畢業(yè)論文固定化酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用.doc

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1、 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 摘 要 固定化酶是酶工程的核心技術(shù)之一，有利于實(shí)驗(yàn)酶的重復(fù)使用及產(chǎn)物與酶的分離，將酶工程提高到一個(gè)新的水平，極大地促進(jìn)了酶工程的研究與應(yīng)用，并廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。本文綜述了固定化酶的基本定義特點(diǎn)及其一些基本的載體使用材料，介紹了傳統(tǒng)制備固定化酶方法和一些新的發(fā)現(xiàn)及研究方法，并總結(jié)了其在食品生產(chǎn)工業(yè)中的一些詳細(xì)的

2、應(yīng)用，如在果汁、酒生產(chǎn)、乳制品業(yè)等其他方面的應(yīng)用，促進(jìn)了現(xiàn)代食品生產(chǎn)工業(yè)多方面的發(fā)展，并對其將來的發(fā)展進(jìn)行了美好的展望。讓我們對這一新興物在生產(chǎn)中的應(yīng)用有了一定的了解。 關(guān)鍵字 固定化酶；制作方法；應(yīng)用；前景 目 錄 1 引言............................................................... 3 2固定化酶的定義特點(diǎn)及其載體..........................................3 2.1固定化酶的定義特點(diǎn)....

3、............................................3 2.2固定化酶的載體材料................................................4 3固定化酶的方法......................................................5 3.1固定化酶的傳統(tǒng)制定方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 3.2改進(jìn)酶的固定化進(jìn)展............................................ ... 5

4、4固定化酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用..........................................7 4.1固定化酶在柑橘汁加工中的應(yīng)用......................................7 4.2固定化果膠酶在果汁加工中澄清的應(yīng)用................................7 4.3固定化酶在啤酒澄清中的應(yīng)用..................................8 4.4固定化酶在乳制品中的應(yīng)用.............................8 4.5固定化酶在制糖中的應(yīng)用............

5、............................. ...8 4.6固定化酶在茶葉加工中的應(yīng)用........................................9 4.7 固定化酶在煙葉中的應(yīng)用............................................9 4.8固定化酶在食品檢測以及傳感器中的應(yīng)用.............................10 結(jié)論 ............................................................... 11 致謝　 ……………………

6、……………………………………………12 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………13 1 引言 酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的具有高效催化功能、高度一性和高度受控性的一類特殊蛋白質(zhì)，它能特定促成某個(gè)化學(xué)反應(yīng)而本身卻不參加反應(yīng)，具有反應(yīng)效率高，條件溫和， 反應(yīng)產(chǎn)物污染小，能耗低，反應(yīng)容易控制等特點(diǎn)，因此得到廣泛的應(yīng)用。但其在、堿、熱及有機(jī)溶液等條件下易發(fā)生酶蛋白的變性，從而使酶活降低或喪失，而且酶反應(yīng)多在溶液中進(jìn)行，反應(yīng)終了后不易回收，反應(yīng)產(chǎn)物分離提純困難，且難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)上的連續(xù)化，自動化生產(chǎn)，因此酶工程的應(yīng)用發(fā)受到了很大的限制。固定化酶技術(shù)是20世

7、紀(jì)60年代發(fā)展起來的一項(xiàng)生物工程技術(shù)。酶的固定化(demobilization of enzymes)是用固體材料將酶束縛或限制于一定區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行特有的催化反應(yīng)，并可回收及重復(fù)利用的技術(shù)[1]。 固定化酶的研究不僅在化學(xué)生物學(xué)、生物工程醫(yī)學(xué)及生命科學(xué)等領(lǐng)域異常活躍，而且因?yàn)槠涔?jié)省能源與資源、減少污染的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)而符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求[2]。特別是在食品生產(chǎn)工業(yè)中有特別的作用，本文將在下面內(nèi)容中做詳細(xì)介紹。其在食品生產(chǎn)工業(yè)的發(fā)展前景美好廣闊。 2 固定化酶的定義特點(diǎn)及其載體 2.1固定化酶的定義特點(diǎn) 固定化酶技術(shù)是將酶用人工方法固定在特定載體上，進(jìn)行催化、生產(chǎn)，因而固定

