9001-62-1 / 脂肪酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用

脂肪酶（Lipase，甘油酯水解酶）隸屬于羧基酯水解酶類(lèi)，能夠逐步的將甘油三酯水解成甘油和脂肪酸。脂肪酶存在于含有脂肪的動(dòng)、植物和微生物（如霉菌、細(xì)菌等）組織中。包括磷酸酯酶、固醇酶和羧酸酯酶。脂肪酸廣泛的應(yīng)用于食品、藥品、皮革、日用化工等方面。

脂肪酶分子有其特殊的結(jié)構(gòu)，它的分子由親水、疏水兩部分組成，活性中心靠近分子疏水端。脂肪酶分子中都包括同源區(qū)段：His-X-Y-Gly-Z-Ser-W-Gly或Y-Gly-His-Ser-W-Gly（X、Y、W、Z是可變的氨基酸殘基）。

來(lái)源

脂肪酶廣泛的存在于動(dòng)植物和微生物中。植物中含脂肪酶較多的是油料作物的種子，如蓖麻籽、油菜籽，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)芽所必需的養(yǎng)料和能量；

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，用于補(bǔ)充胰脂肪酶對(duì)脂肪消化的不足，在肉食動(dòng)物的胃液中含有少量的丁酸甘油酯酶。在動(dòng)物體內(nèi)，各類(lèi)脂肪酶控制著消化、吸收、脂肪重建和脂蛋白代謝等過(guò)程；細(xì)菌、真菌和酵母中的脂肪酶含量更為豐富（Pandey等）。

由于微生物種類(lèi)多、繁殖快、易發(fā)生遺傳變異，具有比動(dòng)植物更廣的作用p H、作用溫度范圍以及底物專(zhuān)一性，且微生物來(lái)源的脂肪酶一般都是分泌性的胞外酶，主要的發(fā)酵微生物有黑曲霉，假絲酵母等等。

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，一般不同來(lái)源的脂肪酶特性也不一樣并且在理論研究方面也具有重要的意義。

分類(lèi)

按脂肪酶對(duì)底物的特異性可分為三類(lèi)：脂肪酸特異性、位置特異性和立體特異性。依據(jù)脂肪酶的來(lái)源不同，脂肪酶還可以分為動(dòng)物性脂肪酶、植物性脂肪酶和微生物性脂肪酶。不同來(lái)源的脂肪酶可以催化同一反應(yīng)，但反應(yīng)條件相同時(shí)，酶促反應(yīng)的速率、特異性等則不盡相同。

性質(zhì)

脂肪酶是一類(lèi)具有多種催化能力的酶，可以催化三酰甘油酯及其他一些水不溶性酯類(lèi)的水解、醇解、酯化、轉(zhuǎn)酯化及酯類(lèi)的逆向合成反應(yīng)，除此之外還表現(xiàn)出其他一些酶的活性，如磷脂酶、溶血磷脂酶、膽固醇酯酶、酰肽水解酶活性等（Hara；Schmid）。脂肪酶不同活性的發(fā)揮依賴(lài)于反應(yīng)體系的特點(diǎn)，如在油水界面促進(jìn)酯水解，而在有機(jī)相中可以酶促合成和酯交換。

脂肪酶的性質(zhì)研究主要包括最適溫度與pH、溫度與pH穩(wěn)定性、底物特異性等幾個(gè)方面。迄今，已分離、純化了大量的微生物脂肪酶，并研究了其性質(zhì)，它們?cè)诜肿恿?、最適pH、最適溫度、pH和熱穩(wěn)定性、等電點(diǎn)和其他生化性質(zhì)方面存在不同（Veeraragavan等）。總體而言，微生物脂肪酶具有比動(dòng)植物脂肪酶更廣的作用pH、作用溫度范圍，高穩(wěn)定性和活性，對(duì)底物有特異性（Schmid等；Kazlauskas等）。

