微生物脂肪酶应用及研究进展
微生物发酵生产脂肪酶的研究进展
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一、什么是脂肪酶以及脂肪酶如何生产 (1)脂肪酶学名是三酰基甘油酰基水解酶,能够催化油脂 发生水解反应,生成脂肪酸和甘油等物质。脂肪酶是酶类的一 种,其本质是由氨基酸组成的蛋白质物质,由于脂肪酶有专一 性,所以只对一种脂肪起作用,不同结构的脂肪酶其可以发生 作用的油脂类物质也不同。脂肪酶最早于 1834年被发现,是 生物体内极其重要的代谢酶,是人体和生物体代谢过程中不可 缺少的酶类。有了脂肪酶,人体和生物体摄入的油脂类物质才 能被肠道 吸 收。随 着 时 代 的 发 展,脂 肪 酶 也 逐 渐 被 应 用 在 工 业上。 (2)通常情况下我们会利用的脂肪酶主要来源于微生物的 发酵。产脂肪酶的 菌 类 主 要 有 黑 曲 霉 菌、荧 光 假 单 胞 菌、白 地 霉无根根霉菌、毛霉圆柱假丝酵母菌、巢子须霉德氏根霉菌、多 球菌绵毛状腐质霉菌、圆弧青霉黏质色杆菌。而国内用于生产 提取脂肪酶的菌种以黑曲霉为主,采用液体深层发酵的方法。 脂肪酶发酵菌还用于工业生产,其产量和产酶质量必然是各大 生产厂家最关注的问题。因此科研人员采用诱变技术对脂肪 酶不断作用引起其基因突变并且一步一步进行筛选,最终得出 可以用于工业生产的高产菌株。高产菌株的产酶能力是一般 菌株的几十倍甚至上百倍。富集培养基用于增加所采集样本 中微生物的数量,以避免把某些微生物漏掉,所以通常用全营 养培养基。初筛培养基用于把不产目标产物的微生物去掉,把 产生目标产物的微生物挑选出来,所以一般要用目标产物的底 物作该类物质的唯一来源。例如,如果筛选产纤维素酶的微生 物,就在初筛时,用纤维素作唯一碳源;如果筛选产菊糖酶的微 生物,就用菊粉 为 唯 一 碳 源。这 样 一 来,不 能 产 生 目 标 产 物 的 微生物就无法生长,而能够生长的一定是能够产生目标产物的 微生物。复筛培养 基 的 作 用 是 挑 选 出 高 产 菌 株,有 时,还 附 带 确定初步的产物产生条件。仍以纤维素酶产生菌为例,培养基 用纤维素为唯一碳源,制平板,微生物生长后,看透明圈,直径 越大,产生的酶就越多(或酶活力越高)。挑选出高产菌株,用 液体培养,取样 测 酶 活 力,再 次 挑 选 出 高 产 菌 株。用 正 交 试 验 初步确定产酶条件。基本上一支菌种就这样筛选出来了。当 然,实际情况可能复杂得多,如筛选不到想要的微生物、产物存 在,但活性太低,没 有 实 用 价 值 等 等。反 正 若 是 想 得 到 一 支 好 的微生物菌种着实不易。 二、如何提高脂肪酶的产量 (1)我们都知道,脂肪酶是一种活性很大的物质,而其生物 分类属于蛋白质类有机物。因此,我们可以通过对比蛋白质类 似物质来发现如何提高脂肪酶的产量。通过研究发现脂肪酶 的活性主要是 受 到 脂 肪 酶 所 处 的 具 体 环 境 影 响,如 温 度 等 因 素,所以我们可以通过观察酶的所处的环境来确定脂肪酶的活 性是否受其影响。除此之外,在使用微生物生产脂肪酶的过程
脂肪酶及其产生菌的筛选与改良研究进展
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在脂肪酶催化过程 中,脂肪酶 的活性部位被一个螺 旋片段 ( 又称 “ 盖子” )所包住 。在底物存在的情况 下 ,酶的构象发生变化 , “ 盖子”打开 ,含有活性 部位的疏水部位就暴露 出来 。 “ 盖子 ”螺旋 的双亲 性会影响脂肪酶与底物在油 / 水界面的结合能力 ,其 双亲性 的减弱将导致脂 肪酶活性 的降低 , “ 盖子 ” 的外表面相对亲水 ,而其面 向催 化部位 的内表 面则 相对疏水 。由于脂肪酶与油 / 水界面的缔合作用 ,使 “ 盖子”张开 ,活性部位得 以暴露 ,这使得脂肪酶与 底物的结合能力增强 ,此时底物就容易进入疏水性 通道而与活J 陛部位结合 ,形成酶一底物复合物[ 4 1 。 1 脂肪酶来源 . 3 脂肪酶广泛存在于动植 物和微生物 中。植物 中 含脂肪酶较多的是油料作物种子[ 5 1 ,如蓖麻籽 、油菜 籽等 ;动物体 内含脂肪酶较多的是高等动物的胰脏 和脂肪组织 ,在肠液 中也含有少量 的脂肪酶 ,用于 补 充胰脂肪酶对脂 肪消化 的不足阎 ;微 生物 中的细 菌 、真菌和酵母菌脂肪酶含量最为丰 富1 7 1 。由于微生 物种类多 、繁殖快 、易发生遗传变异 ,具有 比动植 物更广的作用 p H值和温度范 围以及底物专一性 ,适 合 于工业化 生产脂肪酶和 获得高纯度样 品。 因此 ,
i d s ilu e . h sp p rma e u n u t a s s T i a e k sa s mmay o r vn c e nn fs an r d c n p s s a d r s  ̄1 rg e s r r i o i g s r e i g o t i sp o u ig l a e e e th p o r s . f mp r i n 3 Ke a d : l a e p o u i g s an ; s r e ig;i r v me t y w r s i s ; r d c n t i s c e n n p r mp o e n
脂肪酶综述
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脂肪酶综述摘要:脂肪酶是一类能够催化酯的水解反应以及在非水相体系中催化脂肪酸和醇类发生酯化反应的酶类。
随着酶学技术的快速发展,微生物脂肪酶也受到了越来越多的关注作为生物催化剂,脂肪酶一直以来都是生物技术领域中最重要的一类酶。
关键字:脂肪酶,酶活测定,非水相,食品工业应用。
简介:脂肪酶(三酰甘油酯水解酶,EC 3.1.1.3),是一类广泛存在于多种微生物中的生物催化剂。
脂肪酶最早被发现可追溯至1901年,其天然作用底物为三脂酰甘油酯,能够将酯键水解,释放甘油二酯甘油一酯甘油以及游离脂肪酸随着非水酶学的发展,研究者发现,脂肪酶在非水相中能够催化酯化。
