脂肪酶作用原理与应用领域
前景与展望
脂肪酶来源不同,导致结构和性质的多样性、 不稳定性,使脂肪酶研究进展较慢。固定化 脂肪酶可重复利用,提高酶稳定性、有利于 实现工业化生产,降低生产成本。目前,脂 肪酶固定化因其经济性和技术可靠性,离产 业化还有相当大的差距,需对脂肪酶载体、 固定化技术作深入研究。
今后,脂肪酶研究需生物遗传、生物化工、 仪器分析、食品工程等领域的研究人员通力 合作, 筛选新的工业脂肪酶菌株,以解决工 业生产和保护环境问题。 现在有很多商品化 的脂肪酶产品,多数是通过微生物发酵制得, 只有少数几种来源于动物的脂肪酶是通过从
动物体中提取的方法制备。
根据不同用途开发出不同特性的脂肪酶产品, 而这些已实现商品化生产的脂肪酶产品其pH 稳定性多在中性偏碱范围内,对酸的耐受性 较差(Claudia),而添加于饲料中的脂肪酶必 须要经过胃肠道的酸性条件及内源酶的水解 到达作用位点,并能够在作用位点的pH范围 内具有较高的活性,因此绝大多数已实现商
复筛选方法——摇瓶培养
种子培养基→发酵培养基→收集菌体和上清 液,分别测酶活。
酶活的测定:
在给定的时间内,脂肪酶酶活大小与其催化 水解生成的脂肪酸的量成正比。脂肪酶酶活 的测定方法很所,根据原理不同,其中酸碱 滴定法和分光光度法最为常用,常用的分光 光度法有铜皂显色法和对硝基苯酯法。源自测定脂肪酶酶活常用方法的比较
工具酶
利用某些微生物脂肪酶对酯键位置专一 性及脂肪酸种类专一性,可以分析脂类 (脂肪、油、磷脂)的组成和构型。
研究发现,从蜡蛀虫中提取的脂肪酶或酯酶, 对分生杆菌属结核杆菌H37Rv有杀灭作用。 提取植物脂肪酶制成的药物,可改善患者的 消化吸收功能。美国俄勒冈州健康护理专业 研究中心已有脂肪酶类药品上市,用于治疗 胃肠紊乱、消化不良等疾病。在手性药物合 成中,用脂肪酶制备单异构体手性药物可提
作为生物膜是活细胞的组成部分,主要是磷 脂的组成,脂肪酶在细胞生物学中发挥的重 要作用。
球形马拉色菌,木耳,被认为是人类头 皮屑的原因,使用脂肪油酸和增加皮肤 细胞的生产分解成皮脂,导致头皮屑。
人体消化系统的主要脂肪酶是人类胰脂 肪酶的胰脂肪酶相关蛋白,这是由胰腺 分泌。人类也有其他一些相关的酶,包 括肝脂酶(HL),内皮脂酶,脂蛋白脂 酶。
筛选原理:只放在脂肪酶的催化作用下 水解生成甘油和脂肪酸,脂肪酸能与 Rhodamine B 的阳离子发生作用,生 成黄色的荧光物质,所以用紫外灯的观 察,产脂肪酶的菌株周围会出现荧光圈, 依据荧光圈的大小进行菌株的筛选。
溴甲酚紫平板筛选法:
筛选原理:溴甲酚紫作为一种显色剂,其PH 变色为5.2-6.8,在碱性条件下显紫色,在酸 性条件下鲜黄色,只放在脂肪酶的催化作用 下生成的脂肪酸会使培养基的PH降低,产脂 肪酶菌株的周围会出现先黄色的透明圈,根 据透明圈的有无和大小来筛选产脂肪酶的菌 株,透明圈越大说明产脂肪酶活力越强。
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。
脂肪酶的结构特点
同源区段:His-x-y-Gly-Z-Ser-W-Gly或Y-GlyHis-Ser-W-Gly(X,Y,W,Z是可变的氨基酸残 疾);
活性中心是丝氨酸残疾,正常情况下受1个a螺旋盖保护。
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,粮食产量已很难 提高。我国动物生产中饲料转化率低,猪、鸡、奶牛 等的饲料转化率均比国际先进水平低0.3~0.6个百分 点,使得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。近年 来,酶制剂一直是国内外动物营养研究的热点之一, 它们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。
脂肪酶的应用领域
脂肪酶在食品加工中的应用 脂肪酶在肉类加工中已得到有效的利用,如
鱼肉加工中,脂肪酶参与生物酯解, 除去鱼 肉的脂类。近年,油脂改良技术成为研究的 热点,最有价值的应用是将棕榈油转化为类 可可脂。在非水相中用米赫毛霉(Mucor miehe)脂肪酶Lipozyme IM催化,使硬脂酸甲 酯与33~39℃熔点棕榈油进行酯交换,制取 类可可脂 J。此外,脂肪酶在改变植物油物 理性状方面也有很大的潜力。
高转化率、减少环境污染。
脂肪酶在生物柴油中的应用
生物柴油是碳链长度为16-19的脂肪酸 和甲醇或乙醇形成的酯类化合物的总称。 近年,用脂肪酶催化合成生物柴油,代 替石化能源成为研究热点。
用物理吸附法将假丝酵母脂肪酶 (Candida sp.99—125)固定于大孔树
脂,可催化大豆油制造生物柴油。研究
脂肪酶催化的反应
脂肪酶的来源:
脂肪酶广泛存在于动物植物和微生物中。