8、化酶一般可以被認(rèn)為是不溶性酶。從固定化酶的發(fā)現(xiàn)、研究、發(fā)展到現(xiàn)在技術(shù)日趨精益 ，都是在不斷進(jìn)行著提升優(yōu)越性能，不斷的降低其不足因素帶來的影響。它的優(yōu)勢有： ( a ) 易于將固定化酶與底物、產(chǎn)物分開，方便后續(xù)的分離和純化； ( b ) 酶的穩(wěn)定性和最適溫度提高，最適pH值改變，對溫度和pH值適應(yīng)范圍增大，對抑制劑和蛋白酶敏感性降低； ( c ) 可以增加產(chǎn)物的收率，提高產(chǎn)物質(zhì)量； ( d ）可以在較長時(shí)間內(nèi)連續(xù)生產(chǎn)； ( e ) 酶反應(yīng)條件容易控制； ( f ) 較水溶性酶更適合于多酶反應(yīng)； ( g ) 酶的使用效率高，使用成本低 ( h ) 適于產(chǎn)業(yè)化、連續(xù)化、

9、自動化生產(chǎn)。 與此同時(shí)，由于酶的分離、固定化處理等原因，固定化酶也具有一些難以避免的缺點(diǎn)：在固定化過程中，酶活力會損失，生產(chǎn)成本提高，工廠初期投資大，只能用于水溶性底物，適合于小分子，不適宜于多酶反應(yīng)，還需要需要輔助因子的協(xié)助才可以有效反應(yīng)[3-4]。 2.2固定化酶的載體材料 固定化酶中應(yīng)用的載體可分為有機(jī)高分子載體、無機(jī)載復(fù)合載體三大類。 2 .2.1 有機(jī)高分子載體 有機(jī)高分子載體有二類。一類是天然高分子載體材料。此類材料一般無毒性，傳質(zhì)好，但強(qiáng)度較低，在厭氧條件下易被微生物分解，壽命短。常見瓊脂、海藻酸鈉等。 近年來研究比較熱門的新載體是甲殼素和殼聚糖及其衍生物、絲素膜

10、(家蠶絲纖維)。 另一類是合成有機(jī)高分子載體材料。一般來說強(qiáng)度大，但性能較差。這類材料種類很多，有聚乙烯醇(PVA)冷凍膠、烯氧化物載體、無孔聚烯(PS)／聚苯乙烯磺酸鈉 (PNaSS)微球載體、球狀纖維素單寧樹脂和多孔醋酸纖球形載體等。 2 .2.2 無機(jī)載體材料 無機(jī)載體材料具有一些有機(jī)材料不具備的優(yōu)點(diǎn)，如穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高、對微生物無毒性，不易被微生物分解，耐酸堿，成本低，壽命長等。目前，對無機(jī)載體加以修飾，使之與酶和細(xì)胞結(jié)合的技術(shù)取得了重大突破。在這方面，美國的環(huán)球石油(UOP)公司以氧化鋁為載體，德國Miles公司以二氧化硅為載體，制備固定化酶都取得了顯著的成效。日本學(xué)

11、者也采用了一種新型的商品名為(TN—M)的無機(jī)多孔陶瓷載體來固定假單胞菌的脂肪酶。固定化細(xì)胞用于啤酒生產(chǎn)中的應(yīng)用在我國基本上還停留在實(shí)驗(yàn)階段，這主要是因?yàn)檩d體一般都用海藻酸鹽、卡拉膠等有機(jī)材料，存在固定化工藝復(fù)雜、耐腐蝕性差、易受壓變形和無法再生等缺點(diǎn)。浙江大學(xué)程江峰等選用了陶瓷拉西環(huán)為載體材料，在填充床反應(yīng)器中進(jìn)啤酒連續(xù)快速發(fā)酵反應(yīng)，取得了良好的效果。 2 .2.3 復(fù)合載體材料 復(fù)合載體材料是以有機(jī)材料和無機(jī)材料復(fù)合組成的新載體料。如磁性高分子微球，這是一種內(nèi)部含有磁性金屬或金屬氧化的超細(xì)粉末，從而具有磁響應(yīng)性的高分子微球。 3固定化酶的方法 3.1固定化酶的傳統(tǒng)制定

