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脂肪酶

　一

、脂肪酶的性质

　微生物脂肪酶（EC3.1.1.3）,又称三酰基甘油酰基水解酶,是指分解或合成高级脂肪酸和丙三醇形成的甘油三酸酯酯键的酶。

脂肪酶（LipaseEC31．1．3）又叫甘油酯水解酶，催化甘油三酯水解生成脂肪酸和甘油二酯或甘油一酯或甘油，过程表示如下

脂肪酶

甘油三酯+水

甘油二酯+游离脂肪酶脂肪酸；甘油一酯+游离脂肪酸

脂肪酶甘油+游离脂肪酸

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。

脂肪酶的最佳作用条件与酶的来源关系很大。

微生物脂肪酶的最遣用条件为pH7.0温度37℃，可被钙离子、低浓度胆盐激话。

而动物性脂肪酶的最佳条件是pH9．0，温度37+C，可被油酸钙、白朊和胆盐激活。

T

pH

激活剂

微生物脂肪酶

37℃

7.0

Ca2+、低浓度胆盐

动物性脂肪酶

37℃

9.0

油酸钙、白朊和胆盐

原理

优点

缺点

酸碱滴定法

NaOH和脂肪酶催化脂肪水解生成的脂肪酸发生中和反应，根据碱的消耗量来推算酸的生成量，得出酶的活力单位

pH缓冲液和脂肪酸之间存在着矛盾，底物需乳化，测量数据不稳定，耗碱体积小及指示剂终点变色不明显也会造成该滴定方法不准确、不灵敏

铜皂显色法

脂肪酶催化脂肪水解生成的脂肪酸与Cu2+形成铜皂，经苯萃取后，铜皂进一步与显色剂DPC（1,5-二苯基卡巴腙）结合，形成红色溶液，在一定的范围内，显色程度和脂肪酸含量呈良好的线性关系，铜皂在715nm附近有一定的吸收峰

可以弥补酸碱滴定法的不足，采用异辛烷溶液形成微乳环境，可以避免底物乳化液难配制、不稳定等缺点，避免了酸碱滴定中pH缓冲液体系的问题，提高了酶活测定的准确性

使用大量的苯进行铜皂的萃取，容易造成污染和对人体的伤害

对硝基苯酯法

在一定条件下，脂肪酶催化对硝基苯某酸酯的水解生成有色产物-对硝基苯酚，用分光光度计在一定波长下检测OD值，从而计算出脂肪酶的活力

也可以避免酸碱中和滴定的不足

底物比较昂贵

二、脂肪酶的工业来源

脂肪酶广泛存在于自然界。

几乎所有的动物器官中都含有脂肪酶，脂肪酶还存在于许多植物、细菌和真菌中。

脂肪酶的生产方

法有三种：

提取法，化学合成法和发酵法。

化学合成法由于实验技术等条件的限自目前尚处于研究阶段I提取法由于动植物器官和组织电古量较少而大受限制|而微生物发酵法是脂肪酶生产的主要方法。

方法

应用范围

化学合成法

因实验技术而受限制

提取法

因动植物组织、器官而受限制

发酵法

脂肪酶主要的生产方法

目前，工业制取用的主要酶源有

（1）动物性脂肪酶：

猪的胰脏。

（2）微生物脂肪酶：

真菌（如曲霉、青霉根霉、毛霉和酵母）

（3）脂蛋白脂肪酶。

细菌（如假单胞菌）

　产脂肪酶菌株的筛选方法

（1）富集培养

将采集的土样稀释后取1mL放入装有50mL富集培养基的三角瓶中,45℃,220rpm摇床培养5d,并将富集培养液持续转接3～4次1

（2）菌株初筛

将富集培养液稀释,涂布于加有罗丹明B为指示剂的选择培养基上（也可以选用溴甲酚紫为指示剂）,经培养观察菌落周围是否出现透明圈,然后把形成透明圈的菌落分别保存

（3）菌株复筛

将经初筛的菌株接种于复筛培养基,摇瓶培养,50h后测定酶活

RhodamineB平板筛选法

在培养基中加入3%的植物油，灭菌后冷却至60oC，加入0.2%过滤灭菌的RhodamineB溶液，制成平板.用无菌牙签将菌种分别转移到RhodamineB筛选平板上，于30oC条件下恒温培养72h.然后在350nm紫外光下观察，依据培养平板上形成的荧光圈大小进行菌种筛选.

