Lipaser (EC3111113, glycerolesterhydrolaser) er en særlig klasse af esterbindingshydrolaser, der klassificeres efter substratspecificitet som uspecifikke, fedtsyrespecifikke og specifikke lipaser. Lipaser findes i dyr, planter og mikroorganismer. I den organiske fase kan lipase katalysere estersyntese, esterudvekslingsreaktion, esterpolymerisationsreaktion, peptidsyntese og amidsyntese osv. Derfor er lipase blevet brugt i vid udstrækning i fødevareindustrien i de senere år.

Egenskaber ved lipase

Siden opdagelsen af lipase i 1834 har der været mere end hundrede års forskningshistorie, lipase er en vigtig klasse af metaboliske enzymer i organismer, dens naturlige substrat for langkædede fedtsyreestere (såsom forskellige fedtstoffer og olier osv.), Kan spille en rolle i det heterogene system (olie-vand-grænseflade) eller den organiske fase og har en vis positionsspecificitet.

Selvom lipase kommer fra forskellige kilder, og aminosyresammensætningen af lipase fra forskellige kilder er forskellig, er dens molekylvægt mellem 20.000-60.000, og dens aktive center har den samme eller lignende strukturelle sammensætning, og dens aktive center, bortset fra nogle få undtagelser, er generelt en triplex bestående af serin, asparaginsyre, histidin, og den centrale del af enzymmolekylets rumlige struktur er en hydrofobisk β-foldning omgivet af en amfifil α-helix. Enzymmolekylets rumlige struktur har en hydrofobisk β-fold i midten, omgivet af en amfifil α-helix, og de tre aminosyrer er placeret i "ringen" på siden af den centrale β-fold i en meget bevaret geometrisk orientering. De fleste lipaser har også en mobil struktur, "låget".

Dette "låg" dækker det aktive katalytiske sted i "ringen", når lipasen ikke er aktiveret. Når lipasemolekylet aktiveres, åbnes "låget", så substratet for enzymets virkning kan blive aktiveret. Aktiveringen af lipasemolekylet åbner låget, så enzymets substrat kan binde sig til enzymmolekylets "substratbindingssted".
Lipase kan kun fungere i heterogene systemer, dvs. ved grænsefladen mellem olie og vand, og fungerer ikke på ensartet dispergerede eller vandopløselige substrater, og selv hvis den fungerer, gør den det meget langsomt, og lipase fungerer på systemets hydrofile og hydrofobe grænseflader.

Anvendelse af lipase i fødevareindustrien

1. Anvendelse i olieforarbejdning

Lipase kan katalysere dannelsen af fedtsyrer og glycerol fra fedt og oliehydrolysereaktion, som er meget udbredt i fedtsyre- og sæbeindustrien.

På grund af den generelle hydrolysereaktion er faste fedtstoffer og olier ekstremt vanskelige at sprede i reaktionssystemet, og reaktionshastigheden er langsom. Tetsuo Kobayashi et al. udførte lipasehydrolyse i et vand-organisk opløsningsmiddel tofaset reaktionssystem og opløste talg i et passende organisk opløsningsmiddel, så det organiske opløsningsmiddel, der indeholder substratet, blev fuldt dispergeret i den vandige fase for at øge reaktionshastigheden, og reaktionsprodukternes fedtsyrer og glycerol blev fordelt til henholdsvis den organiske fase og den vandige fase til adskillelse og genvinding, og nedbrydningen af talg kunne nå 100% efter 48 timer. Lipasen kan hydrolysere en ester med en anden ester, og den bruges i vid udstrækning i fedtsyre- og sæbeindustrien.

Lipase kan blande en slags ester med en anden slags fedtsyre eller alkohol eller ester og generere en ny ester med acyludveksling, transesterificeringsreaktion opstår. Gennem transesterificeringsreaktionen kan fedtstoffers og oliers egenskaber ændres.

ChangM K et al. katalyserede transesterificeringsreaktionen af hydrogeneret bomuldsfrøolie og en vis andel af rapsolie ved hjælp af immobiliseret lipase med n-hexan som opløsningsmiddel, og produktets smeltepunkt var 36 ℃ højere end det naturlige kakaosmør, som kan bruges som erstatning for kakaosmør; Lin Zhiyong udførte en undersøgelse af produktionen af kakaosmør fra sebiferumolie og opnåede bedre betingelser for produktion af kakaosmøranalog gennem betingelserne for transesterificeringsreaktion.

Under visse betingelser kan lipase katalysere forestringsreaktionen mellem fedtsyre og glycerol for at omdanne et stort antal frie fedtsyrer i olien til neutrale glycerolestere, hvilket ikke kun reducerer syreværdien, men også øger mængden af neutrale glycerolestere og realiserer bioraffinering og afsyring af fedtstoffer og olier. Derudover kan lipase også bruges til at styrke flerumættede fedtsyrer, syntetisere fosfolipider og så videre.

2. Anvendelse i mejeriindustrien

Lipase i mejeriproduktion vil have en dobbelt effekt, på den ene side på grund af lipasen på nedbrydning af mælkefedt, vil få frisk mælk i opbevaringsprocessen til at producere en bitter smag, forårsaget af mælkepulveret i konserveringsprocessen af kvalitetsforringelse, vil få osteprodukterne til at producere ubehagelig smag.

