化特性 脂肪酶不同活性的发挥依赖于反应体系的特点,在油水界面促进酯水解,而在有机相中可以酶促合成和酯交换。其催化特性在于:在油水界面上其催化活力最大,溶于水的酶作用于不溶于水的底物,对均匀分散的或水溶性底物不作用,反应在2个彼此分离的完全不同的相的界面上进行。Macrae 等研究表明:在油水界面上油脂量决定脂肪酶活性,增加乳化剂量,可提高油水界面饱和度,从而提高脂肪酶活性,增加油水界面面积,可承载更多脂肪酶分子,也可增加催化反应速率。而在水体系中,大多数脂肪酶活性很低或没有活性。 由于脂肪酶在非均相体系中表现出的高催化活性,且在酶催化反应中不需要辅酶,所以可利用非水相中的脂肪酶催化完成各种有机合成及油脂改性反应,如:酯化、酸解、醇解、转酯、羟基化、甲基化、环氧化、氨解、酰基化、开环反应和聚合等反应。 1.2.2 底物特异性 不同来源脂肪酶对底物不同碳链长度和饱和度脂肪酸表现出不同反应性,圆弧青霉和金黄色葡萄球菌脂肪酶水解短链(低于C 8)脂肪酸所形成的三脂酰甘油,黑曲霉和根霉对中等长链(C 8~C 12)脂肪酸形成的三脂酰甘油有强烈特异性,猪葡萄球菌脂肪酶偏爱磷脂为底物,也可以水解脂肪酸链长短不一的各种油脂。解脂无色杆菌对饱和脂肪酸表现出 收稿日期:2011 - 05 - 09

酶的应用与发展论文

酶的应用与发展论文集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#

摘要:生物工程是现代科技的一项高新技术,是当今最有发展前景的学科之一。而酶工程是生物工程的重要组成部分,酶作为生物催化剂,它广泛应用于食品、酿造、淀粉糖、制革、纺织、印刷、医药、石油化工等20多个领域。它可提高产品品质、改进产品工艺、降低劳动强度、节约原料和能源、保护环境,并产生巨大的经济效益和社会效益。关键字:酶工程酶的固定化酶的应用前景 从世界范围而言,酶制剂总量的55%是水解酶,主要用于焙烤食品、酿酒、淀粉加工、酒精和纺织等工业;35%是蛋白酶,主要用于洗涤剂、制革和乳品工业;其余是药用酶制剂、试剂级酶制剂和工具酶。 1酶工程 酶工程技术是利用酶和细胞或细胞器所具有的催化功能来生产人类所需产品的技术,包括酶的研制与生产,酶和细胞或细胞器的固定化技术,酶分子的修饰改造,以及生物传感器。 酶的生产 酶的生产是各种生物技术优化与组合的过程,分为生物提取法、生物合成法和化学合成法三种,其中生物提取法是最早采用而沿用至今的方法,它是指采用各种提取、分离、纯化技术从动物、植物、器官、细胞或微生物细胞中将酶提取出来;生物合成法是20世纪60年代以来酶生产的主要方法,是指利用微生物细胞、植物细胞或动物细胞的生命活动而获得人们所需酶的技术过程;而化学合成法因其成本高,且只能合成那些已经弄清楚化学结构的酶,所以难以进行工业化生产,至今仍处在实验室研究的阶段。

酶的纯化 酶的纯化属于一种后处理工艺,包括粗制工艺与精制工艺,对超酶液进行浓缩精制是生产高质量酶制剂的重要环节。其提纯手段一般是依据酶的分析大小、形状、电荷性质、溶解度、专一结合位点等性质而建立。要得到纯酶,一般需要将各种方法联合使用。最常用的纯化方法有根据溶解度特性的沉淀法;根据电荷极性的离子交换层析、等电点聚焦电泳等;根据大小或重量的离心分离、透析、超滤等;根据亲和部位的亲和层析、共价层析等。 酶的固定化技术 酶的固定化技术是把从生物体内提取出来的酶,用人工方法固定在载体上,这是是酶工程的核心,它使酶工程提高到一个新水平。自从1969年世界上第一次使用固相酶技术以来,至今已有40多年的历史。由于固定化酶的运动被化学或物理的方法限制了,能将其从反应介质中回收,所以原则上能在批量操作或连续操作中重复使用酶。 固定化酶具有如下性质:酶的稳定性提高;最适pH值改变;酶的活性和催化底物有所变化;最适温度有所提高,对抑制剂和蛋白酶的敏感性降低;反应完成后可通过简单的方法回收,且酶活力降低不多,这样可使酶重复使用[3]。同时由于酶没有游离到产品中,便于产品的分离和纯化;实现批量或连续操作模型的可能,可进行于产业化、连续化、自动化生产。 2酶的应用现状 在食品业的应用

