脂肪酶作用原理與應(yīng)用領(lǐng)域

脂肪酶作用原理與應(yīng)用領(lǐng)域第1頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六內(nèi)容脂肪酶類(lèi)型脂肪酶作用原理脂肪酶的應(yīng)用領(lǐng)域第2頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六脂肪酶（lipase）又稱(chēng)甘油酯水解酶，是指分解或合成高級(jí)脂肪段和丙三醇形成的甘油三酸酯酯鍵的酶。第3頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第4頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第5頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六脂肪酶是一類(lèi)特殊的酯鍵水解酶，只作用于異相系統(tǒng)，即只在油水界面上作用，而且只有在當(dāng)?shù)孜镆晕⒘?，小聚合分散狀態(tài)或呈乳化顆粒時(shí)，脂肪酶對(duì)底物水解才有顯著的催化作用。第6頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六脂肪酶基本組成單位僅為氨基酸，通常只有一條多肽鏈。它的催化活性僅僅決定于它的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。第7頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六脂肪酶的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)同源區(qū)段：His-x-y-Gly-Z-Ser-W-Gly或Y-Gly-His-Ser-W-Gly(X,Y,W,Z是可變的氨基酸殘疾）；活性中心是絲氨酸殘疾，正常情況下受1個(gè)a-螺旋蓋保護(hù)。第8頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第9頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六脂肪酶催化的反應(yīng)第10頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六脂肪酶的來(lái)源：脂肪酶廣泛存在于動(dòng)物植物和微生物中。植物中含脂肪酸較多的是油料作物的種子，當(dāng)油料種子發(fā)芽時(shí)，脂肪酶能與其他的酶協(xié)同發(fā)揮作用催化分解油脂類(lèi)物質(zhì)生成糖類(lèi)，提供種子生根發(fā)芽所必須的養(yǎng)料和能量；第11頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六動(dòng)物體內(nèi)含脂肪酶較多的是高等動(dòng)物的胰臟和脂肪組織，在腸液中含有少量的脂肪酶，在動(dòng)物體內(nèi)，各類(lèi)脂肪酶控制消化，吸收，脂肪重建和蛋白質(zhì)代謝等過(guò)程；第12頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六細(xì)菌，真菌和酵母中的脂肪酶含量更為豐富。由于微生物種類(lèi)多，繁殖快，易發(fā)生遺傳變化，具有動(dòng)植物更廣的作用，且微生物來(lái)源的脂肪酶一般都是分泌性的胞外酶。第13頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六適合于工業(yè)化大生產(chǎn)和獲得高純度樣品，因此微生物脂肪酶是工業(yè)用脂肪酶的重要來(lái)源，并且在理論研究方面也具有重要的意義。第14頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六微生物脂肪酶：細(xì)菌28個(gè)屬放線菌4個(gè)屬酵母菌10個(gè)屬其他真菌23個(gè)屬一共65個(gè)屬的微生物生產(chǎn)脂肪酶第15頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六脂肪酶的生產(chǎn)方法第16頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六脂肪酶菌株的篩選篩選路線：采樣→富集培養(yǎng)→初篩→復(fù)篩→檢測(cè)酶活→鑒定菌種→保藏菌種初篩方法：可淘汰85%-90%不符合要求的微生物利用平皿的生化反應(yīng)進(jìn)行分離第17頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六RhodamineB平板篩選法篩選原理：只放在脂肪酶的催化作用下水解生成甘油和脂肪酸，脂肪酸能與RhodamineB的陽(yáng)離子發(fā)生作用，生成黃色的熒光物質(zhì)，所以用紫外燈的觀察，產(chǎn)脂肪酶的菌株周?chē)鷷?huì)出現(xiàn)熒光圈，依據(jù)熒光圈的大小進(jìn)行菌株的篩選。第18頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

