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食品研究与开发
2009年1月
第30卷第1期
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微生物脂肪酶的最新应用研究进展
刘海洲,刘均洪,张嫚媛,肖强,王志萍
(青岛科技大学化工学院,山东青岛266042)
摘要:微生物脂肪酶是一种重要的工业酶类,也是当前国内外研究的热点。就生物脂肪酶在食品加エ、手性化合
物合成、脂肪水解、脂肪酸提纯、三甘酯结构测定和环境治理等方面的应用及研究近况进行综述。
关键词:微生物脂肪酶;催化;手性;应用
THE LATEST EXPLORATORY DEVELOPMENT TRENDS ON MICROBIAL LIPASE
LU Hai-zhou, LU Jun-hong, ZHANG Yuan-yuan, XIAO Qiang, WANG Zhi-ping
(Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042, Shandong, China)
Abstract: Microbial lipase is one of the important enzymes for industries It is also the study hot spot in world. In
this paper we reviewed the application and research recent developments of microbial lipase in food processing,
synthesizing chiral chemical compound, hydrolyzing grease, refining fatty acid, tristearate structure determination
and managing environment.
Key words: microbial lipase; catalysis; chiral; application
微生物脂肪酶具有种类多、比动物脂肪酶具有更和乳糖代谢的产物,因此,脂肪酶和蛋白酶被广泛地用
广的作用pH和作用温度范围、便于进行工业生产和于加快奶酪的熟化和香味的产生。用脂肪酶处理过的
获取高纯度制剂等优点而得到广泛应用,特别是在油奶制品比未处理的具有更好的香味和可接受性。
脂化工和有机合成工业中,酶催化的反应具有条件温
除奶制品外,脂肪酶也用于改善稻米和酒精饮料
和、耗能低、原料要求低、成品质量高等优点。尤其是的香味,如在酒精饮料的发酵过程中加人一定量的脂
1,3专一脂肪酶,可用于特殊脂肪酸、单甘酯的合成及肪酶,产品具有类似奶酪的香味。脂肪酶还用于无脂肪
立体选择性化学合成和拆分,具有巨大应用潜力。经近肉的生产,如在鱼加工过程中脂肪的去除是用脂肪醇
20年来的深入研究,能应用于工业生产的微生物脂肪来完成的。另外,在生面团中加人脂肪酶使三甘酯部分
酶种类不断增加,目前已遍及细菌、酵母及暮菌各大类水解而增加单甘酯的含量可延缓腐败,单甘酯和双甘
中,最近公布的36种不同来源的商业化脂肪酶中有酯的形成也使蛋白的起泡性质得到改普。
19种来源于真菌,8种来源于细菌。同时,随着生物技
术的日新月异,酶固定化技术、界面酶学和非水解酶学2手性化合物合成中的应用
研究的突破性进展,使得人们对微生物脂肪酶产生了
脂肪酶催化具有高底物专一性、区域选择性或对
极大的兴趣。当前脂肪酶在国内外均有生产,微生物脂映选择性等优点,使其成为有机合成中重要的生物催
肪酶的多功能性不仅对传统的工业领域具有重要的影化剂。脂肪酶催化合成手性化合物的基本类型有两个:
响,而且在许多新的工业领域也得到了广泛的应用。()前手性底物的反应;(2)外消旋化合物的拆分。催化
的底物已由传统的前手性或手性醇和羧酸酯扩展到
1食品加工方面的应用
醇、二酯、内酯、胺、二胺、胺基醇、α或β羟基酸,因此
脂肪酶现已用于奶制品,如奶酪、奶油和人造黄油大多数重要的功能有机化合物原则上都可被脂肪酶催
的增香。因为奶制品中的香味是牛奶中的脂肪、蛋白质化立体选择性地制备。典型的生物催化剂包括细菌脂
基金项目:国家自然科学基金资助课题(20176019)
肪酶,如 P aeruginosa、P, fluorescene、 Pseudomonas、B.
作者简介:刘海洲(1980-),男(汉),博士研究生,主要从事生物化工 cepacia、C. viscosus、 Bacillus subtilis, Achromobacter sp.、
方面的研究。
Alcaligenes和 Serratia marcescens以及来自真菌的C
万方数据
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综
antarctica B和C. ngos。然而,尽管在这方面有大量的5三甘酯结构的测定
报道,脂肪酶的工业对映选择性过程却受到限制。一般
脂肪酶可根据其底物专一性分类。例如: Mucor
存在以下问题:(1)不充分的对映选择性;(2)有限的酶 miehei、R. delemar和猪胰脂肪酶作用于甘油的1,3位
活性;(3)脂肪珻回收困难;(4)固有的最大的动力学拆羟基、被定义为1,3专一脂肪酶;而 C rugosa-Chro
分效率只能达到50%。不过这些问题正在被解决,除 myobacterium viscosum和来自蓖麻种子等的脂肪酶对
了优化反应条件如溶剂、温度、酰化基团外,当前最重位置无选择性; Ceatrichum candium对顺式不饱和脂肪
要的研究包括:(1)脂肪酶分子的体外改造,作为增加对酸,如油酸具有选择性町。而来自B. napus和M, mighei
某一选定底物的对映选择性的一种方法;(2)新的固定的脂肪酶则同样不与PUFA,如ー亚油酸和二十二碳
化技术使酶在有机介质中的活性和稳定性提高;(3)循六烯酸(DHAY作用,对脂肪激素敏感的脂酶则可优先
环技术使脂肪酶多次重复使用成为可能;(4)生物催化从三甘酯中释放PUFA。因此,通过特定的脂肪酶催化
剂的动力学拆分与化学反应的巧妙结合可使产率提高含不同类型的脂肪酸酯,可以产生特定的脂肪酸水解
到80%以上。在不久的将来,利用脂肪酶工业化合成产物,可据此推测三甘酯的结构。
手性化合物是完全可能的。
6环境治理方面的应用
3脂肪水解方面的应用
每年由于各种原因排人海中的石油达200万t,如
水解反应是指脂肪酶催化脂肪或酯,将其水解为不及时处理,不仅会造成鱼类的大量死亡,而且石油中
脂肪酸和甘油或醇。脂肪酶作为生物催化剂可催化由的有害物质也会通过食物链进入人体。人们用含有脂肪
不同底物出发的水解反应,利用脂肪酶水解油脂的能酶及其它成分的复合制剂处理海中的石油,可以将石油
力可获得重要的轻化工原料脂肪酸和甘油。用于这种降解成适合微生物的营养成分,为浮在油表面的细菌提
目的脂肪酶包括来自 Candida rugosa, Pseudomonas供优良的养料,使得分解石油的细菌迅速繁殖,以达到
uorescent和蓖麻种子( castorbean)等的脂眆酶。水解的快速降解石油的目的。脂肪酶生物技术应用于被污染环
底物包括各种植物油,如大豆油、蓖麻油、橄榄油等;动境的修复以及废物处理是一个新兴的领域。石油开采和
物油如牛脂、羊脂和鱼油及各种油的酯类。
炼制过程中产生的油泄漏,脂加工过程中产生的含脂
酶催化反应通常在环境温度、压力下进行,反应条废物以及饮食业产生的废