2脂肪酶的概念

脂 肪 酶 脂肪酶(Lipase,EC 3.1.1.3) 脂肪酶即三酰基甘油酰基水解酶,它催化天然底物油脂水解,生成脂肪酸、甘油和甘油单酯或二酯。 脂肪酶基本组成单位仅为氨基酸,通常只有一条多肽链。它的催化活性仅仅决定于它的蛋白质结构。 1 脂肪酶的来源 脂肪酶广泛的存在于动植物和微生物中。植物中含脂肪酶较多的是油料作物的种子,如蓖麻籽、油菜籽,当油料种子发芽时,脂肪酶能与其他的酶协同发挥作用催化分解油脂类物质生成糖类,提供种子生根发芽所必需的养料和能量;动物体内含脂肪酶较多的是高等动物的胰脏和脂肪组织,在肠液中含有少量的脂肪酶,用于补充胰脂肪酶对脂肪消化的不足,在肉食动物的胃液中含有少量的丁酸甘油酯酶。在动物体内,各类脂肪酶控制着消化、吸收、脂肪重建和脂蛋白代谢等过程;细菌、真菌和酵母中的脂肪酶含量更为丰富(Pandey等)。由于微生物种类多、繁殖快、易发生遗传变异,具有比动植物更广的作用p H、作用温度范围以及底物专一性,且微生物来源的脂肪酶一般都是分泌性的胞外酶,适合于工业化大生产和获得高纯度样品,因此微生物脂肪酶是工业用脂肪酶的重要来源,并且在理论研究方面也具有重要的意义。 2 脂肪酶的性质 脂肪酶是一类具有多种催化能力的酶,可以催化三酰甘油酯及其他一些水不溶性酯类的水解、醇解、酯化、转酯化及酯类的逆向合成反应,除此之外还表现出其他一些酶的活性,如磷脂酶、溶血磷脂酶、胆固醇酯酶、酰肽水解酶活性等(Hara;Schmid)。脂肪酶不同活性的发挥依赖于反应体系的特点,如在油水界面促进酯水解,而在有机相中可以酶促合成和酯交换。 脂肪酶的性质研究主要包括最适温度与pH、温度与pH稳定性、底物特异性等几个方面。迄今,已分离、纯化了大量的微生物脂肪酶,并研究了其性质,它们在分子量、最适pH、最适温度、pH和热稳定性、等电点和其他生化性质方面存在不同(Veeraragavan等)。总体而言,微生物脂肪酶具有比动植物脂肪酶更广的作用pH、作用温度范围,高稳定性和活性,对底物有特异性(Schmid等;Kazlauskas等)。 脂肪酶的催化特性在于:在油水界面上其催化活力最大,早在1958年Sarda 和Desnnelv 就发现了这一现象。溶于水的酶作用于不溶于水的底物,反应是在2个彼此分离的完全不同的相的界面上进行。这是脂肪酶区别于酯酶的一个特

