脂肪酶作用原理與應(yīng)用領(lǐng)域.ppt

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脂肪酶的作用原理與應(yīng)用領(lǐng)域,報告人：阿衣帕熱,內(nèi)容,脂肪酶類型脂肪酶作用原理脂肪酶的應(yīng)用領(lǐng)域,脂肪酶（lipase）又稱甘油酯水解酶，是指分解或合成高級脂肪段和丙三醇形成的甘油三酸酯酯鍵的酶。,,脂肪酶是一類特殊的酯鍵水解酶，只作用于異相系統(tǒng)，即只在油水界面上作用，而且只有在當?shù)孜镆晕⒘?，小聚合分散狀態(tài)或呈乳化顆粒時，脂肪酶對底物水解才有顯著的催化作用。,脂肪酶基本組成單位僅為氨基酸，通常只有一條多肽鏈。它的催化活性僅僅決定于它的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。,,脂肪酶的結(jié)構(gòu)特點同源區(qū)段：His-x-y-Gly-Z-Ser-W-Gly或Y-Gly-His-Ser-W-Gly(X,Y,W,Z是可變的氨基酸殘疾）；活性中心是絲氨酸殘疾，正常情況下受1個a-螺旋蓋保護。,脂肪酶催化的反應(yīng),脂肪酶的來源：脂肪酶廣泛存在于動物植物和微生物中。植物中含脂肪酸較多的是油料作物的種子，當油料種子發(fā)芽時，脂肪酶能與其他的酶協(xié)同發(fā)揮作用催化分解油脂類物質(zhì)生成糖類，提供種子生根發(fā)芽所必須的養(yǎng)料和能量；,動物體內(nèi)含脂肪酶較多的是高等動物的胰臟和脂肪組織，在腸液中含有少量的脂肪酶，在動物體內(nèi)，各類脂肪酶控制消化，吸收，脂肪重建和蛋白質(zhì)代謝等過程；,細菌，真菌和酵母中的脂肪酶含量更為豐富。由于微生物種類多，繁殖快，易發(fā)生遺傳變化，具有動植物更廣的作用，且微生物來源的脂肪酶一般都是分泌性的胞外酶。,適合于工業(yè)化大生產(chǎn)和獲得高純度樣品，因此微生物脂肪酶是工業(yè)用脂肪酶的重要來源，并且在理論研究方面也具有重要的意義。,微生物脂肪酶：細菌28個屬放線菌4個屬酵母菌10個屬其他真菌23個屬一共65個屬的微生物生產(chǎn)脂肪酶,脂肪酶的生產(chǎn)方法,脂肪酶菌株的篩選篩選路線：采樣→富集培養(yǎng)→初篩→復篩→檢測酶活→鑒定菌種→保藏菌種初篩方法：可淘汰85%-90%不符合要求的微生物利用平皿的生化反應(yīng)進行分離,RhodamineB平板篩選法篩選原理：只放在脂肪酶的催化作用下水解生成甘油和脂肪酸，脂肪酸能與RhodamineB的陽離子發(fā)生作用，生成黃色的熒光物質(zhì)，所以用紫外燈的觀察，產(chǎn)脂肪酶的菌株周圍會出現(xiàn)熒光圈，依據(jù)熒光圈的大小進行菌株的篩選。,,溴甲酚紫平板篩選法：篩選原理：溴甲酚紫作為一種顯色劑，其PH變色為5.2-6.8，在堿性條件下顯紫色，在酸性條件下鮮黃色，只放在脂肪酶的催化作用下生成的脂肪酸會使培養(yǎng)基的PH降低，產(chǎn)脂肪酶菌株的周圍會出現(xiàn)先黃色的透明圈，根據(jù)透明圈的有無和大小來篩選產(chǎn)脂肪酶的菌株，透明圈越大說明產(chǎn)脂肪酶活力越強。,瓊脂塊培養(yǎng)法：將分離培養(yǎng)基用滅菌的打孔器制作成許多單個的直徑約0.6cm的小瓊脂塊，排放在干凈的培養(yǎng)皿內(nèi)，將套選的菌株接種在這些小瓊脂塊上培養(yǎng)，讓其充分生長。