9001-62-1 / 固定化脂肪酶在食品中的應用

酶是一類具有高效性、專一性等特點的生物催化劑。酶可以在生物體內和體外進行生物轉化，且具有優良的立體選擇性、區域選擇性以及化學選擇性。脂肪酶作為一種綠色的生物催化劑廣泛應用在化工、食品、醫藥、能源、環境等領域。

本文主要研究固定化脂肪酶在食品工業中的應用。

01.合成芳香化合物

帶有水果香味的短鏈酯作為芳香劑在食品工業中廣受歡迎，這些芳香化合物可通過化學合成或從天然來源獲得。

風味化合物通常是短鏈脂肪酸和醇類，如類似菠蘿或蘋果口味的丁酸甲酯、丁酸丁酯、異丁酸異戊酯、類似菠蘿或草莓口味的丁酸乙酯、類 似香蕉口味的乙酸異戊酯/丁酸異戊酯。

固定化脂肪酶在溫和的條件下催化合成天然香料，而且其比化學合成更安全可靠，從而在芳香化合物的合成方面表現出廣泛的應用前景。

Garlapati 等研究了固定化米根霉 NRRL3562 脂肪酶在無溶劑條件下催化酯化合成丁酸甲酯和乙酸辛酯。考察了醇摩爾比、反應時間、溫度等不同的酯化反應參數對摩爾轉化率（%）的影響。結果表明，固定化酶對丁酸甲酯和乙酸辛酯的相對活性保持在95%以上，分別達到5次和6 次，脂肪酶活性較高。

Ghamgui等用非商品化的模擬葡萄球菌固定化脂肪酶在純底物條件下催化乙酸和異戊醇的酯化反應合成乙酸異戊酯（香蕉味），考察了脂肪酶用量、乙酸與異戊醇的摩爾比等反應參數對反應的影響。結果表明，乙酸和異戊醇在8h內轉化率可達64%。固定化酶制劑經4次循環使用后，固定化酶活性未見明顯下降，固定化酶穩定性和活性都較高。

Matte等將羊毛熱霉菌脂肪酶（TLL）固定在天然和改性的 Immobead 150上，通過使用乙二胺進行多點共價連接來合成丁酸丁酯和丁酸異戊酯。結果表明，天然Immobead 150（EMULTI）上的多點共價固定化脂肪酶在70℃下的半衰期為5.32 h，比其TLL溶液的穩定性高約30倍，在丙酮、正己烷和異辛烷中表現出很高的穩定性。酯化反應在24h內酯化率可達60%以上，在所有固定化方法中，EMULI的熱穩定性、溶劑穩定性和離子液體穩定性都表現最好。

02.油脂改性加工

固定化脂肪酶在油脂工業中有著廣闊的應用前景。主要用于油脂加工，油脂改性在食品加工過程中是非常關鍵的環節。

固定化脂肪酶優于游離酶，因為固定化可以提高酶的穩定性和活性。在固定化形式中，酶可以重復使用。固定化方法大多采用非共價相互作用。

天然油脂由于支鏈較長、脂肪酸的飽和度不同的弊端，導致穩定性較差，利用脂肪酶的位置特異性和脂肪酸特異性，可以作為生物催化劑對油脂進行改性。

經過脂肪酶改性的油脂，具有更高的營養價值、穩定性和品質，在食品加工領域具有較大的市場潛力。

Paula等將商業非區域選擇性假絲酵母脂肪酶（Novozym 435）和1,3-區域選擇性米根霉脂肪酶固定在有機無機聚硅氧烷-聚乙烯醇雜化基質中，作為反應器的生物催化劑，通過酶促酯交換反應來調整乳脂的物理性質，獲得了適合工業生產的健康的酯交換脂肪混合物。

Tecel?o等在60℃的無溶劑介質中，將三棕櫚素與油酸或ω-3多不飽和脂肪酸在酶催化酸解條件下合成人乳脂肪（HMFs），對4種固定化脂肪酶Lipozyme RM IM、Theromyces Lanuginosa脂肪酶、Lipozyme TLIM 和 Novozym 435 進行了測試，結果表明，生物催化劑的活性和操作穩定性取決于所使用的?；w。