酶工程论文

酶工程论文 酶的生产和应用的技术过程称为酶工程。其主要任务是通过预先设计,经人工操作而获得大量所需的酶,并利用各种方法使酶发挥其最大的催化功能。本文意在阐述近年来酶工程在分子水平的研究进展,展示酶工程在医药、农业、食品、环境保护等领域的应用进展,并对其未来前景进行了展望。 一、酶工程技术在医药工业中的应用 现代酶工程具有技术先进、投资小、工艺简单、能耗粮耗低、产品收率高、效率高、效益大和污染小等优点,成为化学、医药工业应用方面的主力军。以往采用化学合成、微生物发酵及生物材料提取等传统技术生产的药品,皆可通过现代酶工程生产,甚至可获得传统技术不可能得到的昂贵药品,如人胰岛素、McAb、IFN、6一APA、7一ACA及7一ADCA等固定化基因工程菌、工程细胞以及固定化技术与连续生物反应器的巧妙结合,将导致整个发酵工业和化学合成工业的根本性变革 1、应用酶工程生产抗生素 应用酶工程可以制备青霉素酞化酶、头抱菌素酞化酶、头抱菌素、头抱菌素酞化酶、青 2014下半年教师资格证统考大备战中学教师资格考试小学教师资格考试幼儿教师资格考试教师资格证面试霉素酞化酶、脱乙酸头抱菌素、头抱菌素乙酸醋酶,

近年来还进行固定化产黄青霉青霉素合成酶系细胞生产青霉素的研究,合成青霉索和头抱菌素前体物的最新工艺也采用酶工程的方法。 2、应用酶工程生产维生素 制造2一酮基一L—古龙糖酸【山梨糖脱氢酶及L一山梨糖醛氧化酶】、肌醇【肌醇合成酶】、L—肉毒碱【胆碱脂酶】、CoA 【CoA合成酶系】等。由山梨醇和葡萄糖生产维生素及丙烯酸胺的生产也采用酶工程的方法四。 二、酶工程技术在农业中的应用 由于酶制剂主要作为催化剂与添加剂使用,从而带动了许多产业的发展。应用酶工程对农产品进行深加工,是人们努力的一个方向。乳制品加工则需要用凝乳酶和乳糖酶。此外,酶工程在饲料加工领域也有重大应用。 1、酶工程应用于农产品的深加工 利用α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖异构酶的催化功能,以玉米淀粉等为原料生产高果糖浆等。乳制品加工则需要用凝乳酶和乳糖酶。农副产品的加工和综合利用需要用纤维素酶、果胶酶和木质素酶。此外,从木瓜中提取的木瓜蛋白酶,提高活性和固定化以后,可以被用来酿制啤酒和制造果汁。

微生物脂肪酶的纯化方法概述

微生物脂肪酶的纯化方法概述 摘要:脂肪酶是一种重要的工业用酶,广泛应用于食品、精细化工、医药和能源等领域。脂肪酶最主要的来源是通过微生物发酵生产。本文综述了脂肪酶性质及应用,微生物脂肪酶的常规纯化方法和新型纯化方法,并展望了脂肪酶分离纯化的研究方向及前景。 关键词:微生物脂肪酶;纯化;常规分离纯化技术;新型分离纯化技术 1.脂肪酶概述 脂肪酶是一类特殊的酞基水解酶,其天然底物是油脂,主要水解由甘油和12碳原子以上的不溶性长链脂肪酸形成的甘油三酯,生成脂肪酸、甘油和甘油单酯或二酯。同时还催化其他一些水不溶性酯类的水解、醇解、氨解、酯化、转酯化以及酯类逆向合成反应。 1.1脂肪酶的结构与性质 在现代生物工程技术的参与下,人们对脂肪酶的结构研究也不断深入。研究表明,脂肪酶是一种“丝氨水解酶”。其活性中心都存在His-X-Y-Gly-Z-Ser-W-Gl或Y-Gly-His-Ser-W-Gly(W、X、Y、Z指非特异性氨基酸)相同或相似的一级结构氨基酸序列,在此基础上,His、Ser与另一种氨基酸残基(如CCL和GCL的Glu、RML和hPL的Asp等)一起构成脂肪酶催化活性中心的三元组;从结构功能的角度,脂肪酶

