谈固定化酶及其在食品工业中的应用

摘要：固定化酶是酶工程的核心技术之一,有利于实验酶的重复使用及产物与酶的分离,将酶工程提高到一个新的水平,极大地促进了酶工程的研究与应用,并广泛应用于各个领域。综述了固定化酶的制备方法,总结了其在食品工业中的应用,并对其的发展进行了展望。

关键词：固定化酶;食品工业;应用
　　
　　固定化酶技术是20世纪60年代发展起来的一项生物工程技术。酶的固定化(immobilization of enzymes)是用固体材料将酶束缚或限制于一定区域内,进行特有的催化反应,并可回收及重复利用的技术[1]。固定化酶的研究不仅在化学生物学、生物工程医学及生命科学等领域异常活跃,而且因为其节省能源与资源、减少污染的生态环境效应而符合可持续发展的战略要求[2]。
　　1固定化酶的定义与特点
　　固定化酶技术是将酶用人工方法固定在特定载体上,进行催化、生产,因而固定化酶一般可以被认为是不溶性酶。与水溶性酶相比,其优点如下:易于将固定化酶与底物、产物分高,便于后续的分离和纯化;可以在较长时间内连续生产;酶的稳定性和最适温度提高;酶反应条件容易控制;可以增加产物的收率,提高产物质量;酶的使用效率高,使用成本低;适于产业化、连续化、自动化生产。与此同时,由于酶的分离、固定化处理等原因,固定化酶也具有一些难以避免的缺点:在固定化过程中,酶活力会损失;生产成本提高,工厂初期投资大;只能用于水溶性底物,适合于小分子;不适宜于多酶反应,还需要需要辅助因子的协助才可以有效反应[3-4]。
　　2固定化酶的方法 中国大学排名
　　酶的固定方法主要有吸附法、包埋法、共价键合法和一些其他方法,针对不同的酶、不同的载体,需要采用不同的方法,有时还需要将几种方法联合使用。
　　2.1吸附法
　　吸附法是通过非特异性物理吸附法或生物物质的特异吸附作用将酶吸附在炭、有机聚合物、玻璃、无机盐、金属氧化物或硅胶等材料上。该方法又分为物理吸附法和离子吸附法。此法简便,且酶变性的可能性较小。但是在酶和载体结合具有弱键的本质,在使用过程中易解吸,又由于载体具有非特异性吸附剂的本质,因此可能同时吸附除酶以外的其他物质[4]。
　　2.2包埋法
　　包埋法是指酶或细胞包埋在各种多种载体(如聚丙烯酰胺凝胶、矽酸盐凝胶、藻酸盐、角叉菜聚糖等)中发生聚合、沉淀或凝胶化使之固定的方法。主要分为凝胶包埋法和微胶囊包埋法,该方法操作简单,酶活回收率较高,但发生化学反应时,酶易失活,适用于小分子底物和产物的酶。
　　2.3结合法
　　结合法指选择适宜的载体,使之通过共价键或离子键与酶结合在一起的固定方法。包括离子键结合法和共价键结合法。离子键结合法操作简单,条件温和,酶活性损失少,但酶与载体结合力弱,酶易脱落,这也是最常用的方法之一。共价键结合法研究较为成熟,酶与载体结合牢固,一般不轻易脱落,但反应条件较剧烈,会引起酶蛋白空间构象的变化,破坏酶的活性部位。
　　2.4交联法
　　交联法是用双功能试剂或多功能试剂进行酶分子之间的交联,是酶分子和双功能试剂或多功能试剂之间形成共价键,得到三向德交联网状结构,除了酶分子之间发生交联外,还存在一定的分子内交联。根据使用条件和添加材料的不同,还能够产生不同物理性质的固定化酶。此法反应条件较剧烈,酶活回收率很低,故不常用。一般将吸附法和交联法2种方法结合起来使用。 （科教论文网 lw.nSeAc.com编辑发布）
　　3固定化酶在食品工业上的应用
　　3.1固定化酶在柑橘汁加工中的应用
　　柑桔加工产品出现过度苦味是柑桔加工业中较重要的问题,苦味物质主要由2类物质组成:一类为柠檬苦素的二萜烯二内酯化合物(A和D环);另一类为果实中多种黄酮苷,其中柚皮苷为葡萄柚和苦橙等柑桔类果汁中的主要黄酮苷,柚皮苷的苦味与鼠李糖和葡萄糖连接键的分子构象有关[5]。主要是利用不同的酶分别作用于柠檬苦素和柚皮苷生成不含苦味的物质。Manjon等使用空心玻璃床作为载体,分别使DEAE-Sephadex和单宁-氨基乙基纤维(tanninamino ethy1 cellulose)作为载体;Puri等使用海藻糖;Soures等使用醋酸纤维和三醋酸纤维制成膜固定酶,其试验结果都表明用固定化酶处理后的果汁苦味明显降低。