酯交换以及转酯化反应,并且具有高度的选择性和专一性,已广泛应用于食品、医药、洗涤剂等行业。
特别是在食品行业中得到了大量的应用,并逐渐成为食品领域中应用最为广泛的酶类之一。
但是,由于目前脂肪酶相对于传统的化学催化剂的生产成本仍然偏高,这是制约脂肪酶工业化应用的主要问题,因此,在了解脂肪酶催化特性的基础上,通过筛选高产菌株,或者改变脂肪酶催化环境等方法提高脂肪酶的产率和利用率,降低利用脂肪酶进行工业化生产的成本是目前急需解决的主要问题。
1、脂肪酶的结构特点研究表明, 来源不同的脂肪酶,其氨基酸组成数目从270~ 641不等,其分子量为29 000~ 100 000。
迄今为止,人们已经对多种脂肪酶进行克隆和表达,并利用X -衍射等手段和定向修饰等技术测定了酶的氨基酸组成、晶体结构、等电点等参数, 确定了组成脂肪酶活性中心的三元组( triad)结构。
多数脂肪酶都是单链蛋白, 比如CCL( A) 含有534个氨基酸残基, 其组成3 个小的和11个大的β-折叠及10个α-螺旋。
其催化活性三元组由Ser-209、His-449和Glu341组成, Ser-209处于超二级结构折叠-螺旋[β-折叠( 202~208)-α -螺旋( 210~220) ]的转角处。
多数成熟的天然蛋白还含有糖类组分, 如CCL( A) 含有4. 2%葡萄糖、甘露糖和木糖等,所以实际测得的分子量比理论分子量偏大[157 223(理论) , 60 000(实测)]。
脂肪酶
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脂肪酶的应用进展综述09生物技术0902021040 陈莹莹摘要:脂肪酶被认为是工业中很重要的一利酶。
本文概述了当前研究中广泛使用的脂肪酶及其固定化产品的应用途径, 包括在食品加工、饲料、纺织、医药、生物柴油和传感器等领域中的应用。
脂肪酶应用的主要障碍是其成本高。
但技术进步尤其是基因技术的发展有望使成本降低, 脂肪酶在药物合成中的应用在本文中也作了展望。
关键词:脂肪酶;性质;生产;来源,应用脂肪酶(Triacylglycerol lipase E C3.1.1.3)是广泛存在的一种酶,在脂质代谢中发挥重要的作用。
在油水界面上,脂肪酶催化三酰甘油的酯键水解,释放更少酯键的甘油酯或甘油及脂肪酸。
脂肪酶反应条件温和,具有优良的立体选择性,并且不会造成环境污染,因此,在食品、皮革、医药、饲料和洗涤剂等许多工业领域中均有广泛的应用。
一、脂肪酶的来源脂肪酶广泛的存在于动植物和微生物中。
植物中含脂肪酶较多的是油料作物的种子,如蓖麻籽、油菜籽,当油料种子发芽时,脂肪酶能与其他的酶协同发挥作用催化分解油脂类物质生成糖类,提供种子生根发芽所必需的养料和能量;动物体内含脂肪酶较多的是高等动物的胰脏和脂肪组织,在肠液中含有少量的脂肪酶,用于补充胰脂肪酶对脂肪消化的不足,在肉食动物的胃液中含有少量的丁酸甘油酯酶。
在动物体内,各类脂肪酶控制着消化、吸收、脂肪重建和脂蛋白代谢等过程;细菌、真菌和酵母中的脂肪酶含量更为丰富(Pandey等)。
由于微生物种类多、繁殖快、易发生遗传变异,具有比动植物更广的作用p H、作用温度范围以及底物专一性,且微生物来源的脂肪酶一般都是分泌性的胞外酶,适合于工业化大生产和获得高纯度样品,因此微生物脂肪酶是工业用脂肪酶的重要来源,并且在理论研究方面也具有重要的意义。
二、脂肪酶的性质脂肪酶是一类具有多种催化能力的酶,可以催化三酰甘油酯及其他一些水不溶性酯类的水解、醇解、酯化、转酯化及酯类的逆向合成反应,除此之外还表现出其他一些酶的活性,如磷脂酶、溶血磷脂酶、胆固醇酯酶、酰肽水解酶活性等(Hara;Schmid)。
微生物发酵生产脂肪酶的研究进展
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微生物发酵生产脂肪酶的研究进展作者:李杨商谈来源:《科技风》2020年第08期摘;要:酶的开发和应用具有巨大市场前景。
一般情况下酶被利用在日常食品的发酵,以及洗涤剂、制药等新的领域的应用,同时因为酶的重要性脂肪酶也受到广泛关注。
市场对脂肪酶的需求不断增长,从而使对于生产脂肪酶的研究也在不断的提高,现在的市场上较多情况都是利用微生物的发酵来制造和生产脂肪酶。
但是由于目前商业化的脂肪酶成本相对较高,因此探索如何去提高脂肪酶的产量以及利用率是目前需要解决的问题。
我们通过研究发现传统的发酵培养技术降低了脂肪酶的生产成本,同时可以很好的提高生产脂肪酶的效率。
关键词:脂肪酶;微生物;发酵一、什么是脂肪酶以及脂肪酶如何生产(1)脂肪酶学名是三酰基甘油酰基水解酶,能够催化油脂发生水解反应,生成脂肪酸和甘油等物质。
脂肪酶是酶类的一种,其本质是由氨基酸组成的蛋白质物质,由于脂肪酶有专一性,所以只对一种脂肪起作用,不同结构的脂肪酶其可以发生作用的油脂类物质也不同。
脂肪酶最早于1834年被发现,是生物体内极其重要的代谢酶,是人体和生物体代谢过程中不可缺少的酶类。
有了脂肪酶,人体和生物体摄入的油脂类物质才能被肠道吸收。
随着时代的发展,脂肪酶也逐渐被应用在工业上。
(2)通常情况下我们会利用的脂肪酶主要来源于微生物的发酵。
产脂肪酶的菌类主要有黑曲霉菌、荧光假单胞菌、白地霉无根根霉菌、毛霉圆柱假丝酵母菌、巢子须霉德氏根霉菌、多球菌绵毛状腐质霉菌、圆弧青霉黏质色杆菌。
而国内用于生产提取脂肪酶的菌种以黑曲霉为主,采用液体深层发酵的方法。
脂肪酶发酵菌还用于工业生产,其产量和产酶质量必然是各大生产厂家最关注的问题。
因此科研人员采用诱变技术对脂肪酶不断作用引起其基因突变并且一步一步进行筛选,最终得出可以用于工业生产的高产菌株。
高产菌株的产酶能力是一般菌株的几十倍甚至上百倍。
富集培养基用于增加所采集样本中微生物的数量,以避免把某些微生物漏掉,所以通常用全营养培养基。
微生物发酵生产脂肪酶的研究进展