中的丝氨酸-OH基既具有底物结合作用,又具有催化作用。 与大多数酶一样,脂肪酶的本质仍然是蛋白质,其氨基酸组成数目从270-641kd 不等,分子量处于25一100kd之间,等电点(Pl)在4-5之间不等。脂肪酶的催化性质主要表现在催化甘油三酯的水解、催化酯交换和催化拆分手性化合物三个方面。在催化油脂水解的反应中,脂肪酶表现出一定的脂肪酸特异性,其主要催化带12个碳原子以上的长链脂肪酸的甘油三酷,该反应可逆。此外,来源不同的脂肪酶在催化油脂水解时还具有明显的轻基位置特异性。 1.2产脂肪酶微生物 微生物脂肪酶的发现是在20世纪初,而国内直到60年代才开始了这方面的研究与开发,其中具有代表性的报道是,1967年中科院微生物所筛选得到解脂假丝酵母菌株,并于1969年制成酶制剂供应市场。 与动植物脂肪酶相比,微生物脂肪酶具有许多优点:(一)微生物脂肪酶种类多、来源广、生长周期短;(二)具有比动植物脂肪酶更广的pH和作用温度适应范围以及更广的底物适应类型;(三)微生物脂肪酶便于进行工业化生产,同时容易制取高纯度制剂。 目前,工业生产脂肪酶菌株主要集中在根霉、曲霉、假丝酵母、青霉、毛霉、须霉以及假单胞菌等。

酶制剂论文

固定化酶技术及其进展 姓名:蒋恋班级:08生物工程二班学号:20080804205 摘要:固定化酶便于运输和贮存,有利于自动化生产,是近十余年发展起来的酶应用技术,在工业生产、化学分析和医药等方面有诱人的应用前景。本文简要介绍了固定化酶技术的概念、制备方法(包括传统固定化技术、传统固定化技术的改进方法、新型固定化技术)及其在化学化工、食品行业、临床医药、生物传感器和环境科学等领域中的应用现状与存在的问题,展望了固定化酶技术在皮革行业中的研究与应用前景。 关键词:酶;固定化;技术;吸附 Immobilized enzyme technology and its progress Abstract:Immobilized enzyme is easy to transport, store and automatize production. It is a new application technique of enzyme in recent years. Immobilized enzymes have attractive application prospect in industrial production, chemical analysis, medicine and other aspects. The technology of immobilized enzyme was introduced in the paper. The concept, the traditional preparation methods and its modified methods, modern preparation methods of immobilized enzyme were presented. Key words:enzyme; immobilization; Technique; Absorption 酶的固定化( Immobilization of enzymes)是用固体材料将酶束缚或限制于一定区域内, 仍能进行其特有的催化反应,并可回收及重复利用的一类技术。与游离酶相比,固定化酶在保持其高效专一及温和的酶催化反应特性的同时, 又克服了游离酶的不足,呈现贮存稳定性高、分离回收容易、可多次重复使用、操作连续可控、工艺简便等一系列优点。目前,寻找适用的固定化方法,设计合成性能优异且可控的载体,应用工艺的优化研究等仍是研究热点。改进传统固定化方法和注重天然高分子载体改性是酶固定化研究的主要趋势, 进一步提高转化率和生产能力,是未来研究的重点。 1 固定化酶的传统制备技术 固定化酶的制备方法有物理法和化学法两大类。物理方法包括物理吸附法、包埋法、结晶法、分散法、离子结合法等。物理法固定酶的优点在于酶不参加化学反应 ,整体结构保持不变,酶的催化活性得到很好保留。但是 ,由于包埋物或半透膜具有一定的空间或立体阻碍作用,因此对一些反应不适用。化学法是将酶通过化学键连接到天然的或合成的高分子载体上,使用偶联剂通过酶表面的基团将酶交联起来 ,而形成相对分子量更大、不溶性的固定化酶的方法。传统的酶固定化方法大致可分为4 类:吸附法、包埋法、交联法、共价结合法。 1.1 吸附法 用于固定酶的最早又最简单的方法是吸附法,即将酶的缓冲水溶液同表面活性物质接触一段时间,一些酶分子将被吸附,洗掉未吸附的游离酶,即得到吸附固定化酶。根据非水溶性载体表面的特性,酶与载体间的吸附作用可能是:

