固定化酶在食品中的应用

固定化酶在食品中的应用

（生物科学与技术学院袁定清）

摘要:固定化酶技术将酶工程提高到一个新水平，实现了酶的重复使用及产物与酶的分离。而且它已在食品领域得到了迅速的发展和广泛的应用。本文主要介绍了固定化酶技术的特点、固定方法、食品工业方面的应用和发展趋势的预测，是酶工程的核心技术之一。

关键词：固定化酶；食品制造；固定化技术

Application of immobilized enzyme in food(College of biological science and

technology Yuan Dingqing ）

Abstract:The technology of immobilized enzyme is one of the core technology for enzyme engineering, it enzyme engineering to a new level, to achieve the separation of enzyme reuse andproduct with the enzyme. And it has been in the food area of rapid development and wide application. This paper describes the characteristics of the immobilized enzyme technology, fixation methods, applications and development trends in the food industry forecast.

Key words:immobilized enzyme; food industry; immobilization technology; prospects

1 固定化酶的定义和特点

固定化酶技术是用人工方法将酶固定在特定载体上，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、产物分离，便于后续的分离和纯化；可以在较长时间连续生产；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，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；生产成本会提高；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，还需要辅助因子的协助才可以有效反应。

2酶的固定方法

2．1传统的固定化酶的发方法

2．1．1包埋法

包埋法是将酶包埋于凝胶网格或聚合物的半透膜中使酶固定化的方法。根据被包埋的生物催化剂可分为：网格型、脂质体型、微胶囊型、中空纤维型及膜型包埋法，常用的凝胶有琼脂、海藻酸钠及聚丙烯酰胺凝胶等；用于制备微囊的材料有聚酰胺、聚脲、聚酯等。该法反应条件温和，很少改变酶蛋白结构，操作简单，酶活回收率较高。由于小分子底物和产物在凝胶网格和微囊中有分子扩散效应，因此更适用于有小分子底物和产物参加的反应。

2．1．2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固定到载体，此方法简便，对酶活力影响小，条件温和，但酶与载体的结合不牢，易于脱落。而且吸附法中由离子键、氢键、偶极键及疏水键固定的酶易受反应介质的pH、离子强度等的影响，所以它的使用受到一定的限制。可供选择的载体涉及天然或合成的无机与有机高分子材料，吸附法常用的吸附剂有活性炭、氧化铝、硅藻土、多孔瓷、多孔玻璃、砖胶、羟基磷灰石等。

2．1．3结合法

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而制成固定化酶的方法，称为结合法。根据酶与载体结合的化学键的不同，结合法可分为离子键结合法和共价键结合法。离子键结合法通用的载体是各种离子交换剂，用离子键结合法制备的固定化酶，操作简便，活力损失少，但是结合不牢固，当pH值和离子强度等条件变化时，酶容易脱落。共价键结合法常用的载体有：纤维素、琼脂糖凝胶、葡聚糖凝胶、甲壳素、氨基酸共聚物、甲基丙烯酸共聚物等。用共价结合法制备的固定化酶，结合牢固，酶不易脱落，可连续使用相当长的时间。但载体的活化操作比较复杂，因为结合法制备固定化酶所用的高分子载体需带有强的反应基团，如重氮盐、醛、酰、氯、活性酯等活性基团，以保证酶的固化过程得以在比较温和的条件下进行。常用的载体有重氮化聚苯乙烯、缩醛类聚合物、聚酰胺等。

2．1．4 交联法

交联法是指使用双功能试剂或多功能试剂在酶分子间进行交联，制成网状结构的固定化方法。常用的双功能试剂有戊二醛、己二胺、顺丁烯二酸酐、双偶氮苯等，其中应用最广泛的是戊二醛。在使用戊二醛交联时，应使其pH值与被交联蛋白质的等电点相同。此法常与吸附法或包埋法联用(即双重固定法)，可使酶蛋白分子更牢固地结合于载体上。

2．2固定化酶技术的改进

把酶和载体在酶的特定位点上连接起来，使酶在载体表面按一定的方向排列的定向固定固定技术，将酶与酶、酶与细胞、细胞与细胞共同固定化于同一载体，充分发挥不同酶的各自优势的多酶共固技术，都成为固定化酶技术的重大突破。与

传统的固定化酶技术相比，改进后的固定化酶方法可实现在较为温和的条件下进行酶的固定化，使固定化酶更加稳定，并能减少或避免酶活损失，提高酶的使用次数。

3固定化酶技术在食品工业方面的应用

3．1在淀粉加工业中的应用

淀粉是人们日常生活中常见的食物原料，通过酶的水解，淀粉可转化为更好吸收利用的短链糖类。常见的淀粉酶有α- 淀粉酶、β- 淀粉酶、葡糖淀粉酶、支链酶和异淀粉酶等。通过这些酶的作用，使淀粉转化，生产乙醇、糖果、调味品等产品，丰富了人们的生活。随着科技的不断进步，固定化酶在淀粉加工技术领域的应用也取得了长足的发展。以纤维素为载体将糖化酶和淀粉酶共同固定化，确定了共同固定化的最佳工艺条件。应用研究发现，共同固定化后的淀粉酶，可数倍提高单糖得率，同时可实现连续和自动化生产。用磁性固定化酶水解甘薯淀粉制备微孔淀粉，探讨了不同处理工艺，如固定化酶用量、反应时间、温度、pH 等对微孔淀粉品质的影响，确定了最佳工艺，并通过电镜对微孔淀粉进行了表征。结果显示，制品上微孔分布均匀、大小均一，明显提高了淀粉的吸油率。3．2固定化酶在速溶茶生产中的应用

在速溶茶的生产过程中，没食子酸酯的脱桔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“茶冰淇淋”，这实际上是由于氢键存在的缘故。通过去除桔酰基，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。

3．3固定化酶在啤酒澄清中的应用