I surmælksprodukter hæmmer de frie fedtsyrer, der produceres ved enzymatisk fordøjelse, også produktionen af nogle fermenteringsmidler. På den anden side kan lactidhydrolyse i mejeriprodukter gennem anvendelse af lipase yderligere forbedre smagen af ost, mælkepulver og fløde, fremme modningen af ost og forbedre kvaliteten af mejeriprodukter.

For eksempel kan fløde gennem specifik lipolyse have en meget stærk smag. I fløden tilsættes en vis mængde lipase sodaopløsning og derefter homogenisering, isoleringsenzym og derefter varme metoden til enzym inaktivering, fjerne det nederste lag af enzymopløsning, filtrering, kan opnås for at forbedre aromaen af flødeprodukter, dens aroma og smag forbedres kraftigt.

3. Anvendelse i fødevaretilsætningsstofindustrien

L-ascorbylpalmitat bruges i vid udstrækning som esteropløselig antioxidant og ernæringsmæssig forstærker. Ascorbylpalmitat er forestret fra L-ascorbinsyre, sammenlignet med L-ascorbinsyre, for det første er dets antioxidantegenskab blevet væsentligt forbedret; for det andet har det på grund af implantation af palmitinsyregruppe både hydrofil ascorbinsyre og lipofil palmitinsyregruppe, hvilket gør det til en slags fremragende overfladeaktivt middel; desuden har det også stærke anticancer- og antitumoreffekter.

Luhong Tang et al. gennemførte en systematisk undersøgelse af virkningerne af flere reaktionsmedier som vand, heptan og tert-amylalkohol og flere lipaser som NOVO435 (Candida antartica), MML (Mucormiehei), LIPOLASE, PPL (svinepancreas) osv. på syntesereaktionen af L-ascorbylpalmitat. Resultaterne viste, at reaktionsmedierne og lipasearterne havde stor indflydelse på reaktionen. Blandt de forskellige reaktionsmedier, der blev undersøgt, var tert-amylalkohol det eneste, der var egnet til reaktionen, og blandt de undersøgte lipaser viste NO2VO435 god katalytisk aktivitet.

Saccharose laurat har funktionerne emulgering og antibakteriel. Det har tiltrukket sig mere og mere opmærksomhed. Flere og flere forskere fokuserer på anvendelsen af enzymer som katalysatorer til selektivt at syntetisere saccharose-laurinsyre. Pedersen et al. katalyserede f.eks. syntesen af saccharose-2-lauratmonoester med metalloprotease termolysin, Bacillus p seudofirmus AL-89.

Normalt er aromatiske og smagskomponenter kemisk syntetiseret eller ekstraheret fra naturlige kilder, mængden af aromatiske stoffer ekstraheret fra planter er begrænset til at imødekomme folks behov, derfor er det nuværende skift til produktion af bioteknologiske metoder, den nuværende indenlandske og udenlandske mikrobielle enzymatiske syntese af aromatiske forbindelser.

For eksempel undersøgte Shieh CJ de optimerede betingelser for transesterificering af hexanol og triacylglycerolestere i n-hexadecan katalyseret af Trichoderma immobiliseret lipase gennem responsoverflademetodologi. Gandolfi R rapporterede syntesen af forskellige aromatiske estere (hexylacetat, hexylbutyrat, geranylacetat og geranylbutyrat) katalyseret af den selektive brug af Rhizopus oryzae tørt mycelium i den organiske fase.

4. anvendelse i behandling af madaffald

Det fedtholdige affald og de spildte restaurantolier, der produceres i forbindelse med olie- og fedtforarbejdning, består hovedsageligt af fedtsyretriglycerider. Ikke kun indholdet af frie fedtsyrer er højt, men indeholder også aldehyder, ketoner og polymerer og andre oxiderede produkter. Wang Yong et al. undersøgte fremstillingen af biodiesel fra restaurantspildolie ved enzymkatalyseret transesterificering i en tretrins batchproces med en reaktionstid på 48 timer og en samlet omdannelsesgrad på 90,4%.

Sammenlignet med processen med raffineret vegetabilsk olie som råmateriale var omdannelsesgraden for transesterificering 97,3% under de samme reaktionsbetingelser.

Wa tanabe Y et al. undersøgte den kontinuerlige enzymkatalyserede transesterificering af restaurantaffald med en omdannelse på 90% sammenlignet med raffineret vegetabilsk olie, som var 93% under de samme reaktionsbetingelser. yuji shimada et al. udviklede et reaktionssystem til trinvis alkoholyse af restaurantaffald ved hjælp af immobiliseret lipase, og omdannelsen af transesterificering var mere end 90%. Omdannelsesgraden for esterificering var mere end 90%.

Udsigter

Der har været mange rapporter om lipasesynteseteknologi inden for fødevarer og relaterede områder, men de fleste af dem er stadig på stadiet for anvendt grundforskning, og der er ikke mange forsøg på at industrialisere lipasekatalyseret syntese. Med udviklingen af genteknologi og proteinteknologi vil anvendelsen af lipase i fødevarer blive mere udviklet, hvilket er af stor betydning for at fremme den hurtige udvikling inden for nogle områder af fødevareindustrien.