酶在医药方面的应用

酶在医药方面的应用 酶(enzyme),早期是指in yeast 在酵母中的意思,指由生物体内活细胞产生的一种生物催化剂。大多数由蛋白质组成(少数为RNA)。能在机体中十分温和的条件下,高效率地催化各种生物化学反应,促进生物体的新陈代谢。生命活动中的消化、吸收、呼吸、运动和生殖都是酶促反应过程。酶是细胞赖以生存的基础。细胞新陈代谢包括的所有化学反应几乎都是在酶的催化下进行的。催化特定化学反应的蛋白质、RNA或其复合体。能通过降低反应的活化能加快反应速度,但不改变反应的平衡点。具有催化效率高、专一性强、作用条件温和等特点。 生物体由细胞构成,每个细胞由于酶的存在才表现出种种生命活动,体内的新陈代谢才能进行。酶是人体内新陈代谢的催化剂,只有酶存在,人体内才能进行各项生化反应。人体内酶越多,越完整,其生命就越健康。当人体内没有了活性酶,生命也就结束。人类的疾病,大多数均与酶缺乏或合成障碍有关。 酶有很多特性:如高效性,酶的催化效率比无机催化剂更高,使得反应速率更快;专一性,一种酶只能催化一种或一类底物,如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽;多样性,酶的种类很多,大约有4000多种;温和性,是指酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的。活性可调节性,包括抑制剂和激活剂调节、反馈抑制调节、共

价修饰调节和变构调节等。有些酶的催化性与辅因子有关。易变性,由于大多数酶是蛋白质,因而会被高温、强酸、强碱,重金属盐等破坏。酶的这些性质使细胞内错综复杂的物质代谢过程能有条不紊地进行,使物质代谢与正常的生理机能互相适应.若因遗传缺陷造成某个酶缺损,或其它原因造成酶的活性减弱,均可导致该酶催化的反应异常,使物质代谢紊乱,甚至发生疾病.因此酶与医学的关系十分密切。每个细胞由于酶的存在才表现出种种生命活动,体内的新陈代谢才能进行。酶是人体内新陈代谢的催化剂,只有酶存在,人体内才能进行各项生化反应。 在生物体内,酶发挥着非常广泛的功能。信号转导和细胞活动的调控都离不开酶,特别是激酶和磷酸酶的参与。酶也能产生运动,通过催化肌球蛋白上ATP的水解产生肌肉收缩,并且能够作为细胞骨架的一部分参与运送胞内物质。一些位于细胞膜上的ATP酶作为离子泵参与主动运输。一些生物体中比较奇特的功能也有酶的参与;酶的一个非常重要的功能是参与在动物消化系统的工作。以淀粉酶和蛋白酶为代表的一些酶可以将进入消化道的大分子(淀粉和蛋白质)降解为小分子,以便于肠道吸收;在代谢途径中,多个酶以特定的顺序发挥功能:前一个酶的产物是后一个酶的底物;每个酶催化反应后,产物被传递到另一个酶。有些情况下,不同的酶可以平行地催化同一个反应,从而允许进行更为复杂的调控。

脂肪酶综述

脂肪酶综述 摘要:脂肪酶(Triacylglycerol lipase E C3.1.1.3)是广泛存在的一种酶,在脂质代谢中发挥重要的作用。在油水界面上,脂肪酶催化三酰甘油的酯键水解,释放更少酯键的甘油酯或甘油及脂肪酸。脂肪酶反应条件温和,具有优良的立体选择性,并且不会造成环境污染,因此,在食品、皮革、医药、饲料和洗涤剂等许多工业领域中均有广泛的应用。本文着重介绍脂肪酶的特点及应用。 关键字:脂肪酶性质来源应用

