脂肪酶的固定化及其在食品领域的应用

脂肪酶(lipase,EC 3.1.1.3)是一类能将长链脂肪酸甘油酯水解成脂肪酸和单甘油酯、甘油二酯或甘油的生物酶,主要来源于动物、植物和微生物。脂肪酶在食品领域的应用有巨大潜能,改善脂肪酶的性能对于实现工业上连续化和低成本的生产具有重要的意义。固定化酶技术可以通过提高脂肪酶的酶活力、稳定性及回收率显著改善脂肪酶的性能。固定化脂肪酶在食品领域中被广泛应用于糖酯合成、油脂改性、芳香味酯类化合物及抗坏血酸酯类抗氧化剂的合成。介绍了脂肪酶及固定化酶技术,并综述了近7年固定化脂肪酶在食品领域中的应用。最后对如何提高脂肪酶性能进行了展望。     

脂肪酶及其在化学品合成中的应用

脂肪酶催化过程具有高效和高选择性、条件温和以及环境友好等特点。目前可再生能源和绿色化工领域对新型酶催化转化技术的迫切需求使得越来越多的脂肪酶被应用到生物柴油、精细化学品和医药中间体合成的领域。本文主要介绍了脂肪酶的催化技术及其在化学品合成中的应用。     

有机介质中脂肪酶催化反应在有机合成中的应用

综述了近年来有机介质中脂肪酶催化反应在酯合成,酯交换,内酯合成,多肽合成,高聚物合成及立体异构体拆分等有机合成领域的应用。对脂肪酶催化不对称反应合成光学纯化合物进行了较详细的介绍。     

华根霉脂肪酶有机相合成酶活的研究

通过比较7种微生物脂肪酶的有机相合成酶活、水相水解酶活及在正庚烷中催化己酸乙酯合成的能力,证明了合成酶活与水解酶活相关性不高,合成酶活比水解酶活更能反映脂肪酶的合成能力。通过比较两株华根霉(Rhizopus chinensis)脂肪酶酶活,发现合成酶活相差较大,表明相同种属微生物的脂肪酶合成酶活存在不同。对．Rhizopus chinensis-2液态发酵产脂肪酶进程研究发现,水解酶活高峰先于合成酶活高峰大约12h。将不同培养时间的Rhizopus chinensis-2全细胞脂肪酶用于催化己酸乙酯合成,具有高合成酶活的全细胞脂肪酶催化己酸乙酯合成反应较快。因此,全细胞脂肪酶用于催化有机相酯合成反应时,具有高脂肪酶合成酶活的菌体具有较好的催化酯合成能力。     

纳米载体固定化脂肪酶及其在生物柴油转化中的应用进展

随着全球能源需求量的不断上升和日益加剧的环境压力,固定化脂肪酶在可持续生物柴油合成中的应用受到广泛关注。纳米材料,包括纳米粒子(磁性和非磁性)、碳纳米管和纳米静电纺丝,具有比表面积大、结构稳定、易于功能化修饰等优势,是固定化脂肪酶领域的重要载体之一。综述了纳米材料作为载体在脂肪酶固定化中的应用,重点介绍这类生物催化剂在生物柴油合成中的最新进展,并对纳米材料固定化脂肪酶发展前景进行展望,旨在为固定化脂肪酶的研究和工业化应用奠定基础。     

微生物脂肪酶的结构与功能研究进展

脂肪酶是催化油酯水解的一类酶的总称,在清洁剂、食品、纸浆、化工合成等工业都有广泛的应用.本文对各种来源的微生物脂肪酶的结构、生化性质、底物特异性和界面活化现象等方面进行了综述,并介绍了一些脂肪酶的特殊结构和性质.     