12、方法 酶的傳統(tǒng)固定方法主要有吸附法、包埋法、共價(jià)鍵合法和一些其他方法，針對不同的酶、不同的載體，需要采用不同的方法，有時(shí)還需要將幾種方法聯(lián)合使用[5]。 3.1.1吸附法 吸附法是通過非特異性物理吸附法或生物物質(zhì)的特異吸附作用將酶吸附在炭、有機(jī)聚合物、玻璃、無機(jī)鹽、金屬氧化物或硅膠等材料上。該方法又分為物理吸附法和離子吸附法。此法簡便，且酶變性的可能性較小。但是在酶和載體結(jié)合具有弱鍵的本質(zhì)，在使用過程中易解吸，又由于載體具有非特異性吸附劑的本質(zhì)，因此可能同時(shí)吸附除酶以外的其他物質(zhì)。 3.1.2包埋法 包埋法是指酶或細(xì)胞包埋在各種多種載體(如聚丙烯酰胺凝膠、矽酸鹽凝膠、藻酸鹽、角叉

13、菜聚糖等)中發(fā)生聚合、沉淀或凝膠化使之固定的方法。主要分為凝膠包埋法和微膠囊包埋法，該方法操作簡單，酶活回收率較高，但發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，酶易失活，適用于小分子底物和產(chǎn)物的酶。最近有人用聚丙烯酰胺作包埋載體， 將SOD固定化，并取得了很好的進(jìn)展。 3.1.3 結(jié)合法 結(jié)合法指選擇適宜的載體，使通過共價(jià)鍵或離子鍵與酶結(jié)合在一起的固定方法。包括離子鍵結(jié)合法和共價(jià)鍵結(jié)合法。離子鍵結(jié)合法操作簡單，條件溫和，酶活性損失少，但酶與載體結(jié)合力弱，酶易脫落，這也是最常用的方法之一。共價(jià)鍵結(jié)合法研究較為成熟，酶與載體結(jié)合牢固，一般不輕易脫落，但反應(yīng)條件較劇烈，會引起酶蛋白空間構(gòu)象的變化，破壞酶的活性部位。在共價(jià)

14、鍵結(jié)合法常用的載體有：纖維素、瓊脂糖凝膠、葡聚糖凝膠、甲殼素、氨基酸共聚物、甲基丙烯酸共聚物等。其中用甲殼素做載體在各個(gè)方面都得以應(yīng)用。 3.1.4交聯(lián)法 交聯(lián)法是用雙功能試劑或多功能試劑進(jìn)行酶分子之間的交聯(lián)，是酶分子和雙功能試劑或多功能試劑之間形成共價(jià)鍵，得到三向德交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，除了酶分子之間發(fā)生交聯(lián)外，還存在一定的分子內(nèi)交聯(lián)。根據(jù)使用條件和添加材料的不同，還能夠產(chǎn)生不同物理性質(zhì)的固定化酶。此法反應(yīng)條件較劇烈，酶活回收率很低，故不常用。一般將吸附法和交聯(lián)法2種方法結(jié)合起來使用。 3.2改進(jìn)酶的固定化進(jìn)展 傳統(tǒng)的固定方法有許多不足之處，為了實(shí)現(xiàn)在較為溫和的條件下進(jìn)行酶的固定化，盡量減少