脂肪酶的催化特性在于：在油水界面上其催化活力最大，早在1958年Sarda和Desnnelv 就發(fā)現(xiàn)了這一現(xiàn)象。溶于水的酶作用于不溶于水的底物，反應(yīng)是在2個(gè)彼此分離的完全不同的相的界面上進(jìn)行。這是脂肪酶區(qū)別于酯酶的一個(gè)特征。酯酶（E C3.1.1.1）作用的底物是水溶性的，并且其最適底物是由短鏈脂肪酸（≤C8）形成的酯。

脂肪酶是重要的工業(yè)酶制劑品種之一，可以催化解脂、酯交換、酯合成等反應(yīng)，廣泛應(yīng)用于油脂加工、食品、醫(yī)藥、日化等工業(yè)。不同來(lái)源的脂肪酶具有不同的催化特點(diǎn)和催化活力。其中用于有機(jī)相合成的具有轉(zhuǎn)酯化或酯化功能的脂肪酶的規(guī)?；a(chǎn)對(duì)于酶催化合成精細(xì)化學(xué)品和手性化合物有重要意義。

脂肪酶是一種特殊的酯鍵水解酶，它可作用于甘油三酯的酯鍵，使甘油三酯降解為甘油二酯、單甘油酯、甘油和脂肪酸。酶是一種活性蛋白質(zhì)。因此，一切對(duì)蛋白質(zhì)活性有影響的因素都影響酶的活性。酶與底物作用的活性，受溫度、pH值、酶液濃度、底物濃度、酶的激活劑或抑制劑等許多因素的影響。

脂肪酶在微生物中有廣泛的分布，其產(chǎn)生菌主要是霉菌和細(xì)菌。已經(jīng)公布的適用于甘油三酯加工的不同來(lái)源的脂肪酶有33種，其中18種來(lái)自霉菌，7種來(lái)自細(xì)菌。

脂肪酶可將甘油酯（油、脂）水解，在不同階段可釋放出脂肪酸、甘油二酯、甘油單酯及甘油。水解生成的脂肪酸，可以用標(biāo)準(zhǔn)的堿溶液滴定，以滴定值表示酶活力。

反應(yīng)式為：RCOOH+NaOH → RCOONa+H2O

脂肪酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用

脂肪酶作為一種多功能的酶在食品等產(chǎn)業(yè)有著很廣泛的應(yīng)用，但由于脂肪酶來(lái)源不同，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的多樣性、不穩(wěn)定性，使脂肪酶研究和應(yīng)用相對(duì)緩慢。固定化脂肪酶可重復(fù)利用，提高酶穩(wěn)定性，有利于降低生產(chǎn)成本。

1、脂肪酶在脂肪和油脂產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用：

脂肪和油脂是食品中重要的成分，其脂肪酸在甘油主鏈中的位置、脂肪酸的鏈長(zhǎng)以及不飽和程度等因素都會(huì)影響到甘油三酯的營(yíng)養(yǎng)、感官評(píng)價(jià)和物理性質(zhì)。脂肪酶可以通過(guò)改變脂肪酸的位置或者替換其中一個(gè)（或多個(gè)）脂肪酸來(lái)改良脂質(zhì)的性質(zhì)，這樣一來(lái)，一個(gè)相對(duì)廉價(jià)的利用價(jià)值不高的脂質(zhì)就可以轉(zhuǎn)變成高價(jià)值的脂肪。

低價(jià)值的脂肪也可以通過(guò)化學(xué)方法來(lái)轉(zhuǎn)變成更高利用價(jià)值的脂肪，但是這種方式處理出來(lái)的脂肪酶的酯交換作用來(lái)改變低價(jià)脂肪的性能，例如用棕櫚油來(lái)制造可可脂。棕櫚油中軟脂酸酯含量較高，熔點(diǎn)在23℃，常溫下呈液態(tài)，而可可脂含硬脂酸酯比較多，且熔點(diǎn)在37℃，可可脂在口中溶化會(huì)給人一種清涼爽滑的感覺(jué)。