,然后依次再將長滿菌的小瓊脂塊放到酶活測定板上，28℃培養(yǎng)1-3d，觀察各菌落周圍油脂水解圈的大小，水解菌越大，酶活越強，將水解圈大的菌株純化后保存在斜面培養(yǎng)基上。,,復篩選方法——搖瓶培養(yǎng)種子培養(yǎng)基→發(fā)酵培養(yǎng)基→收集菌體和上清液，分別測酶活。酶活的測定：在給定的時間內(nèi)，脂肪酶酶活大小與其催化水解生成的脂肪酸的量成正比。脂肪酶酶活的測定方法很所，根據(jù)原理不同，其中酸堿滴定法和分光光度法最為常用，常用的分光光度法有銅皂顯色法和對硝基苯酯法。,測定脂肪酶酶活常用方法的比較,脂肪酶的特性，結(jié)構(gòu)和催化作用原理,脂肪酶的M脂肪酶的M因其來源不同而差異很大，不同來源的脂肪酶，其氨基酸組成數(shù)目從270-641不等，其M從29-100kD變化。,脂肪酶的最適溫度和最適PH脂肪酶的最適溫度一般在30-60℃之間，最適PH一般為6-10，不同來源的脂肪酶的最適合的溫度和最適合的PH差異也比較大。列入一株無花果假絲酵母的脂肪酶最適溫度為42℃，最適PH為8.0，一株青霉突變株的最適溫度為25℃，最適PH為10,脂肪酶的界面活化機理,脂肪酶和酯酶都能催化酯的水解，但只有脂肪酶可以催化水不溶性酯的水解。脂肪酶和酯酶的最大差別在于他們與底物的作用形式不同。酯酶的活性隨著底物濃度的增加而增大，變現(xiàn)為依賴于底物濃度的正常Michaelis-Menten活性，而脂肪酶則表現(xiàn)出C形曲線，,在底物濃度處于溶解狀態(tài)下，脂肪酶幾乎沒有活性，只有當?shù)孜餄舛戎饾u增加到超出其溶解度極限時，才表現(xiàn)出明顯增加的活性，這種現(xiàn)象稱為“界面活性”。,脂肪酶的類型和生理分布情況大多數(shù)脂肪酶的行動特定位置上的脂至底物（小腸）甘油骨干。列入，人體胰腺酶。只是主要的酶，能分解人體消化系統(tǒng)中的膳食脂肪。轉(zhuǎn)換成單甘酶和兩種脂肪酶的攝入由衷的甘油三脂基板。其他及中國類型那個的脂肪酶的活性存在于自然中如磷脂和鞘磷脂，然而，這些通常是從傳統(tǒng)的脂肪酶分別對待。,在干按預案微生物分泌的一些脂肪酶的表達。尤其是白色念珠菌永遠的大量不同的脂肪，這可能反映了廣泛的脂肪分解活性，這可能有助于人體組織的持久性拜念珠菌的毒理。,生理分布脂肪酶在不同的生物過程，從日常飲食甘油三酯代謝的細胞信號不等和炎癥。因此，細胞內(nèi)某些酶的活動只限于特定的車廂，而在細胞外空間的其他工作。例如在溶酶體酶，這種酶是局限在一個叫做溶酶體細胞器。,其他脂肪酶，胰脂肪酶，如被分泌到細胞外空間，他們?yōu)樘幚沓筛唵蔚男问?，可以更容易吸收和運輸整個身體的飲食血脂。,真菌和細菌分泌的脂肪酶，以促進養(yǎng)分的吸收，從外部介質(zhì)（或病原微生物的例子，以促進一個新的主機入侵）。一定黃蜂和蜜蜂毒液含有磷脂，加強“生物損傷和炎癥刺交付有效載荷”。作為生物膜是活細胞的組成部分，主要是磷脂的組成，脂肪酶在細胞生物學中發(fā)揮的重要作用。,球形馬拉色菌，木耳，被認為是人類頭皮屑的原因，使用脂肪油酸和增加皮膚細胞的生產(chǎn)分解成皮脂，導致頭皮屑。,人體消化系統(tǒng)的主要脂肪酶是人類胰脂肪酶的胰脂肪酶相關(guān)蛋白，這是由胰腺分泌。人類也有其他一些相關(guān)的酶，包括肝脂酶（HL），內(nèi)皮脂酶，脂蛋白脂酶。,脂肪酶的應(yīng)用領(lǐng)域,脂肪酶在食品加工中的應(yīng)用脂肪酶在肉類加工中已得到有效的利用，如魚肉加工中，脂肪酶參與生物酯解，除去魚肉的脂類。