15、或避免酶活力的損失，有關(guān)專家進(jìn)行了大量研究，或研發(fā)新型固定方法， 或改進(jìn)影響固定化因素(例如載體)，都取得了不錯的效果[6]。 3.2.1定向固定 定向固定化酶技術(shù)將成為今后固定化酶研究的熱點(diǎn)，它解決了傳統(tǒng)酶固定化方法中酶在任意位點(diǎn)與載體進(jìn)行連接，使酶活性位點(diǎn)不能充分暴露，而且酶的固定化量降低等問題。 例如，為了消除因擴(kuò)散而導(dǎo)致的胰凝乳蛋白酶對白水解的動力學(xué)限制 ，Zuzana等用高碘酸鈉活化半乳糖氧化酶的糖鏈，并通過活化的糖鏈將半乳糖氧化酶定向固定。由于大分子底物容易接近酶的活性位點(diǎn)，因而催化動力學(xué)參數(shù)得到了改善。 3.2.2多酶共固 為了充分發(fā)揮不同酶的各自優(yōu)勢，把不

16、同來酶與整個(gè)細(xì)胞的生物催化性能相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多酶或整個(gè)細(xì)胞的固定化，日益受到研究者的重視。 例如：Pal等將葡萄糖苷酶和葡萄糖氧化酶固定于乳膠膜，并將此膜用作生態(tài)友好酶乳膠膜反應(yīng)器。Sat用聚乙烯亞胺的氨基徹底覆蓋多孔乙醛酸瓊脂表面的醛基，并以此為載體進(jìn)行環(huán)己酮單加氧酶 (CHMO) 和葡萄糖一6一磷酸脫氫酶(G一6一PDH) 共價(jià)共固的研究。 3.2.3利用光、輻射等技術(shù) 通過輻射、光、等離子體、電子等新方法均可制備高活性固定化酶[7]。例如： (1) 輻射 Mohy等以Cs為輻射源，通過廣射線引發(fā)將甲基丙烯酸甲酯接枝共聚于尼龍膜表面，經(jīng)進(jìn)一步活化，用于青霉素?；傅墓?/p>

17、定。 (2) 光 光偶聯(lián)法是以光敏性單體聚合物包埋固定化酶或帶光敏性基團(tuán)的載體共價(jià)固定化酶，由于條件溫和。可獲得酶活力較高的固定化酶。Li等利用含芳香疊氮基的光活性酯，在遠(yuǎn)紫外光輻照下，疊氮基光解生成氮烯與PES膜表面的 C—H鍵間發(fā)生插入反應(yīng)形成仲胺，將脲酶共價(jià)鍵合到PES膜的表面。 (3) 等離子 等離子體是高度激發(fā)的原子、分子、離子以及自由基的聚集體，大量的等離子體常在室溫下存在。載體材料表面可以由等離子體進(jìn)行有用修飾，從而引入活性基團(tuán)。 3.2.4固定化新型載體的研究改變 如有出現(xiàn)以甲殼素和殼聚糖及其衍生物為載體的新型固定化酶。甲殼素是一種天然氨基多糖，是蝦、蟹和

18、昆蟲的外殼的主要成分，是一種儲量極為豐富的自然資源。在堿性條件下將其水解，脫去分子中的部分乙酰基，就轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙庑暂^好的殼聚糖。甲殼素和殼聚糖分子中存在氨基，既易于與酶和蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)合，又可螯合金屬離子， 使酶免受金屬離子的抑制，又易于接枝改性。對蛋白質(zhì)有較好的親合性，有較高的固定化效率。通過吸附作用，能牢固地固定淀粉酶和溶菌酶而不用任何交聯(lián)劑，活性殘留率可高達(dá)90％[8]。同時(shí)它們具有多孔結(jié)構(gòu)，能適用于底物為粘稠溶液或大分子物質(zhì)的酶的固定化。目前已用甲殼素及其衍生物固定的酶有：葡萄糖異構(gòu)酶[9]、堿性磷酸酶、蛋白酶、乳糖酶、轉(zhuǎn)化酶、G一淀粉酶、纖維素酶等數(shù)十種酶。甲殼素不溶于普通試劑，殼聚糖也

