固定化酶-食品创新

汇报人：总述固定化酶技术是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、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。具体应用1、在生产低乳糖牛乳中的应用“乳糖不耐症”牛奶中含有4.5%的乳糖,有些人体内缺乏乳糖酶,因而在饮用牛奶后常发生腹泻、腹胀等;另外,由于乳糖难溶于水,常在炼乳、冰激淋中呈沙样结晶析出,影响风味。

目前，国外已使用固定化黑曲霉乳糖酶处理牛奶，生产脱乳糖牛奶。酶的固定化流程经酸碱交替处理的D151树脂25℃

，24小时后加入4﹪戊二醛，30℃下交联6h加入PH4.0,3M醋酸缓冲液稀释的酶液得到的酶经蒸馏水洗涤后即可使用2、在生产高果糖浆中的应用

固定化葡萄糖异构酶是世界上生产规模最大的一种固定化酶,它可以用来催化玉米糖浆和淀粉生产高甜度的高果糖糖浆。由此可得到含果糖55%的高果糖浆,当与蔗糖同等甜度时,其价格要低10%20%,该固定化酶常用的制备技术是热处理法,将含葡萄糖异构酶的放线菌、芽孢杆菌或链霉菌等细胞用60-65℃热处理15min,该酶就固定在菌体上,制成固定化酶。3、在油脂改性中的应用脂肪酶可以催化酯交换、酯转移和水解等反应,所以在油脂工业中有广泛应用,1,3一特异性脂肪酶可酶促酯交换反应,将棕榈油改性为可可酯。Blooner等用脂肪酶将棕桐油转化成代可可脂,Co-to等用表面活性剂处理固定化酶,使酶活性大幅度提高,并增加固定化酶的使用次数。4、在茶叶加工中的应用在茶叶中含有种类繁多的酶,如多酚氧化酶、过氧化酶、单宁酶、果胶酶等,其对茶叶的加工或深加工有重要的意义。多酚氧化酶是作为茶叶尤其是红茶必不可少的一种酶,李荣林等人利用海藻酸钠包埋交联后其活力保持不变,而且热稳定性和对酸碱的适应性增强。单宁酶可以水解没食子酸单宁中的酯键和缩酚酸键,将单宁酶应用于茶饮料中可改善茶饮料的品质。Lauren报道用固定化的单宁酶处理红茶,提高茶汤中可溶性铁和钙的含量。若在绿茶加工中使用单宁酶,可以部分消除夏秋茶的苦涩味道,提高茶饮料品质。5、速溶茶生产中的应用在速溶茶的生产过程中,没食子酸酯的脱棓酰化是一个极为重要的技术环节,尤其是生产冰茶时。茶中的咖啡因与多酚物质一起形成不溶性络合物,即所谓的“茶冰激淋”,这实际上是由于氢键的存在的缘故。去除棓酸基,可以使其溶解性能增加。因此,将发酵液通过固定化单宁酶反应器,使速溶茶的生产更为简单,产品速溶性更高。6、啤酒澄清中的应用啤酒以其清晰度高、泡沫适中、营养丰富和口感好成为人们的最佳选择。但是,由于啤酒中含有一定量的蛋白质,它与游离于啤酒中的多酚、单宁等结合产生不溶性胶体或沉淀,造成啤酒混浊,从而严重影响了啤酒的品质。1、温燕梅等采用吸附—交联法,使胰蛋白酶先吸附于磁性胶体粒子表面,后用戊二醛双功能试剂交联,形成“酶网”裹着载体形成固定化酶,该磁性酶对啤酒澄清防止冷浑浊有明显效果。应用2、赵炳超等在戊二醛做交联剂的条件下,以介孔分子筛MCm

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48作载体固定化木瓜蛋白酶,所得固定化酶的热稳定性有了显著提高,固定化酶的pH值稳定性和储藏稳定性也有了明显改善。应用7、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;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。工厂生产中常采用固定化柚皮苷酶减少柑桔类果汁中的柚皮苷含量。Manjo’n等使用空心玻璃床作为载体,分别使用DEAE-Sephadex(二乙氨乙基-交联葡聚糖),单宁1一2一氨基乙基纤维作为载体。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。8、烟叶加工中的应用原因：在烤烟初烤和复烤后尚残留淀粉,淀粉在燃吸时影响燃烧速度和燃烧完全性,并产生糊焦气味,影响吸食品质。解决方法：加酶处理能加速淀粉水解,能将直链淀粉迅速降解为糊精和麦芽糖等,糖化酶能将直链淀粉和支链淀粉降解为葡萄糖。固定化：刘谋盛等将固定化α-2淀粉酶和糖化酶制成乳状液,用以降低低档次烟叶中淀粉的含量。由于酶被水溶性载体所形成的保护层包膜,避免了与空气直接接触,其活力得以提高,即强化了发酵条件,从而提高了卷烟的抽吸品质。9、生产L-氨基酸和L-苹果酸中的应用天冬氨酸酶富马酸酶这两种酶都是胞内酶,当对细胞进行固定化处理时,酶的稳定性得到提高。一个10m³的固定化细胞柱每月可生产数吨L一天门冬氨酸和L一苹果酸。＋10、在食品检测以及传感器中的应用生物传感器生物传感器的核心元件就是其分子识别元件,即由生物活性物质经固定化后形成的敏感膜。将固定化酶应用于组装生物传感器的研究并应用于食品分析与检测的发展也十分迅速。Kurube用单胺氧化酶膜和氧电极组成的酶传感器测定了猪肉新鲜度,反应时间为4min。日本农林水产省研制出一种滋味传感器,可品尝肉汤风味,用于肉汤生产过程的质量控制。Fernando采用电导型生物传感器检查食品中有机农药的污染。应用现状与展望现状：

固定化技术在食品工业中的应用还很多,还有很多固定化酶和固定化细胞处于中试阶段,固定化原生质克服了固定化细胞的一些缺陷,但固定原生质体还处于研究之中,未用于生产。人们清楚地看到了固定化技术的一些优点,虽然很多还处于研究和开发中,但已经给人们指明发展方向。

展望：

随着固定化技术的发展,将会有更多的固定化酶、细胞、原生质体应用于生产中,充分显示出固定化技术的优越性,开启固定化技术的新局面。参考文献[1]罗丽萍,熊绍员.固定化酶及其在食品工业中的应用[J].食品科技,2008,01