（2）初筛　琼脂块培养法:

将分离培养基用灭菌的打孔器制作成许多单个的直径约0.6cm的小琼脂块,排放在干净的培养皿内,将上述挑选的菌株接种在这些小琼脂块上培养,让其充分生长,然后依次再将长满菌的小琼脂块放到酶活测定板上,28℃培养1～3d,观察各菌落周围油脂水解圈的大小,将水解圈大的菌株纯化后保存在斜面培养基上

（3）复筛　挑取斜面保存的菌种接入发酵培养基中28℃,150römin摇床培养48h后,发酵液离心（3000römin,5min）,除去菌体,取上清液测定酶活

细菌有28个属、放线菌4个属、酵母菌10个属、其它真菌

23个属共计达65个属的微生物产脂肪酶

三、脂肪酶在食品工业中的应用

1．三酰甘油水解

水解三酰甘油的常规方法是利用高温、高压水解的方法产生脂肪酸，此法能耗高，投资大，所得脂肪酸的质量较差。

脂肪酶永

解法可以克服以上缺点酊I且可以防止食品变质，因此备受人们青睬。

另外，由于脂肪酶的作用条件温和，专一性强，避免了常规法中极易出现的副反应，而且脂肪酸和甘油的颜色也不会发生改变。

脂肪酶酶促水解三酰甘油法可为食品工业提供优质的原料。

另一方面，脂肪酶作用下释放出的短链脂肪酸还可以改善食品的风味和香味。

恻如；用短链脂肪酸增香后的黄油具有一定的奶香味，可用来制造巧克力、奶糖、珠淇淋、糕点等。

还可以利用脂肪酶分解乳脂，用来制造脱脂炼乳。

2．三酰甘油的改性

脂肪酶催化油脂改性，由一种甘油酯生成另一种甘油酯。

这对改善食用油的质量，开发食用油的品种，提高食用油的营养价值

有很大的作用。

目前主要用于非水介质中脂酰残余物的选择怪替代以提高食用油的等级。

例如，脂肪酶催忧棕桶油莉硬脂酸发生反应生成的可可脂已广’涩用于糖果工业。

据报道，英国有一家半工业化实验厂用此法生产可可脂，年产22700~，其价格仅为天然可可脂的一半。

日率也发表过类似的专利。

用脂肪酶还可催化碳水化合物（如蔗糖）和三酰甘油生成广泛用于咖啡制品中曲蔗糖脂肪酸酯。

脂肪酶用于磷脂的改性可提高它的乳化稳定性和水分散性利于吸i改。

另有德专利报道，用脂肪酸和甘油脂再加德氏根霉脂肪酶，可以制得合成脂苗。

3．催熟和发酵‘，

脂肪酶在奶酪加工过程中选择性地水解牛奶中的脂粪而生特定的香味，从而催化食品的老熟。

脂肪酶催化形成的风味物质已

经象天然风味物质一样被广大消费者所接受。

将一定量的脂肪酶加到黄油和奶油中可产生出象酸奶一样的香味组分，脂肪酶加到奶酪中可以增加其香味。

据报道，美国和欧洲一些国家里有些奶酪就是这样生产的。

脂肪酶的催化作用可以提高发酵速度，缩短生产周期。

。

4．脂类合成

脂肪酶还可以催化甘油脂的合成。

因此，除如前所述的用于某些食品中增香外，还可以用它来合成食用番料脂，为食品工业提供一种新型的天然食品薅加剂。

近几年，有些人在这方面做了大量的工作，并提出了稿应的合成机理。

四结束语

脂肪酶这一高效的生物催化剂可以在食苗工业中用于改善甘油三酯的结构，从而使其物理性质发生变化，逮为开发一系列功能

性和营养性油脂食品提供了一条可循途径。

尽管脂肪酶目前仅占整个酶制剂应用的三十分之一，但随着基因工程、蛋白质工程和发酵工程的迅速发展，酶法已经常规的化学法形成了强有力的竞争。

脂肪酶在食品工业中已经显示出其广阔的应用前景。

可以预言，在不久的糕涞，脂肪酶在食品工业中将大有用武之地。

脂肪酶能在油一水界面上催化酯水解或醇解、酯合成、酯交换、内酯合成、多肽合成、高分子聚合物的合成，以及手性化合物的拆分等反应作为一种生物催化剂，脂肪酶（EC3．1．1．3，Lipase）除了具有作用条件温和、高选择性和高特异性、环境友好、使用安全且能循环利用等酶的共同特点外，还有其独特的性质：

其一它是一种特殊的酯键水解酶，能催化天然底物油脂（甘油三酯）水解，产生脂肪酸和甘油，在水解过程中存在产物甘油单酯和甘油二酯；其二是它只能在异相系统即水一油界面或有机相中作用，对水溶性底物没有催化作用。

目前，脂肪酶广泛应用于油脂水解、食品风味和香味的改进，医疗医药、皮革脱脂、废纸脱墨、低等油脂的改性以及洗涤剂和化妆品中。

　脂肪酶（Lipase）作为类脂化合物合成分解和酯交换的催化剂,已广泛应用于油脂水解、食品风味和香味的改进、皮革绢纺脱脂、低等油脂的改性及添加于洗涤剂中以提高去污能力等。

近年来世界各国对脂肪酶的生产、应用及酶的固定化有了许多报道。

我国脂肪酶研究工作起步较晚,文献报道有扩展青霉、白地霉、沙雷氏菌、根霉菌、类产碱假单胞菌菌种能产酶,大部分菌种所产脂肪酶的最适作用温度较低（35～40℃左右）,热稳定性较差,一般在50℃保温60min即丧失大部分酶活,当作用底物为高凝固点油脂,如氢化油、牛油、乌桕脂、棕榈油