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微生物发酵生产脂肪酶的研究进展微生物发酵生产脂肪酶是一种重要的工业方法,用于生产脂肪酸和甘油等化学品。
在过去的几十年中,研究人员已经取得了一系列关于微生物发酵生产脂肪酶的重要进展。
本文将介绍一些最新的研究成果。
目前,最常用的微生物发酵生产脂肪酶的方法是使用真菌和细菌。
真菌主要包括浅拟青霉菌和乳酸菌,细菌主要包括大肠杆菌和枯草杆菌等。
这些微生物具有较高的脂肪酶活性和较好的产量。
通过应用发酵技术和优化培养条件,研究人员已经成功地实现了大规模的脂肪酶生产。
在微生物发酵过程中,培养条件是影响脂肪酶产量和活性的重要因素。
研究人员发现,温度、pH值、培养基成分和培养时间等因素对脂肪酶活性和产量有重要影响。
通过优化这些因素,可以显著提高脂肪酶的产量和活性。
还可以通过改变微生物菌株的基因组,进一步提高脂肪酶的产量和活性。
近年来,还出现了一些新的微生物发酵生产脂肪酶的方法。
研究人员发现一种新的产脂肪酶的微生物菌株,并通过改变其培养条件和基因组来提高脂肪酶的产量和活性。
一些研究还尝试利用遗传工程的方法,将脂肪酶的基因导入到其他微生物中,通过合成生物学方法来生产脂肪酶。
这些新的方法为微生物发酵生产脂肪酶提供了更多的选择。
微生物发酵生产脂肪酶还有一些其他的应用。
脂肪酶可以用于生产生物柴油,通过催化转化甘油中的脂肪酸酯成为生物柴油。
脂肪酶还可以用于食品工业中的食品加工,例如制作奶油和巧克力等产品。
微生物发酵生产脂肪酶不仅可以提高脂肪酶的产量和活性,还可以拓宽其应用领域。
脂肪酶作用原理与应用领域
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前景与展望
脂肪酶来源不同,导致结构和性质的多样性、 不稳定性,使脂肪酶研究进展较慢。固定化 脂肪酶可重复利用,提高酶稳定性、有利于 实现工业化生产,降低生产成本。目前,脂 肪酶固定化因其经济性和技术可靠性,离产 业化还有相当大的差距,需对脂肪酶载体、 固定化技术作深入研究。
今后,脂肪酶研究需生物遗传、生物化工、 仪器分析、食品工程等领域的研究人员通力 合作, 筛选新的工业脂肪酶菌株,以解决工 业生产和保护环境问题。 现在有很多商品化 的脂肪酶产品,多数是通过微生物发酵制得, 只有少数几种来源于动物的脂肪酶是通过从
动物体中提取的方法制备。
根据不同用途开发出不同特性的脂肪酶产品, 而这些已实现商品化生产的脂肪酶产品其pH 稳定性多在中性偏碱范围内,对酸的耐受性 较差(Claudia),而添加于饲料中的脂肪酶必 须要经过胃肠道的酸性条件及内源酶的水解 到达作用位点,并能够在作用位点的pH范围 内具有较高的活性,因此绝大多数已实现商
复筛选方法——摇瓶培养
种子培养基→发酵培养基→收集菌体和上清 液,分别测酶活。
酶活的测定:
在给定的时间内,脂肪酶酶活大小与其催化 水解生成的脂肪酸的量成正比。脂肪酶酶活 的测定方法很所,根据原理不同,其中酸碱 滴定法和分光光度法最为常用,常用的分光 光度法有铜皂显色法和对硝基苯酯法。源自测定脂肪酶酶活常用方法的比较
工具酶
利用某些微生物脂肪酶对酯键位置专一 性及脂肪酸种类专一性,可以分析脂类 (脂肪、油、磷脂)的组成和构型。
研究发现,从蜡蛀虫中提取的脂肪酶或酯酶, 对分生杆菌属结核杆菌H37Rv有杀灭作用。 提取植物脂肪酶制成的药物,可改善患者的 消化吸收功能。美国俄勒冈州健康护理专业 研究中心已有脂肪酶类药品上市,用于治疗 胃肠紊乱、消化不良等疾病。在手性药物合 成中,用脂肪酶制备单异构体手性药物可提
微生物酶制剂的研究与应用
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微生物酶制剂的研究与应用近年来,微生物酶制剂在农业、食品、医药等领域的应用越来越广泛。
微生物酶制剂是一种可以促进生物代谢反应的化学催化剂,具有高效、环境友好等优点,逐渐取代了传统的化学合成方法。
本文将介绍微生物酶制剂的研究与应用进展。
一、微生物酶制剂研究的进展微生物酶制剂的研究主要涉及到微生物菌株的筛选、酶的分离纯化、酶的性质研究和基因工程等技术领域。
1.微生物菌株的筛选微生物酶制剂的成功应用往往依赖于菌株的筛选。
传统的微生物菌株筛选通常采用培养基筛选、生理生化检测等方法。
但这些方法在筛选时间、效率等方面存在不足。
因此,近年来,研究者们开始采用分子生物学方法如PCR技术、微生态学方法如16S rRNA测序技术等快速准确地筛选出具有特定功能的微生物菌株。
2.酶的分离纯化酶的分离纯化需要克服酶的复杂性、低含量等难题。
目前,研究人员采用核酸技术、蛋白技术等方法对酶进行有效的提取、纯化等处理,实现酶的单一来源和纯度。
同时,酶的发酵分离、纳米孔技术等也成为了目前分离纯化酶的有效新方法。
3.酶的性质研究酶的性质研究是研究微生物酶制剂的关键。
研究人员通常借助各种化学物理手段,如核磁共振、质谱等技术,对酶的结构、功能、反应机制等进行深入研究。
4.基因工程技术基因工程技术是微生物酶制剂研究的新方向。
从目前的研究来看,经过基因工程技术改造的酶具有更好的催化效率和底物特异性,也更利于存储和转移。
二、微生物酶制剂在农业领域的应用微生物酶制剂在农业领域的应用主要体现在三个方面:微生物菌肥、微生物酶制剂、有机肥料。
1.微生物菌肥微生物菌肥作为一种新型的生物有机肥料已经被广泛应用于现代农业生产中。
通过对微生物菌株的选育和提取制作成菌肥,有效地弥补了化肥的缺陷,实现了作物的高效生长。
2.微生物酶制剂通过改变酶的特性和配方,微生物酶制剂能够满足农业生产中的不同需求。
例如:可以制成一种独特的水解蛋白酶,加入到动物饲料中,提高饲料的蛋白质转化率和营养价值。
脂肪酶的研究进展
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脂肪酶的研究进展摘要脂肪酶可以分解脂质及脂肪酸的类型广泛且具有重要的生物学功能,在近年来得到了广泛的研究。
本文综述了近年来进行脂肪酶研究的现状,主要关注于催化机理、特殊功能、调节机制、抗菌特性和生物特性等方面的发展与研究。