一、脂肪酶简介 脂肪酶即三酰基甘油酰基水解酶,它催化天然底物油脂水解,生成脂肪酸、甘油和甘油单酯或二酯。脂肪酶基本组成单位仅为氨基酸,通常只有一条多肽链。它的催化活性仅仅决定于它的蛋白质结构。它是分解脂肪的酶。在动植物体和微生物中普遍存在,是一类特殊的酯键水解酶,催化如下反应:甘油三酯+ 水= 甘油+ 游离脂肪酸。它的另一重要特征是只作用于异相系统,即在油(或脂) 一水界面上作用,对均匀分散的或水溶性底物无作用即使作用也极缓慢,因此脂肪酶也可说是专门在异相系统或水不溶性系统的油(脂) —水界面上水解酯的酶。 二、脂肪酶的来源 脂肪酶广泛的存在于动植物和微生物中。植物中含脂肪酶较多的是油料作物的种子,如蓖麻籽、油菜籽,当油料种子发芽时,脂肪酶能与其他的酶协同发挥作用催化分解油脂类物质生成糖类,提供种子生根发芽所必需的养料和能量;动物体内含脂肪酶较多的是高等动物的胰脏和脂肪组织,在肠液中含有少量的脂肪酶,用于补充胰脂肪酶对脂肪消化的不足,在肉食动物的胃液中含有少量的丁酸甘油酯酶。在动物体内,各类脂肪酶控制着消化、吸收、脂肪重建和脂蛋白代谢等过程;细菌、真菌和酵母中的脂肪酶含量更为丰富(Pandey等)。由于微生物种类多、繁殖快、易发生遗传变异,具有比动植物更广的作用p H、作用温度范围以及底物专一性,且微生物来源的脂肪酶一般都是分泌性的胞外酶,适合于工业化大生产和获得高纯度样品,因此微生物脂肪酶是工业用脂肪酶的重要来源,并且在理论研究方面也具有重要的意义。 三、脂肪酶的性质 1.脂肪酶的理化性质 脂肪酶是一类具有多种催化能力的酶,可以催化三酰甘油酯及其他一些水 不溶性酯类的水解、醇解、酯化、转酯化及酯类的逆向合成反应,除此之外还表现出其他一些酶的活性,如磷脂酶、溶血磷脂酶、胆固醇酯酶、酰肽水解酶活性等。脂肪酶不同活性的发挥依赖于反应体系的特点,如在油水界面促进酯水解,而在有机相中可以酶促合成和酯交换。 脂肪酶的性质研究主要包括最适温度与pH、温度与pH稳定性、底物特异性等几个方面。迄今,已分离、纯化了大量的微生物脂肪酶,并研究了其性质,它们在分子量、最适pH、最适温度、pH和热稳定性、等电点和其他生化性质 方面存在不同。总体而言,微生物脂肪酶具有比动植物脂肪酶更广的作用pH、

酶的应用与发展论文

摘要:生物工程是现代科技的一项高新技术,是当今最有发展前景的学科之一。而酶工程是生物工程的重要组成部分,酶作为生物催化剂,它广泛应用于食品、酿造、淀粉糖、制革、纺织、印刷、医药、石油化工等20多个领域。它可提高产品品质、改进产品工艺、降低劳动强度、节约原料和能源、保护环境,并产生巨大的经济效益和社会效益。 关键字:酶工程酶的固定化酶的应用前景 从世界范围而言,酶制剂总量的55%是水解酶,主要用于焙烤食品、酿酒、淀粉加工、酒精和纺织等工业;35%是蛋白酶,主要用于洗涤剂、制革和乳品工业;其余是药用酶制剂、试剂级酶制剂和工具酶。 1酶工程 酶工程技术是利用酶和细胞或细胞器所具有的催化功能来生产人类所需产品的技术,包括酶的研制与生产,酶和细胞或细胞器的固定化技术,酶分子的修饰改造,以及生物传感器。 1.1酶的生产 酶的生产是各种生物技术优化与组合的过程,分为生物提取法、生物合成法和化学合成法三种,其中生物提取法是最早采用而沿用至今的方法,它是指采用各种提取、分离、纯化技术从动物、植物、器官、细胞或微生物细胞中将酶提取出来;生物合成法是20世纪60年代以来酶生产的主要方法,是指利用微生物细胞、植物细胞或动物细胞的生命活动而获得人们所需酶的技术过程;而化学合成法因其