19、僅溶于部分有機(jī)酸介質(zhì)，其應(yīng)用受到很大限制。近年來，通過?；Ⅳ然?、醚化、酯化、N烷基化、水解、重氮化、氧化、鹵化、接枝共聚、螯合成鹽等反應(yīng)對其進(jìn)行化學(xué)改性，引入多功能基因，提高其溶解性，開發(fā)更高課題。 4 固定化酶在食品工業(yè)上的應(yīng)用 4.1固定化酶在柑橘汁加工中脫苦的應(yīng)用 柑桔加工產(chǎn)品出現(xiàn)過度苦味是柑桔加工業(yè)中較重要的問題，苦味物質(zhì)主要由2類物質(zhì)組成：一類為檸檬苦素的二萜烯二內(nèi)酯化合物(A和D環(huán));另一類為果實(shí)中多種黃酮苷，其中柚皮苷為葡萄柚和苦橙等柑桔類果汁中的主要黃酮苷，柚皮苷的苦味與鼠李糖和葡萄糖連接鍵的分子構(gòu)象有關(guān)[10]。主要是利用不同的酶分別作用于檸檬苦素和柚皮苷生成不含苦

20、味的物質(zhì)。Manjon等使用空心玻璃床作為載體，分別使DEAE-Sephadex和單寧-氨基乙基纖維(tanninamino ethy1 cellulose)作為載體；Puri等使用海藻糖；Soures等使用醋酸纖維和三醋酸纖維制成膜固定酶，其試驗(yàn)結(jié)果都表明用固定化酶處理后的果汁苦味明顯降低。 4.2固定化果膠酶在果汁加工中澄清的應(yīng)用 在果汁加工中，果膠的存在會使壓榨與澄清困難，而果膠酶是指分解果膠物質(zhì)的多種酶的總稱。有科學(xué)家將尼龍膜進(jìn)行O-烷基化活化后與果膠酶共價(jià)偶聯(lián)，然后置于微濾反應(yīng)器中，被降解的小分子果膠隨濾膜流出，貯液粘度降低88.14 %，從而破壞果汁的膠體狀態(tài)。張來群等[11]

21、將尼龍網(wǎng)經(jīng)3-二甲氨基丙胺活化后，用戊二醛共價(jià)偶聯(lián)果膠酶，所得固定化酶Km值與自然酶接近，在較寬的pH值范圍內(nèi)保持正?；盍Γ瑢囟鹊姆€(wěn)定性有較大提高。有以蝦殼幾丁質(zhì)為載體，以戊二醛為偶聯(lián)劑共同固定PL和內(nèi)切纖維素酶，發(fā)現(xiàn)其半衰期為407h。 4.3固定化酶在啤酒澄清中的應(yīng)用 啤酒以其清晰度高、泡沫適中、營養(yǎng)豐富和口感好成為人們的最佳選擇。但是，由于啤酒中含有一定量的蛋白質(zhì)，它與游離于啤酒中的多酚、單寧等結(jié)合產(chǎn)生不溶性膠體或沉淀，造成啤酒混濁，從而嚴(yán)重影響了啤酒的質(zhì)量。為防止出現(xiàn)混濁，目前主要是采取向啤酒中添加蛋白酶來水解啤酒中的蛋白質(zhì)和多肽，但水解過度會影響啤酒保持泡沫的性能。溫燕梅等[1

22、2]采用吸附—交聯(lián)法，使胰蛋白酶先吸附于磁性膠體粒子表面，后用戊二醛雙功能試劑交聯(lián)，形成“酶網(wǎng)”裹著載體形成固定化酶，該磁性酶對啤酒澄清防止冷渾濁有明顯效果。趙炳超等[13]在戊二醛做交聯(lián)劑的條件下，以介孔分子篩MCm248作載體固定化木瓜蛋白酶，所得固定化酶的熱穩(wěn)定性有了顯著提高，固定化酶的pH值穩(wěn)定性和儲藏穩(wěn)定性也有了明顯改善。 4.4固定化酶在乳制品中的應(yīng)用 乳糖酶亦稱為β-半乳糖苷酶，是工業(yè)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛的一種酶，較多地應(yīng)用于乳制品加工中。很多人小腸黏膜內(nèi)的乳糖酶活性嚴(yán)重降低，導(dǎo)致乳糖不耐受癥。用乳糖酶處理部分乳糖，分解為葡萄糖和半乳糖，可以減少這種癥狀。 楊君等[14]應(yīng)用海