在催化机理方面,通过对脂肪酶的结构和功能进行研究,发现脂肪酶的活性中心由几个混合性结构单元组成,形成了一个动态活性中心。
在特殊功能方面,脂肪酶可以被用作调节人体内脂肪物质的转化,有助于改善人类的健康状况;另外,也可以用于药物合成,改善抗菌药物的特性;此外,还可以用于构建特异性的功能分子。
最后,介绍了近年来脂肪酶的表达和结构研究以及其在生物医学中的应用。
关键词:脂肪酶,催化机理,特殊功能,结构研究,生物医学应用IntroductionLipases are a type of enzyme that can hydrolyze lipids and fatty acids, and they are widely found in many organisms. They play an important role in many biological processes, such as the metabolism of lipids, the catalysis of reactions involving lipids, and the signal transduction of hormones and nutrients in the body. Thus, lipases are important in many aspects of molecular biology, biochemistry and genetics. In recent years, many studies on lipases have been conducted, and a variety of findings have been reported. This paper reviews the recent progress in lipase research, with a focus on the catalyticmechanism, special functions, regulatory mechanisms, antibacterial properties and biological properties.Catalytic mechanismSpecial functions。
微生物发酵生产脂肪酶的研究进展
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微生物发酵生产脂肪酶的研究进展脂肪酶是一种通过加速脂肪的加水分解而使其水解成胆固醇、甘油、游离脂肪酸等组分的生物催化剂。
脂肪酶已经广泛应用于食品、乳制品、制药、皮革等行业,因此其生产研究具有重要意义。
微生物发酵是目前最主要的脂肪酶生产方法之一,本文详细介绍了微生物发酵生产脂肪酶的研究进展。
1. 常用微生物种类微生物发酵生产脂肪酶常用的微生物种类有真菌、细菌、放线菌、酵母等。
其中最常用的微生物是霉菌和细菌。
霉菌对不同类型的底物都具有良好的酶活性,但是其生长速度较慢,反应时间长。
细菌则生长速度快,能够迅速产生大量的酶,但是它们的适应能力较差。
2. 脂肪酶生产工艺流程微生物发酵法生产脂肪酶的具体工艺流程大致分为以下几个步骤。
(1)培养基的制备:首先需要制备含有所需营养物质的培养基。
一般来说,优质的培养基含有碳源、氮源、微量元素、维生素等。
(2)微生物的接种:将所选的微生物菌株接种到培养基中,并进行预培养。
(3)发酵过程中的条件调控:这一步的关键在于对发酵过程的控制,包括温度、pH 值、培养时间等因素。
(4)分离纯化:分离、纯化和测量酶的本质是为了得到高纯度、活性较高的脂肪酶产品。
3. 研究进展(1)发酵条件的优化脂肪酶活性的提高对生产工艺的产率和经济效益都有着重要的意义。
为此,研究者通过对发酵温度、pH值、氮源等条件进行优化,成功提高了脂肪酶的产量和酶活。
例如,Jamil Khaskheli等发现,酵母菌Candida rugosa生产脂肪酶的酶活性受到温度影响较大,并在32℃的条件下达到最大值。
(2)遗传工程改造遗传工程技术在脂肪酶生产领域也已经得到广泛应用。
相关研究表明,基于DNA重组技术可以对脂肪酶的生产菌株进行改造,提高酶的稳定性和催化效率。
例如,一项由瑞典Karolinska Institute的研究人员完成的研究表明,通过在大肠杆菌中表达脂肪酶基因,可以显著提高脂肪酶的产量和催化效率。
(3)新型菌株的筛选与发现是时候采用新型菌株用于脂肪酶生产。
微生物酯酶的研究进展
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0 引 言
酯 酶 (E trss E . . . seae , C 3 1 1 X)是一 种催化 酯键水 解和 合成 的酶 的总称 , 水解 时催化 酯键 产生 甘油 和脂 肪 酸 ; 成 时 , 酸的羧 基与醇 的羟基 脱水 缩合 , 合 把 产物 为酯类 及 其他 香 味物 质. 它广 泛 存在 于 动 物 、 植物 和微 生 物 中. 动物胰 脏酯 酶和 微生物 酯酶是 酯 酶的主要 来 源. 8 4 E el 在 兔胰 脏 中首 次发 现脂 肪酶 , 生物 1 3 年 br e 微 酯 酶则 以 1 3 9 5年 Ki h发现产 脂肪 酶 的草酸青 霉 ( e iiim ai m) r s P nc l l u 0x l u 为最 早 . c 由于微 生 物 资 源丰 富 , 同
因 此 微 生 物 酯 酶 成 为 研 究 热 点 . 组 成 及 来 源 、 酯 酶 微 生 物 的 筛 选 、 生 物 酯 酶 的 基 因 克 隆 以 及 从 产 微
微 生物 酯酶 的应 用等几 方 面对微 生物 酯酶进行 综述 , 生物 酯 酶 已经 在食 品 加 工 、 细 化 工 、 微 精 手性
化 合物拆 分 、 环境 治理 中有所应 用 , 着研 究的 深入 , 酶 的工业 化 生产 及 其在 各 领域 的应 用将 会 随 酯
逐 步 实现.
