固定化酶-食品創(chuàng)新

匯報人：總述固定化酶技術是20世紀60年代發(fā)展起來的一項生物工程技術。酶的固定化是用固體材料將酶束縛或限制于一定區(qū)域內,進行特有的催化反應,并可回收及重復利用的技術、固定化酶的研究不僅在化學生物學、生物工程醫(yī)學及生命

科學

等領域異?；钴S,而且因為其節(jié)省能源與資源、減少污染的生態(tài)環(huán)境效應而符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。具體應用1、在生產(chǎn)低乳糖牛乳中的應用“乳糖不耐癥”牛奶中含有4.5%的乳糖,有些人體內缺乏乳糖酶,因而在飲用牛奶后常發(fā)生腹瀉、腹脹等;另外,由于乳糖難溶于水,常在煉乳、冰激淋中呈沙樣結晶析出,影響風味。

目前，國外已使用固定化黑曲霉乳糖酶處理牛奶，生產(chǎn)脫乳糖牛奶。酶的固定化流程經(jīng)酸堿交替處理的D151樹脂25℃

，24小時后加入4﹪戊二醛，30℃下交聯(lián)6h加入PH4.0,3M醋酸緩沖液稀釋的酶液得到的酶經(jīng)蒸餾水洗滌后即可使用2、在生產(chǎn)高果糖漿中的應用

固定化葡萄糖異構酶是世界上生產(chǎn)規(guī)模最大的一種固定化酶,它可以用來催化玉米糖漿和淀粉生產(chǎn)高甜度的高果糖糖漿。由此可得到含果糖55%的高果糖漿,當與蔗糖同等甜度時,其價格要低10%20%,該固定化酶常用的制備技術是熱處理法,將含葡萄糖異構酶的放線菌、芽孢桿菌或鏈霉菌等細胞用60-65℃熱處理15min,該酶就固定在菌體上,制成固定化酶。3、在油脂改性中的應用脂肪酶可以催化酯交換、酯轉移和水解等反應,所以在油脂工業(yè)中有廣泛應用,1,3一特異性脂肪酶可酶促酯交換反應,將棕櫚油改性為可可酯。Blooner等用脂肪酶將棕桐油轉化成代可可脂,Co-to等用表面活性劑處理固定化酶,使酶活性大幅度提高,并增加固定化酶的使用次數(shù)。4、在茶葉加工中的應用在茶葉中含有種類繁多的酶,如多酚氧化酶、過氧化酶、單寧酶、果膠酶等,其對茶葉的加工或深加工有重要的意義。多酚氧化酶是作為茶葉尤其是紅茶必不可少的一種酶,李榮林等人利用海藻酸鈉包埋交聯(lián)后其活力保持不變,而且熱穩(wěn)定性和對酸堿的適應性增強。單寧酶可以水解沒食子酸單寧中的酯鍵和縮酚酸鍵,將單寧酶應用于茶飲料中可改善茶飲料的品質。Lauren報道用固定化的單寧酶處理紅茶,提高茶湯中可溶性鐵和鈣的含量。若在綠茶加工中使用單寧酶,可以部分消除夏秋茶的苦澀味道,提高茶飲料品質。5、速溶茶生產(chǎn)中的應用在速溶茶的生產(chǎn)過程中,沒食子酸酯的脫棓?；且粋€極為重要的技術環(huán)節(jié),尤其是生產(chǎn)冰茶時。茶中的咖啡因與多酚物質一起形成不溶性絡合物,即所謂的“茶冰激淋”,這實際上是由于氫鍵的存在的緣故。去除棓酸基,可以使其溶解性能增加。因此,將發(fā)酵液通過固定化單寧酶反應器,使速溶茶的生產(chǎn)更為簡單,產(chǎn)品速溶性更高。6、啤酒澄清中的應用啤酒以其清晰度高、泡沫適中、營養(yǎng)豐富和口感好成為人們的最佳選擇。但是,由于啤酒中含有一定量的蛋白質,它與游離于啤酒中的多酚、單寧等結合產(chǎn)生不溶性膠體或沉淀,造成啤酒混濁,從而嚴重影響了啤酒的品質。1、溫燕梅等采用吸附—交聯(lián)法,使胰蛋白酶先吸附于磁性膠體粒子表面,后用戊二醛雙功能試劑交聯(lián),形成“酶網(wǎng)”裹著載體形成固定化酶,該磁性酶對啤酒澄清防止冷渾濁有明顯效果。應用2、趙炳超等在戊二醛做交聯(lián)劑的條件下,以介孔分子篩MCm