近年，油脂改良技術(shù)成為研究的熱點，最有價值的應(yīng)用是將棕櫚油轉(zhuǎn)化為類可可脂。在非水相中用米赫毛霉(Mucormiehe)脂肪酶LipozymeIM催化，使硬脂酸甲酯與33～39℃熔點棕櫚油進行酯交換，制取類可可脂J。此外，脂肪酶在改變植物油物理性狀方面也有很大的潛力。,與化學合成的氫化油相比，脂肪酶具有催化酯交換改性油脂風味好，異構(gòu)體少，不產(chǎn)生對人體有害的反式脂肪酸等優(yōu)點，可生產(chǎn)營養(yǎng)價值高的塑性脂肪。,,食品加工：利用脂肪酶分解油脂釋放出的短鏈脂肪酸增加或改進食品的風味、香味與質(zhì)構(gòu)，生產(chǎn)代可可脂，這是脂肪酶最早、最廣泛的應(yīng)用。,脂肪酶在飼料中的應(yīng)用飼料資源不足一直是我國養(yǎng)殖業(yè)面臨的一個大問題，在耕地和水資源嚴重緊缺的情況下，糧食產(chǎn)量已很難提高。我國動物生產(chǎn)中飼料轉(zhuǎn)化率低，豬、雞、奶牛等的飼料轉(zhuǎn)化率均比國際先進水平低0.3～0.6個百分點，使得飼料資源不足的問題更加嚴峻。飼料用酶制劑的開發(fā)和應(yīng)用極大的緩解了飼料資源的不足。近年來，酶制劑一直是國內(nèi)外動物營養(yǎng)研究的熱點之一，它們在飼料工業(yè)中的有效應(yīng)用使得飼料工業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)安全、高效、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展成為可能。,脂肪在畜禽體內(nèi)的作用主要是氧化供能，它含有的能量是碳水化合物的2.25倍，可滿足動物體對較高能量濃度的要求；脂肪是脂溶性維生素和某些激素的溶劑，促進對這些物質(zhì)的吸收和利用，同時為畜禽提供必需的不飽和脂肪酸，保證畜禽的健康生長；,添加脂肪還可減少飼料加工過程中的粉塵，改善飼料外觀，在高溫條件下，還有利于提高能量攝入量，降低畜禽的體熱增耗，減緩熱應(yīng)激。此外，添加脂肪可有效地提高飼料的適口性。因此，在豬、雞和奶牛飼養(yǎng)中，在飼料中添加脂肪是比較普遍的。,,脂肪酶在紡織物中的應(yīng)用織物表面脂質(zhì)影響織物的柔軟度、光亮度和著色與手感。傳統(tǒng)脂處理法是用化學品脫除，效果不理想，且污染環(huán)境，成本高。脂肪酶能將織物表面脂質(zhì)水解成易溶于水的脂肪酸，易于脫除。,研究了酶處理羊毛毯的防縮性能，比未處理的羊毛縮水性有明顯改善用脂肪酶和淀粉酶協(xié)同處理棉布纖維，棉布白度提高，染色瑕疵少，更柔軟、舒適。,,脂肪酶的醫(yī)學應(yīng)用脂肪酶是一種重要的藥物靶或中間體標記酶。作為診斷工具，脂肪酶可預測疾病。測定脂肪酶催化甘油三酸酯產(chǎn)生的甘油可間接獲得血清甘油三酸酯的含量，血清中脂肪酶還可用于檢測急性胰腺炎和胰腺損傷。,,制藥作為藥物，脂肪酶可以幫助消化、降低血脂、治療局部炎癥，還可以作為臨床診斷的工具。,,制備化工產(chǎn)品和試劑利用脂肪酶催化的脂水解反應(yīng)、酯合成反應(yīng)或酯轉(zhuǎn)移反應(yīng)可以制備許多有重要價值的化工產(chǎn)品。另外，脂肪酶催化的酯交換反應(yīng)還被廣泛應(yīng)用于油脂改良以生產(chǎn)具有特殊結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的油脂。