关 键 词 : 生 物 酯 酶 ; 用 ; 性 拆 分 微 应 手
中图 分 类 号 : 5 6 文 献 标识 码 : Q 5 A 文章 编号 :0 5 3 9 ( 0 2 0 — 0 6 0 2 9— 7 8 2 1 )3 0 6— 6
通讯作者 : 李荷 , , 女 黑龙 江绥 化人 , 东药 学院基础 学院生化 与 分子 生物 系教授 , 生物 学博士 , 生 物与 生化 药 学硕士 生导 师. 广 微 微
微生物发酵生产脂肪酶的研究进展
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微生物发酵生产脂肪酶的研究进展脂肪酶是一种催化脂肪水解的酶,在食品、医药、洗涤等行业具有广泛的应用。
微生物发酵生产脂肪酶是一种可持续、高效、环保的生产方法,近年来受到越来越多的关注。
本文将对微生物发酵生产脂肪酶的研究现状和进展进行综述。
一、常用生产菌株1、真菌Aspergillus niger、Aspergillus oryzae、Rhizopus oryzae、Rhizomucor miehei等真菌已经被广泛用于脂肪酶的生产,这些菌株生长快,环境适应性强,能够在贫瘠的培养基上生长,同时也有高水平地产酶能力。
2、细菌Pseudomonas aeruginosa、Bacillus subtilis、Escherichia coli等细菌也是常用的脂肪酶产生菌株。
相比于真菌,细菌生长更快,能够利用廉价原料生产酶,具有成本低、效率高的优势。
Pseudomonas aeruginosa可以在低pH、低氧的条件下仍有很好地产酶能力,Bacillus subtilis也可以在含大量盐和大分子多糖的条件下生长,并且不需要经常移植,因此被广泛用于工业生产中。
Escherichia coli是一种常见的大肠杆菌,发酵条件相对简单,同时也具有高产酶能力的优点。
二、生产方法微生物发酵生产脂肪酶可以利用固态和液态发酵两种方法进行。
1、固态发酵固态发酵是指微生物在不含或添加少量水的条件下在固体底物上生长繁殖的过程。
固态发酵具有低成本、低能耗等优点,因此被广泛用于脂肪酶的生产。
6%豆腐渣和啤酒酵母配成的混合物是常用的培养基,长时间的固态发酵可以提高酶活力和酶产量。
同时,加入不同的辅料如磷酸盐、酵母提取物、麦芽粉等也可以提高酶活力。
不同的细菌和真菌对液态培养基的需求是不同的,产酶高峰期也会有所不同。
一般而言,前期生长过程中需要较多的氮源,并需要一定量的葡萄糖,而后期需要适度减少氮源以提供产酶所需的碳源。
液态发酵产酶能力高,且过程易于控制,因此被广泛用于脂肪酶生产中。
微生物脂肪酶的研究进展及其在食品工业中的应用
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微生物脂肪酶的研究进展及其在食品工业中
的应用
微生物脂肪酶是指在微生物体内或分离出来的酶,其具有水解脂肪酸甘油酯的能力,被广泛地应用于食品工业。
随着生物科技的发展和应用,对微生物脂肪酶的研究也得到了不断的深入。
首先,关于微生物脂肪酶的研究进展,研究者们发现,微生物脂肪酶不仅可以水解三酰甘油,还能够水解低级脂肪酸甘油酯和胆固醇酯等,并具有对增味剂、色素和防腐剂的降解作用。
可见,微生物脂肪酶不仅具有高效水解作用,还具有其他处理功能的应用前景。
另外,微生物脂肪酶在食品工业中的应用也越来越广泛,如乳品和油脂加工等领域。
其中,在乳脂肪中加入微生物脂肪酶可增加奶油香味和口感,改善奶油的品质;在食用油中添加微生物脂肪酶,则可去除脂肪酸和不饱和脂肪酸等杂质,提高食用油的稳定性和口感。
综上所述,微生物脂肪酶的研究和应用前景广阔,将为食品工业的发展带来新的机遇和挑战。
脂肪酶综述范文
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脂肪酶综述范文脂肪酶是一类能够催化脂肪分解的酶,它在生物体中起到重要的作用。
本文将就脂肪酶的结构、功能和应用展开综述,以及一些相关的研究进展。
脂肪酶是一类水解酶,它主要催化甘油脂的水解反应,将甘油和脂肪酸分解成甘油和游离脂肪酸。
脂肪酶的分解作用对于生物体的能量供应和营养吸收非常重要。
在人体中,脂肪酶主要存在于胰液和肠道中,协助脂肪的消化吸收。
此外,脂肪酶还能催化其他脂质类物质的水解,如酯、磷脂等。
脂肪酶的结构非常多样,包括蛋白质、糖蛋白、脂质部分和辅助因子等。
研究表明,脂肪酶的活性主要与其催化部位和辅助因子有关。
催化作用的部位主要是一些亲水性氨基酸残基,如丝氨酸、谷氨酸等。
辅助因子则可以改变酶的构象、稳定其活性或提供其它功能。
此外,脂肪酶的结构与功能也受到基因的调控。
脂肪酶在医学和食品工业中有着广泛的应用。
在医学领域,脂肪酶在临床诊断、药物研发和治疗等方面发挥着重要作用。
例如,通过检测血液中的脂肪酶活性可以帮助诊断胰腺炎、胆囊炎等疾病。
在药物研发方面,脂肪酶也是一个重要的靶点,许多抗肥胖和抗高脂血症药物的研究与脂肪酶的抑制有关。
此外,脂肪酶还可以用于脂肪酸的合成、生物柴油的生产等方面。
近年来,关于脂肪酶的研究也取得了很大的进展。
通过对脂肪酶基因的研究,科学家们发现了与肥胖、高脂血症等疾病相关的突变,并开展相应的治疗研究。
此外,一些研究还表明脂肪酶在肠道微生物的代谢中起着重要作用,通过改变脂肪酶的活性或者菌群的结构,可以影响人体的脂质代谢和肠道健康。
综上所述,脂肪酶是一类能够催化脂肪分解的重要酶类。
它的结构和功能多样,在医学和食品工业等领域有着广泛的应用。
近年来,与脂肪酶相关的研究也取得了很大的进展,为深入理解脂肪代谢和相关疾病的发生提供了重要的理论和实证依据。