脂肪酶活力测定方法及其在筛选产脂肪酶微生物中的应用

比较了罗丹明平板法、橄榄油乳化法、对硝基苯酚法测脂肪酶水解酶活和对硝基苯酚法测脂肪酶酯合成酶活4种常用的脂肪酶活力测定方法。结果表明,罗丹明平板法只适合脂肪酶活力的定性和初步定量判断,后3种方法适合于脂肪酶活力的定量检测,但只有对硝基苯酚法有较好的重现性。而且,脂肪酶水解酶活力和其合成活力无对应关系,所以在筛选产脂肪酶微生物时要选择合适的脂肪酶活力测定方法。也即,筛选产水解酶活的菌株应选择水解酶活测定方法,否则,选择酯合成酶活力测定方法。基于这一原则筛选到了预期产脂肪酶微生物。     

固液态发酵中橄榄油对Rhizopus chinensis全细胞脂肪酶的影响*

主要对华根霉全细胞脂肪酶固态和液态两种发酵过程进行比较,并着重探讨不同培养方式下橄榄油对其合成活力和水解活力的影响。结果表明:液态培养较有利于菌体生长,对脂肪酶的生产也有一定的促进作用。橄榄油的加入不仅有利于菌体生长、提高脂肪酶水解活力,更可使脂肪酶的合成活力显著增加,液态发酵下的效果更为明显。橄榄油在整个发酵过程中可能既作为碳源又是脂肪酶的诱导物。另外,全细胞脂肪酶的水解活力和合成活力在固液态发酵条件下均存在不对应性,表明华根霉可能产性质不同的脂肪酶同功酶。     

固液态发酵中橄榄油对Rhizopus chinensis全细胞脂肪酶的影响

主要对华根霉全细胞脂肪酶固态和液态两种发酵过程进行比较,并着重探讨不同培养方式下橄榄油对其合成活力和水解活力的影响。结果表明：液态培养较有利于菌体生长,对脂肪酶的生产也有一定的促进作用。橄榄油的加入不仅有利于菌体生长、提高脂肪酶水解活力,更可使脂肪酶的合成活力显著增加,液态发酵下的效果更为明显。橄榄油在整个发酵过程中可能既作为碳源又是脂肪酶的诱导物。另外,全细胞脂肪酶的水解活力和合成活力在固液态发酵条件下均存在不对应性,表明华根霉可能产性质不同的脂肪酶同功酶。     

基于基因的重新设计与高通量筛选策略选育解脂耶氏酵母脂肪酶高产菌株

脂肪酶（EC 3.1.1.3）是应用广泛的工业用酶。高效的脂肪酶产生菌是脂肪酶工业生产和应用的前提。通过基因的重新设计与合成技术优化了解脂耶氏酵母（Yarrowia lipolytica）脂肪酶YLL的密码子,并实现了其在毕赤酵母（Pichia pastoris）中的高效表达;通过高通量筛选策略获得了更高效的脂肪酶基因工程菌菌株SILVER。在14 L发酵罐条件下,菌株SILVER酶活达40 500 U/ml、蛋白质含量达2.52 g/L发酵液,为该类脂肪酶的产业化奠定了基础。     

二步法黑曲霉脂肪酶基因lipA的全基因合成及其在毕赤酵母中的高效表达

黑曲霉脂肪酶是重要的工业用酶,在食品、制药等领域具有广泛的用途。获得黑曲霉脂肪酶高效表达的基因工程菌是该脂肪酶规模化应用的前提。通过全基因合成对目的基因进行分子改造和人工组建是实现基因高效表达和体外分子进化的有效手段。本研究主要针对一步法长片段基因合成中复杂结构的非特异性配对和过多的PCR引入碱基错配等问题,采用二步法(组装PCR和酶切-酶连)合成了黑曲霉脂肪酶基因lipA。首先在DNA2.0和Gene2Oliga软件辅助下对lipA基因密码子及RNA二级结构进行优化并引入ClaI(237位)和PstI(475位)酶切位点;通过组装PCR分别合成lipA基因的各片段F1(237bp)、F2(238bp)和F3(422bp);通过该基因内的ClaI和PstI限制性酶切位点连接成完整的全长lipA基因。本方法有效地降低了长片段合成过程中寡核苷酸片段的非特异性配对、复杂的二级结构以及碱基突变对DNA合成的影响,提高了长片段合成的成功率。经密码子优化后的脂肪酶基因(lipA-syn)在毕赤酵母GS115中经诱导表达72h后,发酵液酶活达176.0U/mL,蛋白质含量为143.7mg/L,较出发基因分别提高了10.8倍...     