成本高,且只能合成那些已经弄清楚化学结构的酶,所以难以进行工业化生产,至今仍处在实验室研究的阶段。 1.2酶的纯化 酶的纯化属于一种后处理工艺,包括粗制工艺与精制工艺,对超酶液进行浓缩精制是生产高质量酶制剂的重要环节。其提纯手段一般是依据酶的分析大小、形状、电荷性质、溶解度、专一结合位点等性质而建立。要得到纯酶,一般需要将各种方法联合使用。最常用的纯化方法有根据溶解度特性的沉淀法;根据电荷极性的离子交换层析、等电点聚焦电泳等;根据大小或重量的离心分离、透析、超滤等;根据亲和部位的亲和层析、共价层析等。 1.3酶的固定化技术 酶的固定化技术是把从生物体内提取出来的酶,用人工方法固定在载体上,这是是酶工程的核心,它使酶工程提高到一个新水平。自从1969年世界上第一次使用固相酶技术以来,至今已有40多年的历史。由于固定化酶的运动被化学或物理的方法限制了,能将其从反应介质中回收,所以原则上能在批量操作或连续操作中重复使用酶。 固定化酶具有如下性质:酶的稳定性提高;最适pH值改变;酶的活性和催化底物有所变化;最适温度有所提高,对抑制剂和蛋白酶的敏感性降低;反应完成后可通过简单的方法回收,且酶活力降低不多,这样可使酶重复使用[3]。同时由于酶没有游离到产品中,便于产品的

微生物脂肪酶应用及研究进展

微生物脂肪酶应用及研究进展 摘要微生物脂肪酶主要来源于真菌和细菌,它是一类能够催化酯的水解反应以及在非水相体系中催化脂肪酸和醇类发生酯化反应的酶类。因其具有高底物专一性、区域选择性和对映选择性,而被广泛应用。本文主要论述了脂肪酶的结构、脂肪酶的理化性质以及脂肪酶在食品行业、医药工业、纺织和化工工业方面的应用,并对其未来的发展进行了展望。 关键词脂肪酶,酯化,应用,研究进展 Progress in research and application of microbial lipase Abstract Microbial lipases are mainly derived from fungi and bacteria, it is a kind of can catalyze hydrolysis of ester and enzyme catalyzed esterification of fatty acids and alcohols in non aqueous system. Because of its high substrate selectivity, regioselectivity and enantioselectivity, and is widely used. This paper mainly discusses the structure, properties and application of lipase in food industry, medicine, industry, and the future of its development was prospected. Key words lipase, esterification, application, research progress of 脂肪酶( EC 3.1.1.3) 又称三酰基甘油酰基水解酶,广泛存在于动植物和微生物体内。脂肪酶不仅可水解三脂酰甘油生成二脂酰甘油和脂肪酸(其中的二脂酰甘油可进一步被水解为一脂酰甘油、甘油和游离脂肪酸),并且能催化水解反应的逆反应——酯化反应(张数政,1984)。目前脂肪酶生产主要有提取法和微生物发酵法。由于微生物脂肪酶种类多,作用温度及范围比动植物脂肪酶广、底物专一性高,并且便于工业生产和获得较高纯度的酶制剂,因此微生物脂肪酶已成为工业生产脂肪酶的主要来源,关于脂肪酶在工业应用的研究也越来

酶的应用与发展论文精编版

酶的应用与发展论文文件编码(008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256)

摘要:生物工程是现代科技的一项高新技术,是当今最有发展前景的学科之一。而酶工程是生物工程的重要组成部分,酶作为生物催化剂,它广泛应用于食品、酿造、淀粉糖、制革、纺织、印刷、医药、石油化工等20多个领域。它可提高产品品质、改进产品工艺、降低劳动强度、节约原料和能源、保护环境,并产生巨大的经济效益和社会效益。关键字:酶工程酶的固定化酶的应用前景 从世界范围而言,酶制剂总量的55%是水解酶,主要用于焙烤食品、酿酒、淀粉加工、酒精和纺织等工业;35%是蛋白酶,主要用于洗涤剂、制革和乳品工业;其余是药用酶制剂、试剂级酶制剂和工具酶。 1酶工程 酶工程技术是利用酶和细胞或细胞器所具有的催化功能来生产人类所需产品的技术,包括酶的研制与生产,酶和细胞或细胞器的固定化技术,酶分子的修饰改造,以及生物传感器。 酶的生产 酶的生产是各种生物技术优化与组合的过程,分为生物提取法、生物合成法和化学合成法三种,其中生物提取法是最早采用而沿用至今的方法,它是指采用各种提取、分离、纯化技术从动物、植物、器官、细胞或微生物细胞中将酶提取出来;生物合成法是20世纪60年代以来酶生产的主要方法,是指利用微生物细胞、植物细胞或动物细胞的生命活动而获得人们所需酶的技术过程;而化学合成法因其成本高,且只能合成那些已经弄清楚化学结构的酶,所以难以进行工业化生产,至今仍处在实验室研究的阶段。