23、藻酸鈉—?dú)ぞ厶枪潭ɑ樗峋M(jìn)行發(fā)酵乳清飲料研究。結(jié)果表明，固定化乳酸菌產(chǎn)酸和耐酸能力強(qiáng)，菌種活力持久并可多次重復(fù)利用。孫玉梅等[15]埋酵母乳糖酶間歇處理預(yù)先超高溫消毒的牛奶，用戊二醛處理環(huán)狀芽孢桿菌的乳糖酶，或把該菌用戊二醛交聯(lián)固定于多孔硅膠，經(jīng)處理或固定化后的乳糖酶，其生產(chǎn)活性從原來的21%提高至40%。李燕[16]用聚丙烯酰胺凝膠包埋米曲酶的乳糖酶，酶活力與機(jī)械強(qiáng)度都比較理想。固定化酶的穩(wěn)定性范圍擴(kuò)大，熱穩(wěn)定性提高，同時(shí)底物乳糖在凝膠中擴(kuò)散不影響固定酶的反應(yīng)速度。使用該固定化酶處理脫脂牛奶，可以在保持原有風(fēng)味的條件下，增加甜度，飲用時(shí)可減少蔗糖用量。 4.5固定化酶在制糖中的應(yīng)用 在

24、制備低聚果糖中，Hayashi等用多孔硅石吸附Aureo-basidium sp.的果糖基轉(zhuǎn)移酶，并用戊二醛交聯(lián)后裝柱可保留較高的酶活力。Hayashi等用DEAE-纖維素固定果糖基轉(zhuǎn)移酶，酶活力可保留95%。Yun等將果糖基轉(zhuǎn)移酶固定在苯乙烯衍生的多孔離子交換劑上填入玻璃柱內(nèi)，初始固定化酶的活性僅喪失8%。Chiang等將Aspergillus niger和Aspergillus japoicus的果糖基轉(zhuǎn)移酶純化后共價(jià)結(jié)合在甲基丙烯酰胺高分子顆粒上，可保留酶活力達(dá)100%。 目前，國內(nèi)有的企業(yè)利用淀粉生產(chǎn)葡萄糖的主要方法為雙酶法，隨著生產(chǎn)成本的升高和葡萄糖價(jià)格的持續(xù)走低，大部分淀粉糖企業(yè)

25、放棄了葡萄糖的生產(chǎn)，只有少部分以質(zhì)量為優(yōu)勢的企業(yè)仍在生產(chǎn)，其利潤已經(jīng)處于極低的水平。而采用固定化酶連續(xù)生產(chǎn)葡萄糖具有投資少、耗能低、反應(yīng)時(shí)間短、工藝可以連續(xù)自動化等優(yōu)點(diǎn)，很大程度上降低了生產(chǎn)成本，提高了利潤。 固定化葡萄糖異構(gòu)酶可以用來催化玉米糖漿和淀粉生產(chǎn)高甜度的高果糖糖漿。用淀粉生產(chǎn)高果糖漿包含3步：一是用淀粉酶液化淀粉；二是用糖化酶將其轉(zhuǎn)化為葡萄糖，即糖化；三是用葡萄糖異構(gòu)酶將葡萄糖異構(gòu)為果糖。由此可得到含高果糖漿與蔗糖同等甜度時(shí)，其價(jià)格低10%～20%，具有經(jīng)濟(jì)推動力。該固定化酶常用的制備技術(shù)是熱處理法，將含葡萄糖異構(gòu)酶的放線菌、芽孢桿菌或鏈霉菌等細(xì)胞用60～65 ℃熱處理15min