随着研究的不断深入,相信脂肪酶的结构和功能将会揭示更多的秘密,为相关领域的应用和治疗提供更多的可能性。
微生物发酵生产脂肪酶的研究进展
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微生物发酵生产脂肪酶的研究进展概述脂肪酶是一种重要的酶类,在工业生产中具有广泛的应用价值。
它能够在水和油脂界面上催化水解和合成酯化反应,常用于食品、医药、皮革、纺织等行业。
微生物发酵生产脂肪酶是目前最主要的脂肪酶生产方式之一,由于其生产过程易于操作、生产成本较低,且酶活性高,因此备受关注。
本文将对微生物发酵生产脂肪酶的研究进展进行探讨。
微生物来源微生物种类的选择对脂肪酶的生产具有非常重要的影响。
目前常用的产脂肪酶的微生物种类包括真菌、细菌和酵母菌等。
真菌是脂肪酶生产的重要来源之一,如青霉菌、曲霉菌、酵母菌等,这类微生物具有较高的脂肪酶产量和较高的酶活性。
细菌属和酵母属中也有一些菌株能够高效产生脂肪酶。
选择合适的微生物来源是微生物发酵生产脂肪酶的首要条件。
发酵条件的优化发酵条件的优化对脂肪酶的产量和酶活性有着直接的影响。
在微生物发酵生产脂肪酶的过程中,温度、pH、培养基成分和发酵时间等因素均会对生产效果产生影响。
研究人员通过对这些因素的调控和优化,以提高脂肪酶的产量和酶活性。
通过利用实验设计方法,对微生物发酵生产脂肪酶的影响因素进行系统优化,可以得到最佳的发酵条件,从而提高脂肪酶的产量和酶活性。
基因工程技术的应用随着基因工程技术的不断发展,将其应用于微生物发酵生产脂肪酶已成为目前的研究热点之一。
通过对脂肪酶基因的克隆、表达和改良,可以获得产量更高、酶活性更强的脂肪酶。
利用重组DNA技术将脂肪酶基因导入高产酶的真菌或细菌中,可以显著提高脂肪酶的产量和酶活性。
还可以通过对脂肪酶基因进行改良,获取具有更适应工业生产需求的脂肪酶。
提高产酶菌株的筛选筛选高效产酶菌株是微生物发酵生产脂肪酶的关键一步。
传统的筛选方法主要依赖于培养基中蛋白质、酯酶可诱导表达的碳源。
近年来, 一些研究人员通过利用高通量筛选技术, 对大量菌株进行筛选, 以获取具有高脂肪酶产量和较高酶活性的微生物菌株。
例如, 利用背景荧光素分子检测技术, 可以对高产酶菌株进行快速筛选, 从而提高了筛选的效率。
脂肪酶A的研究进展
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关 键 词 脂 肪 酶 A ( C A L A ) ; 活 性 中心 ; 克 隆表 达 ; 催 化 特 性
当前 , 脂 肪 酶在食 品 、 医药 、 化妆 品 、 饲 料 等领域 , 具 有极 其重 要 的应用 。在 有机溶 剂 条件下 , 脂肪 酶 能 表 现 出 以下 几种 常见 反 应 类 型 : 醇解反应、 甘 油解 反 应、 酯 化反应 ( 包 括 醇类 、 糖 或 氨 基 酸 与脂 肪 酸 的 反 应) 、 酯 交换反 应 等 。脂肪 酶广 泛存 在 于 动物 、 植物 、 微藻、 细菌 、 真菌 和基 因工程 菌等 。 目前 , 微生 物产 的 脂 肪酶 主要 以游 离酶 或 固定 化酶 的形 式流 通 于市场 , 并 广泛 应 用 于各 领 域 。 如 , 南 极 假 丝 酵母 ( C a n d i d a
D OI : 1 0 . 1 3 9 9 5 / j . c n k i . 1 1—1 8 0 2 / t s . 2 0 1 6 1 1 0 4 4
脂肪 酶 A的研 究进 展
何 勇 锦 , 周 有 彩 , 季潇 炜 , 邱 昌扬 , 王 明 兹 , 郭 诤 , 陈 必链
1 ( 福建 师 范 大 学 生 命 科 学 学 院 , 福建 福 州 , 3 5 0 1 0 8 ) 2( 奥 胡 斯 大学 工程 系 , 丹麦 奥胡斯 , 8 0 0 0 )
摘 要 来 自南极 假 丝 酵母 ( C a n d i d a a n t a r c t i c a ) 产 的脂 肪 酶 A ( C A L A)作 为 一 种 生 物 催 化 剂 , 已广 泛 应 用 食
低温微生物脂肪酶的研究进展
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工业化 生产和获得纯 度制剂, 所以比 植物 动 脂肪酶 理论研究 在酶 和实
际应用中有着更为重要的作用.近五年来, DERWERT 生物技术 仅被 文摘收录的脂肪酶文献就多达4001 多篇, ) 其中日 美国的专利文献 本、
示了其巨大的应用潜力。 2、 产低温微生物脂肪酶菌株的筛选 根据相关文献报道, 产微生物脂肪酶菌种的研究主要集中在根
吏1
在许多 领城得到了 广泛的应用。本文从微生物脂肪酶的功能、 筛选的影响因素、 结构特征和化学修饰、 诱变和提取分离方法、 固定 化、 研究现状进行了 论述, 这对于广大的科研工作者具有一定的参考价值。
[摘 要l低 条 下 生 脂 醉 有 效封 、用 期 等 势 独 的 温 应 制 中 温 肪 无 替 的并 温 件 徽 物 肪 具 高 、热作 周 短 优 .其 特 低 适 机 是 高 脂 醉 法 代 ,
[关键词」温 生 脂 酶 能 变 取 分 低 微 物 肪 ;功 ;诱 ;提 和 离
1、 微生物脂肪酶的功能和研究历史
脂肪酶(Iipase,EC3.1.13, 甘油醋 解酶) , 解生物产 各种天 水 分 生的