第19頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六溴甲酚紫平板篩選法：篩選原理：溴甲酚紫作為一種顯色劑，其PH變色為5.2-6.8，在堿性條件下顯紫色，在酸性條件下鮮黃色，只放在脂肪酶的催化作用下生成的脂肪酸會(huì)使培養(yǎng)基的PH降低，產(chǎn)脂肪酶菌株的周?chē)鷷?huì)出現(xiàn)先黃色的透明圈，根據(jù)透明圈的有無(wú)和大小來(lái)篩選產(chǎn)脂肪酶的菌株，透明圈越大說(shuō)明產(chǎn)脂肪酶活力越強(qiáng)。第20頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六瓊脂塊培養(yǎng)法：將分離培養(yǎng)基用滅菌的打孔器制作成許多單個(gè)的直徑約0.6cm的小瓊脂塊，排放在干凈的培養(yǎng)皿內(nèi)，將套選的菌株接種在這些小瓊脂塊上培養(yǎng)，讓其充分生長(zhǎng)。第21頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六然后依次再將長(zhǎng)滿菌的小瓊脂塊放到酶活測(cè)定板上，28℃培養(yǎng)1-3d，觀察各菌落周?chē)椭馊Φ拇笮。饩酱?，酶活越?qiáng)，將水解圈大的菌株純化后保存在斜面培養(yǎng)基上。第22頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六復(fù)篩選方法——搖瓶培養(yǎng)種子培養(yǎng)基→發(fā)酵培養(yǎng)基→收集菌體和上清液，分別測(cè)酶活。酶活的測(cè)定：在給定的時(shí)間內(nèi)，脂肪酶酶活大小與其催化水解生成的脂肪酸的量成正比。脂肪酶酶活的測(cè)定方法很所，根據(jù)原理不同，其中酸堿滴定法和分光光度法最為常用，常用的分光光度法有銅皂顯色法和對(duì)硝基苯酯法。第23頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六測(cè)定脂肪酶酶活常用方法的比較第24頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第25頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六脂肪酶的特性，結(jié)構(gòu)和催化作用原理脂肪酶的M脂肪酶的M因其來(lái)源不同而差異很大，不同來(lái)源的脂肪酶，其氨基酸組成數(shù)目從270-641不等，其M從29-100kD變化。第26頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六脂肪酶的最適溫度和最適PH脂肪酶的最適溫度一般在30-60℃之間，最適PH一般為6-10，不同來(lái)源的脂肪酶的最適合的溫度和最適合的PH差異也比較大。列入一株無(wú)花果假絲酵母的脂肪酶最適溫度為42℃，最適PH為8.0，一株青霉突變株的最適溫度為25℃，最適PH為10第27頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六脂肪酶的界面活化機(jī)理脂肪酶和酯酶都能催化酯的水解，但只有脂肪酶可以催化水不溶性酯的水解。脂肪酶和酯酶的最大差別在于他們與底物的作用形式不同。酯酶的活性隨著底物濃度的增加而增大，變現(xiàn)為依賴于底物濃度的正常Michaelis-Menten活性，而脂肪酶則表現(xiàn)出C形曲線，第28頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六在底物濃度處于溶解狀態(tài)下，脂肪酶幾乎沒(méi)有活性，只有當(dāng)?shù)孜餄舛戎饾u增加到超出其溶解度極限時(shí)，才表現(xiàn)出明顯增加的活性，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“界面活性”。第29頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六第30頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六脂肪酶的類(lèi)型和生理分布情況

大多數(shù)脂肪酶的行動(dòng)特定位置上的脂至底物（小腸）甘油骨干。列入，人體胰腺酶。只是主要的酶，能分解人體消化系統(tǒng)中的膳食脂肪。轉(zhuǎn)換成單甘酶和兩種脂肪酶的攝入由衷的甘油三脂基板。其他及中國(guó)類(lèi)型那個(gè)的脂肪酶的活性存在于自然中如磷脂和鞘磷脂，然而，這些通常是從傳統(tǒng)的脂肪酶分別對(duì)待。第31頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六在干按預(yù)案微生物分泌的一些脂肪酶的表達(dá)。尤其是白色念珠菌永遠(yuǎn)的大量不同的脂肪，這可能反映了廣泛的脂肪分解活性，這可能有助于人體組織的持久性拜念珠菌的毒理。第32頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六生理分布

脂肪酶在不同的生物過(guò)程，從日常飲食甘油三酯代謝的細(xì)胞信號(hào)不等和炎癥。因此，細(xì)胞內(nèi)某些酶的活動(dòng)只限于特定的車(chē)廂，而在細(xì)胞外空間的其他工作。