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48作載體固定化木瓜蛋白酶,所得固定化酶的熱穩(wěn)定性有了顯著提高,固定化酶的pH值穩(wěn)定性和儲藏穩(wěn)定性也有了明顯改善。應用7、固定化酶在柑橘汁加工中的應用柑桔加工產(chǎn)品出現(xiàn)過度苦味是柑桔加工業(yè)中較重要的問題,苦味物質主要由2類物質組成:一類為檸檬苦素的二萜烯二內酯化合物;另一類為果實中多種黃酮苷,其中柚皮苷為葡萄柚和苦橙等柑桔類果汁中的主要黃酮苷,柚皮苷的苦味與鼠李糖和葡萄糖連接鍵的分子構象有關。工廠生產(chǎn)中常采用固定化柚皮苷酶減少柑桔類果汁中的柚皮苷含量。Manjo’n等使用空心玻璃床作為載體,分別使用DEAE-Sephadex(二乙氨乙基-交聯(lián)葡聚糖),單寧1一2一氨基乙基纖維作為載體。Puri等使用海藻糖,Soures等使用醋酸纖維和三醋酸纖維制成膜固定酶。其試驗結果都表明用固定化酶處理后的果汁苦味明顯降低。8、煙葉加工中的應用原因：在烤煙初烤和復烤后尚殘留淀粉,淀粉在燃吸時影響燃燒速度和燃燒完全性,并產(chǎn)生糊焦氣味,影響吸食品質。解決方法：加酶處理能加速淀粉水解,能將直鏈淀粉迅速降解為糊精和麥芽糖等,糖化酶能將直鏈淀粉和支鏈淀粉降解為葡萄糖。固定化：劉謀盛等將固定化α-2淀粉酶和糖化酶制成乳狀液,用以降低低檔次煙葉中淀粉的含量。由于酶被水溶性載體所形成的保護層包膜,避免了與空氣直接接觸,其活力得以提高,即強化了發(fā)酵條件,從而提高了卷煙的抽吸品質。9、生產(chǎn)L-氨基酸和L-蘋果酸中的應用天冬氨酸酶富馬酸酶這兩種酶都是胞內酶,當對細胞進行固定化處理時,酶的穩(wěn)定性得到提高。一個10m3的固定化細胞柱每月可生產(chǎn)數(shù)噸L一天門冬氨酸和L一蘋果酸。＋10、在食品檢測以及傳感器中的應用生物傳感器生物傳感器的核心元件就是其分子識別元件,即由生物活性物質經(jīng)固定化后形成的敏感膜。將固定化酶應用于組裝生物傳感器的研究并應用于食品分析與檢測的發(fā)展也十分迅速。Kurube用單胺氧化酶膜和氧電極組成的酶傳感器測定了豬肉新鮮度,反應時間為4min。日本農林水產(chǎn)省研制出一種滋味傳感器,可品嘗肉湯風味,用于肉湯生產(chǎn)過程的質量控制。Fernando采用電導型生物傳感器檢查食品中有機農藥的污染。應用現(xiàn)狀與展望現(xiàn)狀：

固定化技術在食品工業(yè)中的應用還很多,還有很多固定化酶和固定化細胞處于中試階段,固定化原生質克服了固定化細胞的一些缺陷,但固定原生質體還處于研究之中,未用于生產(chǎn)。人們清楚地看到了固定化技術的一些優(yōu)點,雖然很多還處于研究和開發(fā)中,但已經(jīng)給人們指明發(fā)展方向。

展望：

隨著固定化技術的發(fā)展,將會有更多的固定化酶、細胞、原生質體應用于生產(chǎn)中,充分顯示出固定化技術的優(yōu)越性,開啟固定化技術的新局面。參考文獻[1]羅麗萍,熊紹員.固定化酶及其在食品工業(yè)中的應用[J].食品科技,2008,01