26、，該酶就固定在菌體上制成固定化酶[17]。 低聚異麥芽糖屬于功能性低聚糖的一種，具有良好的雙岐桿菌增殖作用、強(qiáng)抗齲齒和降血脂等優(yōu)良的生理學(xué)特性而倍受世人矚目，產(chǎn)銷量居于各種功能性低聚糖之首，然而目前生產(chǎn)低聚異麥芽糖尚依靠進(jìn)口的葡萄糖苷酶，生產(chǎn)成本高，阻礙了該行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展?，F(xiàn)在已成功研制出固定化葡萄糖苷酶，可大大減小成本，促進(jìn)發(fā)展。 4.6固定化酶在茶葉加工中的應(yīng)用 在茶葉中含有種類繁多的酶，如多酚氧化酶、過氧化酶、單寧酶、果膠酶等，其對茶葉的加工或深加工有重要的意義。對重要酶類的固定化研究，可有效地改善茶葉的品質(zhì)、拓展茶葉深加工的領(lǐng)域和應(yīng)用范圍。 多酚氧化酶是作為茶葉尤其

27、是紅茶必不可少的一種酶，李榮林等人利用海藻酸鈉包埋交聯(lián)后其活力保持不變，而且熱穩(wěn)定性和對酸堿的適應(yīng)性增強(qiáng)。單寧酶可以水解沒食子酸單寧中的酯鍵和縮酚酸鍵，將單寧酶應(yīng)用于茶飲料中可改善茶飲料的品質(zhì)。Lauren報(bào)道用固定化的單寧酶處理紅茶，提高茶湯中可溶性鐵和鈣的含量。若在綠茶加工中使用單寧酶，可以部分消除夏秋茶的苦澀味道，提高茶飲料品質(zhì)。茶葉中的水溶性果膠物質(zhì)，對于促進(jìn)紅茶的品質(zhì)具有積極作用。尹軍鋒等[18]用果膠酶對茶汁酶解作用進(jìn)行研究，得出了果膠酶能提高茶汁膜分離性能的結(jié)論。 4.7 固定化酶在煙葉中的應(yīng)用 在烤煙初烤和復(fù)烤后尚殘留淀粉，淀粉在燃吸時(shí)影響燃燒速度和燃燒完全性，并產(chǎn)生糊焦氣

28、味，影響吸食品質(zhì)。在一定條件下淀粉能水解為水溶性糖，使煙質(zhì)改善。但這些反應(yīng)并不充分，處理后的煙葉中淀粉含量仍很高，特別是低次煙葉中較高的淀粉含量影響了該類煙葉的可用性。加酶處理能加速淀粉水解，能將直鏈淀粉迅速降解為糊精和麥芽糖等，糖化酶能將直鏈淀粉和支鏈淀粉降解為葡萄糖。劉謀盛等[19]將固定化α-2淀粉酶和糖化酶制成乳狀液，用以降低低檔次煙葉中淀粉的含量。由于酶被水溶性載體所形成的保護(hù)層包膜，避免了與空氣直接接觸，其活力得以提高，即強(qiáng)化了發(fā)酵條件，從而提高了卷煙的抽吸品質(zhì)。同時(shí)，對固定化酶乳狀液添加劑與水溶液酶添加劑降低低檔次煙葉中淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，固定化酶處理煙葉淀粉降解

29、率為25%～30%，優(yōu)于水溶液酶的25%，特別在抽吸品質(zhì)方面，前者處理明顯優(yōu)于后者處理。 4.8固定化酶在食品檢測以及傳感器中的應(yīng)用 生物傳感器被認(rèn)為是一種由受體、抗體或酶構(gòu)成的生物感應(yīng)層與換能器緊密連接而能提供環(huán)境組成信息的感應(yīng)器。如:測量電流以及電位的酶電極，酶熱敏電阻裝置，以場效應(yīng)管為基礎(chǔ)的生物傳感器，以及生物發(fā)光及化學(xué)發(fā)光為基礎(chǔ)的纖維—光學(xué)傳感器等，不同的傳感器都應(yīng)用不同類型的固定化酶。 固定化葡萄糖氧化酶傳感器是其中應(yīng)用最為廣泛的一種。1967年，有人采用固定化酶技術(shù)，把葡萄糖氧化酶固定在疏水膜上再和氧電極結(jié)合，組裝成第1個(gè)酶電極—葡萄糖電極。唐芳瓊等[20]利用納米顆粒引入到

