脂肪酶在食品工業(yè)上的應(yīng)用

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1、2014級碩士研究生《食品酶學》課程結(jié)業(yè)論文脂肪酶在食品工業(yè)上的應(yīng)用摘要：脂肪酶是一種既可催化水解反應(yīng)又可催化合成反應(yīng)的生物催化劑。本文主要介紹了脂肪酶的來源、結(jié)構(gòu)以及對食品品質(zhì)的影響。脂肪酶根據(jù)來源分為內(nèi)源性脂肪酶和外源性脂肪酶。并介紹了加入外源性脂肪酶對腌肉制品和乳制品風味的影響。關(guān)鍵字：脂肪酶；來源；結(jié)構(gòu)；食品前言脂肪酶（(lipase，EC3.1.1.3)全稱為甘油三酰酯水解酶,其基本功能是催化甘油酯水解為甘油和脂肪酸。脂肪酶廣泛存在動物、植物種子和微生物中[1]。動物體內(nèi)含脂肪酶較多的是高等動物的胰臟和脂肪組織等，而植物中含脂肪酶較多的是油料作物的種子。而微生

2、物脂肪酶種類最多，廣泛存在于細菌、酵母和霉菌中，最易獲得和大規(guī)模生產(chǎn)，且具有比動植物脂肪酶更廣泛的pH、溫度適應(yīng)性，因此是工業(yè)用脂肪酶的重要來源。脂肪酶分為堿性脂肪酶、中性脂肪酶和酸性脂肪酶。溶酶體酸性脂肪酶可水解中性脂肪，如甘油酯和膽固醇，最適pH值4.0—5.0。堿性脂肪酶(EC3.1.1.34)水解二、三酰甘油酯，最適pH值8.0—9.0。有研究者認為中性脂肪酶是激素依賴型脂肪酶,最適pH為中性(7.0-7.5)[2-3]。脂肪酶作為重要的工業(yè)用酶，廣泛應(yīng)用于食品、制革、飼料、洗滌、油酯化工等傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域[4]。在乳制品中添脂肪酶，奶酪中的酸、酯類（十四酸乙酯除外

3、）揮發(fā)性風味物質(zhì)含量有所增加，辛酸、己酸、癸酸等含量增加明顯[5]。在腌肉制品中添加脂肪酶可以使脂肪在較短的時間內(nèi)分解，會對快速腌肉制品的風味有很大貢獻，加快腌肉制品的成熟[6]。1脂肪酶的來源與結(jié)構(gòu)特性1.1脂肪酶的來源食品中脂肪酶可以分為內(nèi)源性脂肪酶和外源性脂肪酶。內(nèi)源性脂肪酶主要存在動物的脂肪和肌肉組織中以及植物的油料種子中。外源性脂肪酶主要是通過微生物產(chǎn)生的，根據(jù)產(chǎn)脂肪酶微生物的不同，脂肪酶可以分為細菌性脂肪酶和真菌性脂肪酶。細菌性脂肪酶大多數(shù)是胞外酶易于生成。細菌脂肪酶大多數(shù)是堿性脂肪酶,且在pH4~11、溫度30℃~60℃間具有良好的穩(wěn)定性。大多數(shù)細菌脂肪酶

4、是糖蛋白，但也有些細菌胞外脂肪酶是脂蛋白[7]。目前商業(yè)化的菌株有：假單胞菌脂肪酶(Pseudomonaslipase)、葡萄球菌脂肪酶(Staphylococcuslipase)、芽胞桿菌脂肪酶(Bacilluslipase)等6大類。真菌脂肪酶具有溫度和pH穩(wěn)定性、底物特異性以及在有機溶劑中具有高活性，提取成本較低等優(yōu)點。目前商業(yè)化的真菌脂肪酶有：黑曲霉(Aspergillusniger),米曲霉(ThermomycesLanuginosus),高溫毛殼霉(Humicolalanuginosa),米赫毛霉(Mucormiehei),少根根霉(Rhizopusarrh

5、izus),德氏根霉(Rhizopusdelemar),日本根霉(Rhizopusjaponicus),雪白根霉(Rhizopusniveus),米根霉(Rhizopusoryzae),皺褶假絲酵母(Candidarugosa),南極假絲酵母(Candidaantarctica),柱狀假絲酵母(Candidacylindracea)[8]。1.2脂肪酶的結(jié)構(gòu)特性62014級碩士研究生《食品酶學》課程結(jié)業(yè)論文不同類型的脂肪酶具有非常相似的立體結(jié)構(gòu)。脂肪酶的氨基酸順序可能有較大的差別,但卻具有相似的折疊方式和活性中心。一般地,脂肪酶的多肽鏈折疊成兩個結(jié)構(gòu)域，即N—末端和C—

6、末端結(jié)構(gòu)域。幾乎所有的脂肪酶的活性部位都有組氨酸(His)、色氨酸(Ser)、天冬氨酸(Asp)組成[9]。通常情況下,脂肪酶的活性部位被一個螺旋片段(又稱為“蓋子”)所包住。在底物(如醇、酸或醋等)存在的情況下，酶的構(gòu)象發(fā)生變化，“蓋子”打開，含有活性部位的疏水部分就暴露出來?！吧w子”中α—螺旋的雙親性會影響脂肪酶與底物在油/水界面的結(jié)合能力，其雙親性的減弱將導致脂肪酶活性的降低?！吧w子”的外表面相對親水，而其面向催化部位的內(nèi)表面則相對疏水[10]。圖1Pseudomonasaeruginosa脂肪酶X-衍射三維結(jié)構(gòu)圖圖1為Pseudomonasaeruginosa脂

7、肪酶三維結(jié)構(gòu)圖在活性中心附近，脂肪酶有一個Ca2+結(jié)合位點。Ca2+分別與脂肪酶主鏈上的4個羰基氧原子和2個水分子相互作用,形成一個穩(wěn)定的八面體,有助于脂肪酶的激活和酶結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定,但Ca2+并不參與脂肪酶的催化作用。圖中箭頭代表β鏈,卷曲結(jié)構(gòu)代表α螺旋,小圓球代表潛在的Ca2+結(jié)合位點,右上角的α螺旋形成蓋子結(jié)構(gòu)覆蓋在活性中心上面[11]。2影響脂肪酶活性的因素62014級碩士研究生《食品酶學》課程結(jié)業(yè)論文Sang-BuemCho[12]等人研究了橄欖油、大豆油、葡萄籽油、芝麻油、CuSO4、MgCl2、KNO3、CaCl2和KCl對金黃