酶的纯化 酶的纯化属于一种后处理工艺,包括粗制工艺与精制工艺,对超酶液进行浓缩精制是生产高质量酶制剂的重要环节。其提纯手段一般是依据酶的分析大小、形状、电荷性质、溶解度、专一结合位点等性质而建立。要得到纯酶,一般需要将各种方法联合使用。最常用的纯化方法有根据溶解度特性的沉淀法;根据电荷极性的离子交换层析、等电点聚焦电泳等;根据大小或重量的离心分离、透析、超滤等;根据亲和部位的亲和层析、共价层析等。 酶的固定化技术 酶的固定化技术是把从生物体内提取出来的酶,用人工方法固定在载体上,这是是酶工程的核心,它使酶工程提高到一个新水平。自从1969年世界上第一次使用固相酶技术以来,至今已有40多年的历史。由于固定化酶的运动被化学或物理的方法限制了,能将其从反应介质中回收,所以原则上能在批量操作或连续操作中重复使用酶。 固定化酶具有如下性质:酶的稳定性提高;最适pH值改变;酶的活性和催化底物有所变化;最适温度有所提高,对抑制剂和蛋白酶的敏感性降低;反应完成后可通过简单的方法回收,且酶活力降低不多,这样可使酶重复使用[3]。同时由于酶没有游离到产品中,便于产品的分离和纯化;实现批量或连续操作模型的可能,可进行于产业化、连续化、自动化生产。 2酶的应用现状 在食品业的应用 酶制剂在食品工业的三大用途分别是水果蔬菜加工、焙烤食品和乳制品。

酶催化反应研究进展

1 绪论 酶作为生物催化剂,具有专一性、高效性、反应条件温和等优点,是一种具有特殊三维空间构象的蛋白质,它们在体内几乎参与了所有的转变过程, 催化生物分子的转化。同时, 它们也催化许多体内存在的物质发生变化, 使人体正常的新陈代谢得以运行。因此受到人们的普遍关注。近年来, 特别是随着生化技术的进展, 酶催化反应越来越多地被有机化学家作为一种手段应用于有机合成, 特别是催化不对称合成反应。光学活性化合物或天然产物的合成, 已应用于医药、农药、食品添加剂、香料、日用化学品等精细有机合成领域。酶催化不会污染环境, 经济可行, 符合绿色化学的方向, 具有广阔的前景。 2 酶催化与有机合成反应 对于酶催化反应在有机合成中的应用, 有机合成工作者做了大量工作。随着科技进步的日新月异, 酶催化反应越来越多地被有机化学家作为一种手段用于 有机合成特别是不对称合成反应, 进行光学活性化合物或天然产物的合成时, 能为天然或非天然产物的合成提供丰富的手性源, 其应用前景将是难以估量的。2.1 不同反应体系中的酶促反应 2.1.1 有机介质中的酶促反应 酶在有机介质中不但能保持其活性,还表现出一些特殊性质,并具有如下优越性:有利于疏水性底物的反应;产物和酶易于回收;可改变反应平衡移动的方向;可控制底物专一性;可防止由水引起的副反应;可扩大反应pH值的适应性;可提高酶稳定性;可避免微生物污染等。在保证必需含水量;选择合适的酶及酶形式;选择合适的溶剂;选择最佳pH值;选择合适的反应体系的条件下,则在有机介质中酶可显示很高的催化活性。目前在有机介质中已成功用酶进行了氧化、、脱氢、脱氨、还原、羟基化、甲基化、环氧化、酯化、酰胺化、磷酸化、开环反应、异构化、侧链切除、缩合及卤化等反应。 过去人们认为酶在有机介质不稳定,但研究发现大多数酶在低水有机介质中比在水介质中更稳定。一是表现在热稳定性提高。在有机介质中,在不同温度下保温脉酶,发现热处理导致酶活性增加,而且酶在温度远超过其在水溶液中最适

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