30、葡萄糖電極研究中，并用易成膜的PVB作輔助膜基質(zhì)，進(jìn)行GOD的固定化研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，利用納米顆粒的表面效應(yīng)可以顯著提高GOD酶電極響應(yīng)靈敏度。目前，用聚丙烯酰胺包埋葡萄糖氧化酶與氧電極組裝成酶電極也可用來進(jìn)行臨床的血糖檢測，并且可連續(xù)測定1000次血糖樣品，低溫存放180d仍可保持90%的酶活力。 食品中的農(nóng)藥殘留分析越來越受到人們的關(guān)注，蔬菜中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的快速檢測已成為目前人們研究的熱點(diǎn)。應(yīng)用有機(jī)磷農(nóng)藥對膽堿酯酶特異性抑制的酶化學(xué)比色分析法已被廣泛應(yīng)用于有機(jī)磷農(nóng)藥的定性、定量檢測。于基成等[21]將植物酯酶共價(jià)結(jié)合到微孔塑料板上，制成農(nóng)藥快速檢測板，用于檢測有機(jī)磷類農(nóng)藥。建立的方法

31、方便、快捷、檢測樣本容量大，結(jié)果能滿足蔬菜中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留檢測的要求。張淑平等[22]利用固定化的乙酰膽堿酯酶(AChE)制作一種可用于農(nóng)藥殘留檢測的快捷靈敏的傳感器，并探討了AChE 的固定化技術(shù)。固定化酶傳感器具有較高的靈敏度和穩(wěn)定性，該檢測方法可以滿足對甲萘威農(nóng)藥殘留的快速檢測要求。 結(jié) 論 固定化技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用還很多，如固定化氨基?；干a(chǎn)L-谷氨酸；固定淀粉酶和葡萄糖淀粉酶以淀粉為原料生產(chǎn)葡萄糖；固定化酶法釀造調(diào)味品等，但用于食品工業(yè)的酶遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于固定化酶。還有很多固定化酶和固定化細(xì)胞處于中試階段，固定化原生質(zhì)克服了固定化細(xì)胞的一些缺陷，但固定原生質(zhì)體還處于研究之中，

32、未用于生產(chǎn)。人們清楚地看到了固定化技術(shù)的一些優(yōu)點(diǎn)，雖然很多還處于研究和開發(fā)中，但已經(jīng)給人們指明發(fā)展方向。隨著固定化技術(shù)的發(fā)展，將會有更多的固定化酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體應(yīng)用于生產(chǎn)中，充分顯示出固定化技術(shù)的優(yōu)越性，開啟固定化技術(shù)的新局面。 我國目前食品加工企業(yè)使用該技術(shù)的現(xiàn)狀是，固定化酶的操作方法復(fù)雜、穩(wěn)定性較差，成本過高或使用了有毒的化學(xué)試劑而不符合食品加工所要滿足的經(jīng)濟(jì)和安全標(biāo)準(zhǔn)，這些都限制了固定化酶技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，急需探索新型載體和改進(jìn)固定化方法。但已有的成功經(jīng)驗(yàn)也向我們展示了固定化酶技術(shù)在食品加工領(lǐng)域的具大潛力，今后若能探索固定化酶的新型載體進(jìn)一步對天然高分子載體的不斷挖掘術(shù)、膜技術(shù)，開發(fā)

33、新型、高效固定化酶反應(yīng)器等，以解決固定化酶存在問題。我們相信，固定化酶技術(shù)將在食品領(lǐng)域有更加光明的前景。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 李彥鋒,李軍榮,伏蓮娣.固定化酶的制備及應(yīng)用[J].高分子通報(bào),2001(2):13-17,23. [2] 胡和兵,王牧野,吳勇民,等.酶的固定化技術(shù)及應(yīng)用[J].中國釀造,2006(7):4-7. [3] 張超,高虹,李冀新.固定化酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J].中國食品添加劑,2003(3):136-141. [4] 胡和兵,王牧野,吳勇民,何明中．酶的固定化技術(shù)及應(yīng)用[J].中國釀造,2OO6(7)： 4～8．

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