,,造紙工業(yè)用脂肪酶輔以纖維素酶和木質(zhì)素酶處理紙漿可以防止樹脂在干燥轉(zhuǎn)鼓上的沉積，保持紙的產(chǎn)量和質(zhì)量，并減少處理樹紙化學品的用量。,工具酶利用某些微生物脂肪酶對酯鍵位置專一性及脂肪酸種類專一性，可以分析脂類(脂肪、油、磷脂)的組成和構(gòu)型。,,研究發(fā)現(xiàn)，從蠟蛀蟲中提取的脂肪酶或酯酶，對分生桿菌屬結(jié)核桿菌H37Rv有殺滅作用。提取植物脂肪酶制成的藥物，可改善患者的消化吸收功能。美國俄勒岡州健康護理專業(yè)研究中心已有脂肪酶類藥品上市，用于治療胃腸紊亂、消化不良等疾病。在手性藥物合成中，用脂肪酶制備單異構(gòu)體手性藥物可提高轉(zhuǎn)化率、減少環(huán)境污染。,,脂肪酶在生物柴油中的應(yīng)用生物柴油是碳鏈長度為16-19的脂肪酸和甲醇或乙醇形成的酯類化合物的總稱。近年，用脂肪酶催化合成生物柴油，代替石化能源成為研究熱點。,,用物理吸附法將假絲酵母脂肪酶(Candidasp．99—125)固定于大孔樹脂，可催化大豆油制造生物柴油。研究表明，粗酶，樹脂重量比為1．92：1，水，油重量比為3：17，4O℃，pH7．4時，脂肪酶活性較高，轉(zhuǎn)化率97．3％。用固定化南極假絲酵母(c．a(chǎn)ntarctica)脂肪酶催化泔水油，可制造生物柴油。,,脂肪酶在生物傳感器中的應(yīng)用用脂肪酶的催化特性研制生物傳感器逐漸受到關(guān)注。固定在pH或氧化電極的脂肪酶聯(lián)合葡萄糖氧化酶可作為脂質(zhì)生物傳感器，測定甘油三酯、血膽固醇含量。,前景與展望,脂肪酶來源不同，導致結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的多樣性、不穩(wěn)定性，使脂肪酶研究進展較慢。固定化脂肪酶可重復利用，提高酶穩(wěn)定性、有利于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本。目前，脂肪酶固定化因其經(jīng)濟性和技術(shù)可靠性，離產(chǎn)業(yè)化還有相當大的差距，需對脂肪酶載體、固定化技術(shù)作深入研究。,,今后，脂肪酶研究需生物遺傳、生物化工、儀器分析、食品工程等領(lǐng)域的研究人員通力合作，篩選新的工業(yè)脂肪酶菌株，以解決工業(yè)生產(chǎn)和保護環(huán)境問題?，F(xiàn)在有很多商品化的脂肪酶產(chǎn)品，多數(shù)是通過微生物發(fā)酵制得，只有少數(shù)幾種來源于動物的脂肪酶是通過從動物體中提取的方法制備。,,根據(jù)不同用途開發(fā)出不同特性的脂肪酶產(chǎn)品，而這些已實現(xiàn)商品化生產(chǎn)的脂肪酶產(chǎn)品其pH穩(wěn)定性多在中性偏堿范圍內(nèi)，對酸的耐受性較差(Claudia)，而添加于飼料中的脂肪酶必須要經(jīng)過胃腸道的酸性條件及內(nèi)源酶的水解到達作用位點，并能夠在作用位點的pH范圍內(nèi)具有較高的活性，因此絕大多數(shù)已實現(xiàn)商品化生產(chǎn)的脂肪酶并不適合于飼料用。,基于這種現(xiàn)狀，對脂肪酶研究進行一些探索性的工作，從而推動脂肪酶在飼料工業(yè)中的應(yīng)用，也是一件非常有意義的工作。,,,,,,,,,,,,,,,