03.提高食品添加劑脂溶性

在食品工業中異抗壞血酸被作為抗氧化劑廣泛應用，但是由于其親水性較高，很難應用在脂類食品中。

利用固定化脂肪酶催化抗壞血酸轉化為抗壞血酸酯類物質，可以有效提高產物的親脂性，能更好地應用于脂類食品中。

Santibá?ez 等采用不同載體固定化斯氏假單胞菌脂肪酶TL，在有機介質中以棕櫚酸和抗壞血酸為原料，酶法酯化合成抗壞血酸棕櫚酸酯，與商業Novozym 435脂肪酶進行了性能比較。結果表明，假單胞菌脂肪酶 TL在55℃ 時轉化率達57%，高于商業Novozym 435脂肪酶在70 ℃的底物轉化率。

Sun 等通過固定化脂肪酶將異抗壞血酸轉化為D-異抗壞血酸棕櫚酸酯，改善了異抗壞血酸在有機介質中的油溶性，且轉化率較高，產率高達 95.32%。

湯魯宏等將庚烷和叔戊醇等多種反應媒體和數種脂肪酶對L-抗壞血酸棕櫚酸酯合成反應的影響進行了研究，結果表明，叔丁醇適用于酯合成反應，且 Novozym 435 脂肪酶具有良好的催化活性。

04.合成食品乳化劑糖酯

糖酯是一種非離子表面活性劑，其親水基團為糖基，疏水基團為脂肪酸，同時具有兩親性?？梢杂弥久冈趩我坏拿复俜磻襟E中合成，其基礎是盡可能使用可更新、廉價且容易獲得的原料，糖酯類食品乳化劑因其可被生物降解，對環境無毒無害，被廣泛應用于食品工業中。

Zaidan 等通過共價鍵和物理吸附將脂肪酶交聯到納米反應器（即NER-CRL），將皺紋假絲酵母（CRL）脂肪酶固定化在氨基活化的云母上，來催化合成乳糖酯。結果表明，NER-CRL和Amino-CRL 具有較高的操作穩定性，半衰期分別超過13和10次，比活力比游離酶分別提高了2.4和2.6倍。

Adnani 等模擬木糖醇和硬脂酸的脂肪催化酯化反應，將Novozym 435（大孔樹脂固定化南極假絲酵母脂肪酶）在正己烷中催化合成木糖醇脂肪酸酯。結果表明，脂肪酸酯實際收率為96.10%。

Kapoor 等以南極假絲酵母脂肪酶B（CALB）的交聯酶聚集體（CLEAS）為原料，在低水條件下催化甘油與棕櫚酸的酯化反應。結果表明，反應 24h，轉化率可達90.3%，其中單甘酯和雙甘酯的產率分別為87%和3.3%。

05.合成類可可脂

可可脂的熔點為37℃，具有入口即化的熔融特性，含有棕櫚酸和硬脂酸，是食品工業中加工巧克力的重要原料。

但是天然可可脂的產量較低且價格較為昂貴，因此固定化脂肪酶被用來催化油脂間酯交換生產可可脂替代品，在食品工業中應用較為廣泛。 Dutt等用從土壤中分離到的芽孢桿RK-3 菌株來生產1,3-區域特異性脂肪酶，以棕櫚油和硬脂酸甲酯為原料進行酯交換反應。結果表明，最終產物與CB類似，且在24 h內的轉化率為83.17%。

龔欣等研究了利用固定化脂肪酶 Lipozyme TLIM 催化制備低熱量烏桕類可可脂，發現在溫度為65 ℃、Aw為0.06、催化時間15.5 h時，交換率最高為34.9%，產物的SI值為0.55，熔點為37℃，研究表明可以利用烏桕脂制備低熱量的類可可脂。

胡芳等用脂肪酶Lipozyme TLIM來催化酯交換反應合成類可可脂，結果類可可脂得率高達85.586%，高級結構分析表明產物中甘油三酯的組成和結構與天然可可脂類似。

文章來源：路雪純，辛嘉英，張帥，王艷 ，夏春谷，脂肪酶固定化及其在食品領域中應用的研究進展。