例如在溶酶體酶，這種酶是局限在一個(gè)叫做溶酶體細(xì)胞器。

第33頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六其他脂肪酶，胰脂肪酶，如被分泌到細(xì)胞外空間，他們?yōu)樘幚沓筛?jiǎn)單的形式，可以更容易吸收和運(yùn)輸整個(gè)身體的飲食血脂。第34頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六真菌和細(xì)菌分泌的脂肪酶，以促進(jìn)養(yǎng)分的吸收，從外部介質(zhì)（或病原微生物的例子，以促進(jìn)一個(gè)新的主機(jī)入侵）。一定黃蜂和蜜蜂毒液含有磷脂，加強(qiáng)“生物損傷和炎癥刺交付有效載荷”。

作為生物膜是活細(xì)胞的組成部分，主要是磷脂的組成，脂肪酶在細(xì)胞生物學(xué)中發(fā)揮的重要作用。

第35頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六球形馬拉色菌，木耳，被認(rèn)為是人類(lèi)頭皮屑的原因，使用脂肪油酸和增加皮膚細(xì)胞的生產(chǎn)分解成皮脂，導(dǎo)致頭皮屑。第36頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六人體消化系統(tǒng)的主要脂肪酶是人類(lèi)胰脂肪酶的胰脂肪酶相關(guān)蛋白，這是由胰腺分泌。人類(lèi)也有其他一些相關(guān)的酶，包括肝脂酶（HL），內(nèi)皮脂酶，脂蛋白脂酶。第37頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六脂肪酶的應(yīng)用領(lǐng)域脂肪酶在食品加工中的應(yīng)用脂肪酶在肉類(lèi)加工中已得到有效的利用，如魚(yú)肉加工中，脂肪酶參與生物酯解，除去魚(yú)肉的脂類(lèi)。近年，油脂改良技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)，最有價(jià)值的應(yīng)用是將棕櫚油轉(zhuǎn)化為類(lèi)可可脂。在非水相中用米赫毛霉(Mucormiehe)脂肪酶LipozymeIM催化，使硬脂酸甲酯與33～39℃熔點(diǎn)棕櫚油進(jìn)行酯交換，制取類(lèi)可可脂J。此外，脂肪酶在改變植物油物理性狀方面也有很大的潛力。第38頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六與化學(xué)合成的氫化油相比，脂肪酶具有催化酯交換改性油脂風(fēng)味好，異構(gòu)體少，不產(chǎn)生對(duì)人體有害的反式脂肪酸等優(yōu)點(diǎn)，可生產(chǎn)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的塑性脂肪。第39頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六食品加工：利用脂肪酶分解油脂釋放出的短鏈脂肪酸增加或改進(jìn)食品的風(fēng)味、香味與質(zhì)構(gòu)，生產(chǎn)代可可脂，這是脂肪酶最早、最廣泛的應(yīng)用。第40頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六脂肪酶在飼料中的應(yīng)用飼料資源不足一直是我國(guó)養(yǎng)殖業(yè)面臨的一個(gè)大問(wèn)題，在耕地和水資源嚴(yán)重緊缺的情況下，糧食產(chǎn)量已很難提高。我國(guó)動(dòng)物生產(chǎn)中飼料轉(zhuǎn)化率低，豬、雞、奶牛等的飼料轉(zhuǎn)化率均比國(guó)際先進(jìn)水平低0.3～0.6個(gè)百分點(diǎn)，使得飼料資源不足的問(wèn)題更加嚴(yán)峻。飼料用酶制劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用極大的緩解了飼料資源的不足。近年來(lái)，酶制劑一直是國(guó)內(nèi)外動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)研究的熱點(diǎn)之一，它們?cè)陲暳瞎I(yè)中的有效應(yīng)用使得飼料工業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)安全、高效、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展成為可能。第41頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六脂肪在畜禽體內(nèi)的作用主要是氧化供能，它含有的能量是碳水化合物的2.25倍，可滿足動(dòng)物體對(duì)較高能量濃度的要求；脂肪是脂溶性維生素和某些激素的溶劑，促進(jìn)對(duì)這些物質(zhì)的吸收和利用，同時(shí)為畜禽提供必需的不飽和脂肪酸，保證畜禽的健康生長(zhǎng)；第42頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六添加脂肪還可減少飼料加工過(guò)程中的粉塵，改善飼料外觀，在高溫條件下，還有利于提高能量攝入量，降低畜禽的體熱增耗，減緩熱應(yīng)激。此外，添加脂肪可有效地提高飼料的適口性。因此，在豬、雞和奶牛飼養(yǎng)中，在飼料中添加脂肪是比較普遍的。第43頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六脂肪酶在紡織物中的應(yīng)用織物表面脂質(zhì)影響織物的柔軟度、光亮度和著色與手感。傳統(tǒng)脂處理法是用化學(xué)品脫除，效果不理想，且污染環(huán)境，成本高。脂肪酶能將織物表面脂質(zhì)水解成易溶于水的脂肪酸，易于脫除。第44頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六研究了酶處理羊毛毯的防縮性能，比未處理的羊毛縮水性有明顯改善用脂肪酶和淀粉酶協(xié)同處理棉布纖維，棉布白度提高，染色瑕疵少，更柔軟、舒適。第45頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六脂肪酶的醫(yī)學(xué)應(yīng)用脂肪酶是一種重要的藥物靶或中間體標(biāo)記酶。作為診斷工具，脂肪酶可預(yù)測(cè)疾病。測(cè)定脂肪酶催化甘油三酸酯產(chǎn)生的甘油可間接獲得血清甘油三酸酯的含量，血清中脂肪酶還可用于檢測(cè)急性胰腺炎和胰腺損傷。

