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2014年7月
中国粮油学报
Vol 29. No.7
第29卷第7期
Tournal of the Chinese Cereals and Oils Association
Jul.2014
脂肪酶固定化新材料
李阳韦伟曹茜冯凤琴
(浙江大学食品科学与营养系浙江省农产品加工重点实验室,杭州310058)
摘要脂肪酶因其在油脂工业中的重要作用而成为酶研究领城的重点。脂肪酶的不稳定性和高昂的
价格是限制其广泛应用的主要原因。对脂肪酶进行固定化是增强其稳定性、降低应用成本的关键。政进脂肪
酶固定化エ艺的一个重要方面就是选择和开发适合相应脂肪酶的固定化材料。从胎肪酶的固定化材料方面,
对无机、有机、复合载体等固定化材料进行了综述,特别是对各种新型的固定化材料予以了归纳,对脂肪酶固
定化材料的选择有一定的指导意义。
关键词脂肪酶固定化固定化材料固定化脂肪酶
中图分类号:1S224文献标识码:A文章编号:1003-0174(2014)07-0122-07
脂肪酶( Lipase,E.C.3.1.1.3,甘油酯水解酶)
对脂肪酶固定化材料的选择要考虑到材料的大
是分解脂肪的酶,其高级结构对所处的环境十分敏小、形状、机械强度、亲疏水性、官能团种类等方面的
感,特别是其水解反应能在油-水界面进行,故其对特殊要求,且要根据其应用途径的不同而针对性的
环境中的水含量有较高要求。一般情况下,脂肪酶选择不同的材料。目前,在脂肪酶固定化方面国内
对热、强酸强碱和有机溶剂等均不稳定,从而限制外研究的一个重点就是脂肪酶固定化载体的选择,
了脂肪酶在エ业上的广泛应用山。而且脂肪酶价格而且,更为主要的任务是建立按照预期的固定化脂
较贵,不易回收,使用成本高,和产物难分离,也是工肪酶的性能要求去选择固定化材料的指导方针,为
业应用的障碍。自20世纪60年代发展起来的酶脂肪酶的固定化提供科学有效的指导。
固定化技术既克服了上述不足,又在一定程度上保
持了酶特有的催化活性,从而成为生物技术中最为
无机载体材料
活跃的研究领域之
无机载体材料是指直接来源于自然界的无机物
脂肪酶的固定化,是用固体材料将脂肪酶缚或是由简单无机化合物按一定的方法原理制备而来
或限制于一定区域内,但仍能保证其特有的催化反的用于固定化酶或细胞的载体。众多研究表明,无
应的方法啊。固定化脂肪酶具有游离酶所不能比拟机载体材料具有原料易得、机械强度大、易从反应体
的优越性,例如催化效率高、酶可以重复使用进而降系分离等优点,但也存在一些不足,例如孔隙率小、
低成本、容易与产物分离、提高了酶的稳定性、延长持水性不强、颗粒大小难以改变等。近些年来在脂
了酶的使用寿命、可以实现连续化操作等。固定化肪酶固定化方面应用较多的新型无机载体材料主要
指肪酶因其良好的特性而广泛应用于面食工业、油包括一些非金属矿物和金属氧化物及盐类。
脂工业(如类可可脂、母乳脂肪替代物及生物柴油的1.1非金属矿物
制备)。
自然界中存在大量的非金属矿物,如硅藻土、蒙
固定化脂肪酶的性能主要取决于其固定化所使脱土、膨润土、高岭石、石英、云母等,它们为脂肪酶
用的载体材料的性质和固定化方法,而其所使用的的固定化提供了丰富而廉价的载体。
载体材料更是影响固定化脂肪酶应用范围的重要因
崔娟等]采用硅藻土作载体,通过载体涂布法
素。
在30℃水浴振荡条件下吸附脂肪酶并真空干燥进
基金项目:浙江省重大科技专项(2012C12005-2),浙江省植物行固定化,制备的固定化酶的转酯比活力比游离酶
食品加工技术科技创新团队项目(2010RB50032)