植物中含脂肪酸较多的是油料作物的种子,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 发芽所必须的养料和能量;
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,在动物体内,各类脂肪酶控制 消化,吸收,脂肪重建和蛋白质代谢等 过程;
脂肪酶的类型和生理分布情况
大多数脂肪酶的行动特定位置上的脂至底物 (小肠)甘油骨干。列入,人体胰腺酶。只 是主要的酶,能分解人体消化系统中的膳食 脂肪。转换成单甘酶和两种脂肪酶的摄入由 衷的甘油三脂基板。其他及中国类型那个的 脂肪酶的活性存在于自然中 如磷脂和鞘磷脂, 然而,这些通常是从 传统的脂肪酶 分别对 待。
与化学合成的氢化油相比,脂肪酶具有 催化酯交换改性油脂风味好, 异构体少,
不产生对人体有害的反式脂肪酸等优点, 可生产营养价值高的塑性脂肪。
食品加工:
利用脂肪酶分解油脂释放出的短链脂肪 酸增加或改进食品的风味、香味与质构, 生产代可可脂,这是脂肪酶最早、最广 泛的应用。
脂肪酶在饲料中的应用
品化生产的脂肪酶并不适合于饲料用。
基于这种现状,对脂肪酶研究进行一些 探索性的工作,从而推动脂肪酶在饲料 工业中的应用,也是一件非常有意义的 工作 。
脂肪酶在纺织物中的应用
织物表面脂质影响织物的柔软度、光亮 度和着色与手感。传统脂处理法是用化 学品脱除,效果不理想,且污染环境, 成本高。脂肪酶能将织物表面脂质水解 成易溶于水的脂肪酸,易于脱除。
研究了酶处理羊毛毯的防缩性能,比未 处理的羊毛缩水性有明显改善用脂肪酶 和淀粉酶协同处理棉布纤维,棉布白度 提高,染色瑕疵少,更柔软、舒适。
脂肪酶的特性,结构和催化作用原理
脂肪酶的M 脂肪酶的M因其来源不同而差异很大,不同
来源的脂肪酶,其氨基酸组成数目从270-641 不等,其M从29-100kD变化。
脂肪酶的最适温度和最适PH
脂肪酶的最适温度一般在30-60℃之间,最适 PH一般为6-10,不同来源的脂肪酶的最适合 的温度和最适合的PH差异也比较大。列入一 株无花果假丝酵母的脂肪酶最适温度为42℃, 最适PH为8.0,一株青霉突变株的最适温度为 25℃,最适PH为10
放线菌4个属
酵母菌10个属
其他真菌23个属
一共65个属的微生物生产脂肪酶
脂肪酶的生产方法
脂肪酶菌株的筛选 筛选路线:
采样→富集培养→初筛→复筛→检测酶 活→鉴定菌种→保藏菌种
初筛方法:可淘汰85%-90%不符合要求 的微生物利用平皿的生化反应进行分离
Rhodamine B 平板筛选法
例如在溶酶体酶,这种酶是局限在一个 叫做溶酶体细胞器。
其他脂肪酶,胰脂肪酶,如被分泌到细 胞外空间,他们为处理成更简单的形式, 可以更容易吸收和运输整个身体的饮食 血脂。
真菌和细菌分泌的脂肪酶,以促进养分的吸 收,从外部介质(或病原微生物的例子,以 促进一个新的主机入侵)。一定黄蜂和蜜蜂 毒液含有磷脂,加强“生物损伤和炎症刺交 付有效载荷”。
脂肪酶的界面活化机理
脂肪酶和酯酶都能催化酯的水解,但只有脂 肪酶可以催化水不溶性酯的水解。脂肪酶和 酯酶的最大差别在于他们与底物的作用形式 不同。酯酶的活性随着底物浓度的增加而增 大,变现为依赖于底物浓度的正常MichaelisMenten活性,而脂肪酶则表现出C形曲线,
在底物浓度处于溶解状态下,脂肪酶几乎没 有活性,只有当底物浓度逐渐增加到超出其 溶解度极限时,才表现出明显增加的活性, 这种现象称为“界面活性”。
脂肪酶的作用原理与应用领域
报告人:阿衣帕热
内容
脂肪酶类型 脂肪酶作用原理 脂肪酶的应用领域
脂肪酶(lipase)又称甘油酯水解酶,是指 分解或合成高级脂肪段和丙三醇形成的甘 油三酸酯酯键的酶。
脂肪酶是一类特殊的酯键水解酶,只作 用于异相系统,即只在油水界面上作用, 而且只有在当底物以微粒,小聚合分散 状态或呈乳化颗粒时,脂肪酶对底物水 解才有显著的催化作用。
制备化工产品和试剂
利用脂肪酶催化的脂水解反应、酯合成 反应或酯转移反应可以制备许多有重要 价值的化工产品。另外,脂肪酶催化的 酯交换反应还被广泛应用于油脂改良以 生产具有特殊结构与性质的油脂。
造纸工业
用脂肪酶辅以纤维素酶和木质素酶处理 纸浆可以防止树脂在干燥转鼓上的沉积, 保持纸的产量和质量,并减少处理树纸 化学品的用量 。
脂肪酶的医学应用
脂肪酶是一种重要的药物靶或中间体标记酶。 作为诊断工具,脂肪酶可预测疾病。测定脂 肪酶催化甘油三酸酯产生的甘油可间接获得 血清甘油三酸酯的含量,血清中脂肪酶还可 用于检测急性胰腺炎和胰腺损伤。
制药
作为药物,脂肪酶可以帮助消化、降低 血脂、治疗局部炎症,还可以作为临床 诊断的工具。
细菌,真菌和酵母中的脂肪酶含量更为 丰富。由于微生物种类多,繁殖快,易 发生遗传变化,具有动植物更广的作用, 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。
微生物脂肪酶:细菌28个属