等,此类酶就不太适合。

脂肪酶的来源：

脂肪酶广泛分布在动物胰液、血液、脂肪组

织、肝脏等内，与生物体内的脂质代谢有密切的关系、植物种子如麻子、小麦胚芽、米糠等中也有脂肪酶。

酶可从动物或植物组织中提取，但更常用、更经济的方法是通过微生物发酵生产。

脂肪酶的性质：

脂肪酶最适pH7附近，偏酸性作用好，耐pH酸性强，pH3．0，37℃，24h后残存酶活有80％。

。

本酶无特别活性化物质，受到界面活性剂和重金属的抑制，

脂肪酶的应用

脂肪酶在纺织工业中的应用

1．脂肪酶用途最多系用于医疗。

主要和淀粉酶、蛋白酶一起作综合消化酶用，有作测定血液脂质

的试剂、血液中的甘油三酸脂完全由脂肪酸分解，生成的甘油用其它酶分解和染色剂组合测定。

还用于血液中脂型和游离型的胆甾醇作分别定量时脂肪的分离。

2．食品中应用脂肪酶分解，制造牛奶香味物将.脂肪酶作用于牛乳分解乳脂肪后进行喷雾干燥，添加到人造奶油、巧克力、冰淇淋等中，增强牛乳风味。

用微生物脂肪酶分解牛乳奶油味强。

将脂肪酶加入原干酪中，于酪熟成快，能增强香气，增加脂肪酶能产生水果香。

5．3酒类配造中，原料中脂质特别是不饱和脂肪酸的存在，抑制酵母生成香气，可用脂肪酶除去。

日本酒在生产过程中，将原料米在有脂肪酶溶液中浸几h后，经蒸煮分解生成物的脂肪酸分散而使脂质含量减少。

进行这种脂肪酶处理而酿造的日本酒、异戊醋酸含量高，香浓而酒淡丽，即使没有精白米作原料也能制造出优质清酒。

现在日本n×103t的原料米都用脂肪酶处理再进行酿造。

5．4制酱类酿造时，添加脂肪酶能增香。

5．6鱼油等含高度不饱和脂肪酸能加水分解为三酸甘油脂。

三酸甘油脂进而用脂肪酶分解为脂肪酸与甘油。

5．7脂肪酶可用于酯合成反应，在温和条件下可制得特异性高纯度酯。

利用脂肪酶的酯交换作用，在微水反应过程中能改变油脂和脂肪酸的组成分，由廉价原料制得可可奶油样油脂。

脂肪酶作用于糖和脂肪酸的混合物可生成糖酯。

脂肪酶在油脂水解上的应用

利用脂肪酶进行油脂水解是脂防酶应用的一个重要方面。

酶法油脂水解在常温、常压、中性条件下进行，其产品色泽基本上与原料油脂相同，水解后不需蒸馏直接分层即可获得脂肪酸，由于甘油中不含盐，在设备上没有特别要求，因而投资低，特别是水解过程中不会造成脂肪酸裂解等副反应，在生产有特殊用途的高度不饱和脂肪酸等方面有许多优点。

脂肪酶能将甘油三酯水解成较易去除的甘油二酯、甘油一酯和脂肪酸等，所以在洗涤剂中添加碱性脂肪酶有助于脂肪油渍和人体皮脂污垢的去除。

洗涤剂是一种必不可少的日用消费品，每年的消耗量极大，就我国目前的情况而言，洗衣粉的总产量在300万吨左右。

因此研究洗涤剂用碱性脂肪酶有着十分重要的意义。

脂肪酶的固定化：

脂肪酶能在油一水界面上催化酯水解或醇解、酯合成、酯交换、内酯合成、多肽合成、高分子聚合物的合成，以及手性化合物的拆分等反应。

但是游离酶一般溶于水，在有机溶剂中聚集成团，其本身不稳定，使用后也不易分离，而若将酶固定在载体上，可扩大其与底物的接触面积，有利于底物分子的扩散，提高酶的热力学稳定性，调节和控制酶的活性和选择性，有利于在有机溶剂中的反应，并可以很方便地分离和重复使用，对提高酶的利用效率，延长使用时间具有重要意义。

。

酶的固定化方法很多，常用的有物理吸附法、共价偶联法、包埋法等。

有机相酶催化反应常用于高附加值产品的合成。

脂肪酶是有机合成中一种重要的工具酶，可以催化酯交换反应

在有机合成中，酶作为生物催化剂已经被广泛的使用，特别是脂肪酶是最广泛使用的一类酶。

国外脂肪酶在非水介质中反应的研究已经取得突破性进展，以它为催化剂多用于具有生物活性的药物中间体的合成中。

国内有关脂肪酶催化的水解、酯化、转酯反应尽管也有很多报道，但仍然存在一些问题。

例如，不充分的对映选择性，有限的酶活力等。

为了解决这些问题，除了优化反应条件外，还应该做以下研究工作。

脂肪酶分子的体外改造作为增

相同点

不同点

脂肪酶

都能催化酯的水解，作用部位都是酯键

服从米氏方程

酯酶

S形曲线

加对某一特定底物的对映选择性的一种方法，生物催化剂的动力学拆分和化学反应的巧妙结合，来提高产率。

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