高分子载体固定化酵母脂肪酶的研究

合成了一系列丙烯酸甲酯－双甲基丙烯酸乙二醇酯、甲基丙烯酸羟乙酯－双甲基丙烯酸乙二醇酯、苯乙烯－双甲基丙烯酸乙二醇酯交联共聚物作为固定化酵母脂肪酶的载体,比较了这些载体固定化酵母脂肪酶催化橄榄油水解反应的效果,结果发现疏水性较强的苯乙烯－双甲基丙烯酸乙二醇酯交联共聚物固定化酵母脂肪酶的效果最好．比较了酵母脂肪酶溶液和苯乙烯－双甲基丙烯酸乙二醇酯文联共聚物固定化酶催化橄榄油水解反应的最适ｐＨ值、最适离子强度、最适温度和Ｋ＿ｍ值．同时考察了苯乙烯－双甲基丙烯酸乙二醇酯交联共聚物固定化酶在有机溶剂中催化十六酸戊酯合成反应的活力．     

华根霉合成活性脂肪酶液态发酵菌体形态调控的研究

华根霉(CCTCC M201021)膜结合脂肪酶在非水相中具有突出的催化酯合成的能力,在生物香料、生物柴油生产等工业应用中具有良好的前景.与许多丝状真茵形态影响其初级及次级代谢产物的生产相类似,华根霉在液态发酵中也会形成不同的茵体形态,显著影响合成活性膜结合脂肪酶的发酵水平.本研究以华根霉菌体形态及脂肪酶合成活性为指标...     

三孢布拉霉中类胡萝卜素合成与脂肪酶活力的关系

以三孢布拉霉(Blakeslea trispora)为对象,考察了起始 pH、金属离子以及表面活性剂等对菌体类胡萝卜素和胞外脂肪酶活力的影响.研究表明:一定条件下,类胡萝卜素合成与脂肪酶活力密切相关.培养基最佳起始pH为7.0,此时类胡萝卜素产量和脂肪酶活力都达到最大.分别考察了Cu2 、Mn2 、Zn2 、Ca2 、Fe2 、Ba2 和Sr2 等金属离子的作用,发现Ca2 的促进作用最大,2×10-3 mol/L Ca2 ,脂肪酶活力为原来的两倍,菌体的类胡萝卜素提高34%.表面活性剂Triton-X 100和Tween-80均促进脂肪酶的活力,促进类胡萝卜素的合成.Triton-X 100的最佳浓度为0.75 g/L,脂肪酶的活力和菌体的类胡萝卜素含量分别比对照组提高175%和15%;Tween-80的最佳浓度为10 g/L,脂肪酶的活力和菌体的类胡萝卜素含量分别比对照提高235%和53%.     

微生物脂肪酶在正庚烷中合成短链芳香酯的研究

用微生物脂肪酶在溶剂相中合成短链芳香酯的研究表明：脂肪酶在正庚烷中催化合成芳香酯转化率比水相中有明显的优势。在10个不同来源的商品脂肪酶中,选择了其中对己酸乙酯转化率在85％以上来自Mucor miehei,Candida rugosa和Porcine pancreas的脂肪酶对7个短链脂肪酸酯进行合成,其中Mucor miehei脂肪酶对这几个芳香酯48 h合成转化率均在90％以上,乙酸乙酯21．28g^-1．丙酸乙酯19．6gL^-1,丁酸乙酯26．61gL^-1,戊酸乙酯24．95gL^-1,己酸乙酯产量34.60gL^-1,丁酸异戊酯30.76gL^-1,乙酸异戊酯12．76gL^-1。同时．Mucor miehei脂肪酶在正庚烷批式反应中稳定性也较好,己酸乙酯半衰期为120h,最少的乙酸乙酯也在140h。并且还发现脂肪酶在正庚烷中分解酶活降低很多,但对其酯合成转化率没有直接的影响。     