然的油和脂肪, 是一类特殊的酷键水解酶, 主要水解由甘油和 12 碳原 子以上的不溶性长链脂肪酸形成的甘油三酷, 催化的反应式是三酸甘 油醋和水在脂肪酶的作用下生成二酸甘油醋和脂肪酸 。其另一个催 化特征功能是一种专门在异相系统油水界面上水解特殊酷类的酶, 对 均匀分散的或水溶性底物不起作用, 以底物甘油三酷中 1位或3 位和 2 位酷键的识别和水解反应性 一 酷键位置专一性最为关键, 这是脂肪 酶区别于M酶的一个特征。 H 脂肪酶广泛存在于各种动植物的组织中和 各种微生物中, 它是最早研究的酶类之一, 动植物脂肪酶于十九世纪 被首次报道, 而微生物脂肪酶则是在本世纪被发现和研究当中, 几乎 所有的微生物都有合成脂肪酶的能力,只是合成的能力不同而已, 由 于微生物脂肪酶种类多, 来源广, 周期短, 作用高效, 具有比动植物脂 肪酶广的PH 值, 作用温度范围和对底物的专一性类型, 又便于进行
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微生物脂肪酶应用及研究进展摘要微生物脂肪酶主要来源于真菌和细菌,它是一类能够催化酯的水解反应以及在非水相体系中催化脂肪酸和醇类发生酯化反应的酶类。
因其具有高底物专一性、区域选择性和对映选择性,而被广泛应用。
本文主要论述了脂肪酶的结构、脂肪酶的理化性质以及脂肪酶在食品行业、医药工业、纺织和化工工业方面的应用,并对其未来的发展进行了展望。
关键词脂肪酶,酯化,应用,研究进展Progress in research and application of microbial lipaseAbstract Microbial lipases are mainly derived from fungi and bacteria, it is a kind of can catalyze hydrolysis of ester and enzyme catalyzed esterification of fatty acids and alcohols in non aqueous system. Because of its high substrate selectivity, regioselectivity and enantioselectivity, and is widely used. This paper mainly discusses the structure, properties and application of lipase in food industry, medicine, industry, and the future of its development was prospected.Key words lipase, esterification, application, research progress of脂肪酶( EC 3.1.1.3) 又称三酰基甘油酰基水解酶,广泛存在于动植物和微生物体内。
脂肪酶不仅可水解三脂酰甘油生成二脂酰甘油和脂肪酸(其中的二脂酰甘油可进一步被水解为一脂酰甘油、甘油和游离脂肪酸),并且能催化水解反应的逆反应——酯化反应(张数政,1984)。
目前脂肪酶生产主要有提取法和微生物发酵法。
由于微生物脂肪酶种类多,作用温度及范围比动植物脂肪酶广、底物专一性高,并且便于工业生产和获得较高纯度的酶制剂,因此微生物脂肪酶已成为工业生产脂肪酶的主要来源,关于脂肪酶在工业应用的研究也越来越多。
并且随着非水酶学的发展,研究者发现,脂肪酶在非水相中能够催化酯化、酯交换以及转酯化反应,并且具有高度的选择性和专一性,已广泛应用于食品、医药、洗涤剂等行业,特别是在食品行业中得到了大量的应用,并逐渐成为食品领域中应用最为广泛的酶类之一(刘虹蕾等,2012)。
谈重芳等(2006)在《微生物脂肪酶在工业中的应用及研究进展》对目前微生物脂肪酶在工业中的应用进行了综述,包括食品工业、纺织和化工工业、洗涤添加剂、废水处理添加剂、医药、造纸行业以及手性药物的合成等,并展望了脂肪酶的研究方向及前景。
兰立新和肖怀秋(2010)在《微生物脂肪酶应用研究进展》对脂肪酶在食品工业、有机合成、生物柴油合成、手性药物合成等方面的应用研究近况进行了综述,并进行了展望。
智倩等(2013)在《微生物脂肪酶的研究进展》中对脂肪酶菌种来源、催化类型及特性、脂肪酶的分子生物学及其在工业上的应用几方面进行了简要的概述,并对其未来发展进行了展望。
最近10年,对脂肪酶的研究越来越深入,特别是在产脂肪酶的菌株诱变育种及基因克隆等方面的研究也取得长足进展。
现将近几十年来人们在各个行业对脂肪酶的应用及研究进展整理综述如下。
1 脂肪酶的来源早在100多年前,就有人开始从事脂肪酶的研究。
随着兔胰脂肪酶、胃脂肪酶和植物种子脂肪酶的相继报道,微生物脂肪酶在20世纪初也被发现(王小花等,2005)。
微生物脂肪酶的研究虽然起步较晚,但脂肪酶在微生物有广泛的分布,因而近30年来,深入研究的微生物脂肪酶不断增加,并应用到了工业生产中,其中曲霉、根霉、假单胞菌、地细菌、芽孢杆菌等是主要生产菌。
根据文献初步估计,自然界中的微生物大约有65个属可产脂肪酶,其中放线菌4个属,细菌28个属,酵母10个属,其他真菌23个属(智倩等,2013)。
2 脂肪酶的结构特点2.1 脂肪酶的多样性与保守性到目前为止,大约2000多种脂肪酶及相关酶的冗余序列被提交到蛋白质数据库。
所有已知的脂肪酶没有特征性的相似序列。
相反,它们呈现出惊人的多样性。
在微生物酯酶及脂肪酶数据库中,脂肪酶被分为16个超家族,39个同源家族。
(Kang H Y and Kim M H,2006)它们的唯一共性是都有一个Gly-Z-Ser-W-Gly(在少数情况下,甘氨酸被其他小的残基取代)的五肽序列;肪酶的一级序列不同,是所有脂肪酶表现为相同的结构框架,所谓的α/β水解酶折叠,且它们有相同的催化机制。