收稿日期:2013-07-22
提高了14.3倍,固定化酶比游离酶的催化转酯化反
作者简介:李阳,男,1990年出生,硕士,食品科学
通讯作者:冯风琴,女,964年出生,敬授,新型功能性食品添加应时间缩短了5倍。许多相关研究表明以天然矿物
剂
原料无机土作为脂肪酶固定化载体能获得较高性能
?1994-2014ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnkinet
第29卷第7期
李阳等脂肪酶固定化新材料
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的固定化脂肪酶(表1)。
U/mL酶液),固定化温度30~35℃,pH7.5条件下,
表1以无机土为载体的脂肪酶固定化研究
制得的固定化脂肪酶表观酶活达725U/g。结果表
固定化载体固定化方法
固定化效果
参考文献
明,游离酶和固定化酶的水解活化能分别为5.45和
修饰后的吸附法固定化脂肪酶显示出较好的催
6]
膨润土
化效率和热稳定性
kJ/mol,游离酶和固定化酶的表观失活活化能
膨润土吸附法脂肪蔣的活性及pH稳定性提[7
分别为20.28和29.02kJ/mol,所得到的固定化脂肪
高
酶较游离酶性质稳定
柱状蒙脱土吸附法固定化脂肪酶的酯化催化活性[8]
达1400U/g,稳定性增强
氧化钛应用于脂肪酶固定化近些年才见报道,
具有机械性能强、性质稳定等优点。王静云等?以
秦昌云等?采用L-脯氨酸为模板,仿生制备了精蛋白为诱导剂,通过模拟生物矿化过程,将脂肪酶
用于固定脂肪酶的二氧化硅载体,得粒径约为3um包埋于氧化钛上,结果表明,脂肪酶的包埋率达
的SiO2微球,氮气吸附表征得知,SiO2微球内部孔径70.1%,酶活回收率为20.3%。与游离酶相比,固定
大小约16.8m。在酶液质量浓度为5mg/mL,反应化脂肪酶的温度和储存稳定性都有了较大提高,重
温度40℃,反应时间7h,pH=8的最佳固定化条件复6次使用,固定化脂肪酶仍保持最初酶活的419%。
下,固定化脂肪酶载率可达82.3%,酶活1067U/g。
马翠丽以氧化锆为基础将仿生错化过程用于
有报道指出,将二氧化硅进行简单修饰能更好地固脂肪酶的固定化,在最优的固定化条件下(20mg/mL
定脂肪酶,所得的固定化脂肪酶性质更加稳定。Hu精蛋白为诱导剂,在pH6.5,70mmol/L磷酸盐缓冲
等?将介孔氧化硅SBA-15用离子液体修饰而加液、5mg/mL脂肪酶),酶包埋率为70%,固定化酶活
上一些官能团(如烷基、氨基、羧基)来固定化脂肪力达0.15U/mg。经仿生错化固定化后,脂肪酶的温
酶,结果显示,经过修饰的无机载体能更好的固定脂度、PH和储存稳定性都有了较大提高,重复使用6
肪酶。
次后,固定化脂肪酶仍保持最初酶活的60%以上。?
Zaidan等?对云母分别进行酸处理、氨基化、辛
基化、乙烯基化、巯基化及烷基化等处理后,并进行2有机載体材料
进一步活化,将其作为脂肪酶固定化载体,使用吸附
有机载体材料是指利用有机化合物,直接作为
法并冷冻干燥得到固定化脂肪酶。结果表明修饰后固定化载体材料或通过一定的化学反应制备出来的
的云母上蛋白质载量最高可达8.22mg/g,并且相对具有固定化能力的一类载体。因其可按照后期应用
于未修饰的云母,其脂肪酶固定化率可提高78%。
的要求通过一定的化学基团修饰或是通过一定的化
1.2金属氧化物及盐类
学反应制备而来,而能较好地满足不同反应的需求,
金属氧化物及盐类来源广泛,机械性能强,且毒材料制备及选择灵活,具有持水性强