脂肪酶在有機(jī)溶液中的催化酯交換作用還有很多應(yīng)用：嬰兒配方奶粉中的模擬母乳脂肪，生產(chǎn)一些重要的多不飽和脂肪酸，低貨高熱量脂類(lèi)，用菜油生產(chǎn)生物柴油。另外脂肪酶也用于玉米油、葵花油、花生油、橄欖油和大豆油的生產(chǎn)。

應(yīng)用脂肪酶在脂肪和油脂產(chǎn)業(yè)有如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：需要的溫度不要太高，一方面減少了礦物燃料的消耗從而降低了成本，另一方面，因?yàn)闇囟鹊?，不飽和脂肪酸的熱降解也?huì)減少，這樣純天然的脂肪酸不需要蒸餾就可以獲得，不飽和脂肪酸的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值很高，多不飽和脂肪酸可以保護(hù)生產(chǎn)過(guò)程中的單甘脂和雙甘脂，雙甘脂是新型烹飪油中的主要成分，這樣的油脂可以減緩血液中甘油三酯的增長(zhǎng)從而可以控制人體脂肪的堆積和高膽固醇。

2、脂肪酶在食品風(fēng)味改善和質(zhì)量改進(jìn)的應(yīng)用：

脂肪酶可以加入食品中通過(guò)合成短鏈脂肪酸酯、醇類(lèi)、丙酮、乙醛、二甲硫醚及低級(jí)脂肪酸等香氣成分來(lái)調(diào)整火增強(qiáng)食品香味。

如在奶酪生產(chǎn)中，脂肪酶將脂肪降解為游離脂肪酸，游離脂肪酸分解形成有揮發(fā)性的脂肪酸、異戊醛、二乙酰、3-羥基丁酮等呈味物質(zhì)，改善了奶酪風(fēng)味，并產(chǎn)生特殊香味。

脂肪酶還能催化脂肪釋放中鏈（C12、C14）脂肪酸產(chǎn)生爽滑甘。釋放出游離脂肪酸參與化學(xué)反應(yīng)，誘發(fā)合成乙酰乙酸、β-酮類(lèi)酸、甲基酮、香味酯和內(nèi)酯等香味成分。

在瘦肉的生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)添加脂肪酶來(lái)除去多余的脂肪；香腸生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)酵這一步脂肪酶也起著非常重要的作用，它決定了成熟過(guò)程中長(zhǎng)鏈脂肪酸的釋放；脂肪酶也被用于改進(jìn)大米的風(fēng)味，改良豆?jié){口感；改進(jìn)果酒的口味，提高果酒的發(fā)酵速度。

3、脂肪酶在面包、搞點(diǎn)、奶酪中的應(yīng)用：

脂肪酶被廣泛的應(yīng)用在乳品工業(yè)中，現(xiàn)在的應(yīng)用主要包括奶酪風(fēng)味的加強(qiáng)和成熟時(shí)間的提高，擬奶酪產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，還有乳脂和奶油的脂解作用。

乳脂經(jīng)脂肪酶作用產(chǎn)生游離脂肪酸可以應(yīng)該用在很多乳類(lèi)產(chǎn)品中，尤其是具有特殊風(fēng)味特征的軟奶酪。脂肪酶也應(yīng)用在咖啡伴侶中來(lái)增加奶油味。

在面包生產(chǎn)中，脂肪酶的使用可延長(zhǎng)貨架期，控制非酶褐變，增大面包的體積，改善面包的結(jié)構(gòu)。

4、脂肪酶茶葉加工過(guò)程中的應(yīng)用：

紅茶質(zhì)量的好壞很大程度上依賴(lài)于加工過(guò)程中的脫水、機(jī)械切割和發(fā)酵。在紅茶生產(chǎn)中膜脂的酶性變質(zhì)能產(chǎn)生特有的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，這更強(qiáng)調(diào)了脂質(zhì)對(duì)風(fēng)味形成的重要性。米赫根毛霉產(chǎn)生的脂肪酶可減少茶葉中的脂質(zhì)成分，增強(qiáng)多不飽和脂肪酸的濃度，從而保證了茶葉的風(fēng)味。