脂肪酶催化合成植物甾醇酯探讨

植物甾醇在防治心血管疾病、降低胆固醇等方面功效显著,但因其脂溶性和水溶性较差,影响了其在医药、食品和化工等行业的应用。通过脂肪酶催化合成植物甾醇酯,极大的提高了植物甾醇的生物利用性,具有绿色环保、低能耗、反应温和等诸多优点。本文简要介绍了植物甾醇和植物甾醇酯的生理功能,阐述了脂肪酶催化合成植物甾醇酯工艺,以供参考。     

有机相中脂肪酶催化不对称酯合成反应动力学的研究

有机相中脂肪酶催化不对称酯合成反应动力学的研究杨红,高修功,郭妮妮,曹淑桂,杨同书（吉林大学酶工程国家重点实验室,长春１３００２３）在环已烷中应用酵母脂肪酶催化外消旋２－辛醇和辛酸的不对称酯合成反应,研究了该反应的动力学机制,测定了表现动力学常数．利...     

神经网络优化非水相脂肪酶催化合成抗坏血酸油酸酯的条件研究

抗坏血酸油酸酯具有强抗氧化作用．为了获得脂肪酶催化合成抗坏血酸油酸酯的最适条件,主要研究了反应温度、脂肪酶量、油酸量对抗坏血酸油酸酯合成效果的影响．采用中心组合设计和动量梯度下降神经网络对反应条件网络进行训练仿真,并利用训练好的网络对催化酯化工艺条件进行预测．研究结果表明：经过训练的网络可以很好的模拟反应条件,得到了脂肪酶催化反应的最佳工艺参数．当抗坏血酸0．8g时,反应温度56℃,油酸量0．95g,固定化脂肪酶量0．74g,添加分子筛条件下,抗坏血酸油酸酯的转化率为46.5％．该方法为抗坏血酸酯化催化效果的预测提供了一条可行的途径．     

南极假丝酵母脂肪酶B的修饰与改造

南极假丝酵母脂肪酶B是用途最为广泛的脂肪酶之一,可用于许多有机化合物、医药中间体等的合成.为了改善南极假丝酵母脂肪酶B的催化性能,提高其环境适应性,同时提高蛋白的表达量,降低生产成本,从而使其更适于工业化应用,许多针对酶蛋白分子的修饰及改造方法已在南极假丝酵母脂肪酶B中得到大量应用.本文从化学修饰、理性设计和非理性设计3个方面详细综述了南极假丝酵母脂肪酶B的修饰与改造的关键技术,包括定点突变、蛋白质融合、易错PCR和DNA改组等,同时也介绍了以上技术在改良南极假丝酵母脂肪酶B特性方面的诸多成功实例.     

Trichoderma lentiforme ACCC30425脂肪酶基因的原核表达及其酶学性质的初步研究

基于在Trichoderma lentiforme ACCC30425全基因组序列注释的15个脂肪酶基因,进行脂肪酶基因合成与Escherichia coli BL21异源表达,获得11个产脂肪酶阳性克隆,其中酶活力最高为1.5 U/mL。经初步酶学分析,结果表明重组表达脂肪酶普遍具有耐热性、耐碱性的特征,最适温度范围为50~90℃,最适pH范围为8.5~9.5。其中,LipP最适温度为90℃,远高于目前已知脂肪酶的最适温度;LipQ最适温度为50℃,最接近洗涤工业的中温温度;其他脂肪酶最适温度为70℃或80℃,均属耐热脂肪酶。