第46頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六制藥作為藥物，脂肪酶可以幫助消化、降低血脂、治療局部炎癥，還可以作為臨床診斷的工具。第47頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六制備化工產(chǎn)品和試劑利用脂肪酶催化的脂水解反應(yīng)、酯合成反應(yīng)或酯轉(zhuǎn)移反應(yīng)可以制備許多有重要價(jià)值的化工產(chǎn)品。另外，脂肪酶催化的酯交換反應(yīng)還被廣泛應(yīng)用于油脂改良以生產(chǎn)具有特殊結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的油脂。第48頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六造紙工業(yè)用脂肪酶輔以纖維素酶和木質(zhì)素酶處理紙漿可以防止樹(shù)脂在干燥轉(zhuǎn)鼓上的沉積，保持紙的產(chǎn)量和質(zhì)量，并減少處理樹(shù)紙化學(xué)品的用量。第49頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六工具酶利用某些微生物脂肪酶對(duì)酯鍵位置專(zhuān)一性及脂肪酸種類(lèi)專(zhuān)一性，可以分析脂類(lèi)(脂肪、油、磷脂)的組成和構(gòu)型。第50頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六

研究發(fā)現(xiàn)，從蠟蛀蟲(chóng)中提取的脂肪酶或酯酶，對(duì)分生桿菌屬結(jié)核桿菌H37Rv有殺滅作用。提取植物脂肪酶制成的藥物，可改善患者的消化吸收功能。美國(guó)俄勒岡州健康護(hù)理專(zhuān)業(yè)研究中心已有脂肪酶類(lèi)藥品上市，用于治療胃腸紊亂、消化不良等疾病。在手性藥物合成中，用脂肪酶制備單異構(gòu)體手性藥物可提高轉(zhuǎn)化率、減少環(huán)境污染。第51頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六脂肪酶在生物柴油中的應(yīng)用生物柴油是碳鏈長(zhǎng)度為16-19的脂肪酸和甲醇或乙醇形成的酯類(lèi)化合物的總稱(chēng)。近年，用脂肪酶催化合成生物柴油，代替石化能源成為研究熱點(diǎn)。第52頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六用物理吸附法將假絲酵母脂肪酶(Candidasp．99—125)固定于大孔樹(shù)脂，可催化大豆油制造生物柴油。研究表明，粗酶，樹(shù)脂重量比為1．92：1，水，油重量比為3：17，4O℃，pH7．4時(shí)，脂肪酶活性較高，轉(zhuǎn)化率97．3％。用固定化南極假絲酵母(c．a(chǎn)ntarctica)脂肪酶催化泔水油，可制造生物柴油。第53頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六脂肪酶在生物傳感器中的應(yīng)用用脂肪酶的催化特性研制生物傳感器逐漸受到關(guān)注。固定在pH或氧化電極的脂肪酶聯(lián)合葡萄糖氧化酶可作為脂質(zhì)生物傳感器，測(cè)定甘油三酯、血膽固醇含量。第54頁(yè)，共65頁(yè)，2023年，2月20日，星期六前景與展望

脂肪酶來(lái)源不同，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的多樣性、不穩(wěn)定性，使脂肪酶研究進(jìn)展較慢。固定化脂肪酶可重復(fù)利用，提高酶穩(wěn)定性、有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。目前，脂肪酶固定化因其經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)可靠性，離產(chǎn)業(yè)化還有相