这种结构的保守性是一种非常有用的工具,可以帮助对新酶进行分类鉴定,即使这些酶没有明显的序列相似性。
典型的α/β水解酶折叠的基础是一个位于核心的,几乎是8个平行的β-折叠束构成,其中只有一束β2是反平行的。
不同来源的脂肪酶空间结构主要差别在于β-叠束和α-螺旋的数量以及β-折叠角度和α-螺旋的空间排列(Fickers P et al,2011)。
2.2 “盖子”结构脂肪酶通过与水/物界面的相互作用来获得不同的构象状态,关闭构象状态时”子”覆盖在酶的活性位点上,难以靠近底物分子.转变到开放构象状态时,催化通道入口打开。
近年来发现盖子的作用不仅仅是调节底物靠近活性位点的大门,盖子是两性分子结构,在关闭状态#酶的结构是亲水端面对溶剂,疏水端朝向蛋白质的内部,当酶转变到开放状态时,疏水端会暴露出来隐藏亲水残基团,在丝氨酸残基周围形成亲电子域,引起脂肪酶的构象改变,增加了酶与脂类底物的亲和性,并稳定了催化过程中过渡态中间产物( 酶分子周围通常保留一定量的水分)从而保证了脂肪酶在油/水界面和脂相中的自体激活。
3 微生物脂肪酶的理化性质微生物脂肪酶分子量一般在19000 ~60000u。
多数脂肪酶含碳水化合物糖蛋2%~15%,以甘露糖为主碳水化合物部分对于催化活性并无贡献,Semerive 等已证明R.arrhine 脂肪酶自溶去除碳水化合物后具有更高的活性,而碳水化合物存在于脂肪酶中的作用至今尚不十分清楚。
脂肪酶的性质研究主要包括最佳温度与pH 、温度与pH 稳定性、水解油脂的专一性与脂肪酸种类专一性等几个方面。
位置专一性对于脂肪酶的工业应用是一项极为重要的性质,许多脂肪酶的位置专一性得到了详细研究,如Penicill ium sp 、Mucor miehei 为1 , 3-专一脂肪酶,而Candida cylindracea 、Pseudomonas sp 、Rhizopus sp 则为随机酶。
有些脂肪酶对脂肪酸具有高度专一性,来源于葡萄孢属的一种脂肪酶对长链不饱和脂肪酸和亚油酸具有专一性,Fusar- ium oxysporum 脂肪酶优先作用于饱和脂肪酸。
脂肪酶的催化特性在于: 在油水界面上其催化活力最大,这早在1958 年被Sarda 和Desnnelv 发现。
所谓的界面被认为是两个彼此分离的完全不同的相差,在分子水平上相当于两个临接的有序分子层,一个比较亲水,一个比较疏水。
对界面的形成可提高脂肪酶活性的理论解释如下: 1 所有脂肪酶的一级结构都相似,包括重要区域His -Gly- Z-Ser-Gly和Y- Gly -His -Ser-W-Gly( 这里X 、Y 、Z 、W 表示基因氨基酸残基); 2 活性部位的丝氨酸残基被a -螺旋掩盖,当脂肪酶与界面接触时a-螺旋打开,这导致脂肪酶通过在丝氨酸周围创造一亲电区域,暴露疏水残基,增加与脂类底物的亲和力并保持催化过程中过渡中间产物稳定分离纯化。
4 脂肪酶在食品行业的应用4.1 糖酯的合成糖酯是以糖基为亲水基团,脂肪酸为疏水基团,同时具有亲水性和亲油性的一种非离子型生物表面活性剂。
通过改变糖酯的脂肪酸碳链的长度和糖基上羟基的数目,可以调节其亲水亲油平衡值,最高可达11-13,最低可以到3.5-4.0,因而酯既可作为水包油型乳化剂,又可作为油包水型乳化剂( 朱振元和李盛峰,2011)。
糖酯类食品添加剂具有优良的表面活性、生物可降解性、无臭、无刺激等优点某些糖酯还具有抑菌、抗病毒等活性,现已作为食品乳化剂、质地改良剂、保鲜杀菌剂、抗老化剂等广泛应用于食品工业(吴秋明等,2004)。
4.2 油脂改性生成类可可脂可可脂CocoaButter CB 是从可可豆中提取的,具有特殊功能的天然油脂,液态呈琥珀色,固态呈淡黄色或乳黄色,具有浓厚而独特的香味。
CB 在27°C以下是坚硬和易碎的,当温度越过很窄的区间时,大多数CB 开始熔化当温度达到35°C时,基本全熔,这种熔融特性正是CB 适用于制作巧克力类食品的关键(王红等,2009)。
CB 是巧克力中唯一的连续相,对于其他所有成分的分散和巧克力的物理特性都至关重要它能赋予巧克力顺滑的质地、特殊的风味和一定的光泽。
4.3 母乳化结构脂的研制母乳是婴儿最为重要的食品,为婴儿的生长发育提供必需的营养。
当由于个人文化经济和健康等原因而导致无法进行母乳喂养时,婴儿配方奶粉则是一种比较适合的替代品。
由于目前业界没有就哪种营养配比最适合婴儿的成长达成共识,所以模仿母乳的结构是较为理想和安全的做法。
母乳脂肪中脂肪酸的组成因哺乳阶段(初乳、过渡乳、成熟乳)饮食、种族、地理位置等不同而有所不同,也有一些共同点:在总脂肪酸中,油酸25%-35%,棕榈酸20%-30%,亚油酸10-20%,其中70%的棕榈酸位于sn-2位油酸主要分布在sn-13位上。
游离棕榈酸的熔点高于人的体温,在小肠的碱性环境下易与钙、镁等反应形成不溶性的皂化物质,不能被小肠细胞吸收而排出体外,长久会造成钙质的流失和脂肪能量的损失。
同时,这些皂化物会提高婴儿粪便硬度导致便秘和腹痛,甚至还可能会引发肠梗阻(袁小武,2008)。
5 纺织和化工工业中的应用5.1 脱脂脂肪酶在绢纺、皮毛、皮革、明胶等的脱脂方面都取得了良好的效果。
解脂假丝酵母脂肪酶可使绢纺原料的油脂含量从10%降到0.5%,达到纺丝要求,而且不影响纤维强度。
脂肪酶也能除去皮革胶原纤维间的脂肪和用于皮毛脱脂,不仅具有不影响皮革厚度和牢度的优点,且皮毛产品丰满柔软,弹性好。
经脂肪酶处理后能除去明胶液中的小液滴,还可去掉仪器抹布及光学元件上沾染的油污,使产品质量和洁净程度提高。
5.2 制备化工产品和试剂利用脂肪酶能水解、合成和转脂肪酸的作用性质,可制备化学方法生产成本较高的化工产品。