A lipázok ( EC3111113, glicerinészter-hidrolázok ) az észterkötésű hidrolázok egy speciális osztálya, amelyeket a szubsztrátspecificitás szerint nem-specifikus, zsírsav-specifikus és specifikus lipázokba sorolnak. A lipázok megtalálhatók állatokban, növényekben és mikroorganizmusokban. A lipázok szerves fázisban katalizálhatják az észterszintézist, észtercsere-reakciót, észterpolimerizációs reakciót, peptidszintézist és amidszintézist stb. Ezért a lipázt az utóbbi években széles körben használják az élelmiszeriparban.

A lipáz tulajdonságai

A lipáz 1834-es felfedezése óta több mint száz éves kutatási történelemmel rendelkezik, a lipáz a metabolikus enzimek fontos osztálya a szervezetekben, természetes szubsztrátja a hosszú láncú zsírsavészterek (például különböző zsírok és olajok stb.), szerepet játszhat a heterogén rendszerben (olaj-víz határfelület) vagy a szerves fázisban, és bizonyos helyspecificitással rendelkezik.

Bár a lipáz különböző forrásokból származik, és a különböző forrásokból származó lipáz aminosavösszetétele eltérő, molekulatömege 20 000-60 000 között van, és aktív központja azonos vagy hasonló szerkezeti összetételű, és aktív központja néhány kivételtől eltekintve általában egy szerinből, aszparaginsavból és hisztidinből álló triplex, és az enzimmolekula térszerkezetének központi része egy amfifil α-hélixszel körülvett hidrofób β-alakzat. Az enzimmolekula térszerkezetének központi része egy hidrofób β-képlet, amelyet egy amfifil α-hélix vesz körül, és a három aminosav a központi β-képlet oldalán lévő "gyűrűben" helyezkedik el, erősen konzervált geometriai orientációban. A legtöbb lipáznak van egy mozgó szerkezete is, a "fedél".

Ez a "fedél" takarja az aktív katalitikus helyet a "gyűrűben", amikor a lipáz nincs aktiválva. Amikor a lipázmolekula aktiválódik, a "fedél" kinyílik, lehetővé téve az enzimhatás szubsztrátjának A lipázmolekula aktiválása megnyitja a fedelet, lehetővé téve az enzim szubsztrátjának az enzim molekula "szubsztrátkötő helyéhez" való kötődését.
A lipáz csak heterogén rendszerekben, azaz az olaj és a víz határfelületén képes működni, és nem működik egyenletesen diszpergált vagy vízben oldódó szubsztrátokon, és ha működik is, azt nagyon lassan teszi, és a lipáz a rendszer hidrofil és hidrofób határfelületein működik.

A lipáz alkalmazása az élelmiszeriparban

1. Alkalmazás az olajfeldolgozásban

A lipáz képes katalizálni a zsírsavak és a glicerin keletkezését a zsírokból és az olaj hidrolízisreakciójából, amelyet széles körben használnak a zsírsav- és szappaniparban.

Az általános hidrolízisreakció miatt a szilárd zsírok és olajok rendkívül nehezen oszlanak el a reakciórendszerben, és a reakció sebessége lassú. Kobayashi Tetsuo és munkatársai a lipáz hidrolízist víz-szerves oldószer kétfázisú reakciórendszerben végezték, és a faggyút megfelelő szerves oldószerben oldották fel, így a szubsztrátot tartalmazó szerves oldószer a reakciósebesség növelése érdekében teljesen diszpergált a vizes fázisban, és a reakciótermékek zsírsavai és glicerinje a szerves fázisba és a vizes fázisba kerültek elkülönítés és visszanyerés céljából, és a faggyú bomlása 48 óra után elérte az 100% értéket. A lipáz képes egy észtert egy másik észterrel hidrolizálni, és széles körben használják a zsírsav- és szappaniparban.

A lipáz képes egyfajta észtert egy másik zsírsavval vagy alkohollal vagy észterrel összekeverni, és egy új észtert létrehozni acilcserével, átészteresedési reakció következik be. Az átészteresedési reakció révén a zsírok és olajok tulajdonságai megváltoztathatók.

ChangM K et al. a hidrogénezett gyapotmagolaj és egy bizonyos mennyiségű repceolaj átészterezési reakcióját immobilizált lipázzal katalizálta n-hexán oldószerrel, és a termék olvadáspontja 36 ℃-kal magasabb volt, mint a természetes kakaóvajé, amely a kakaóvaj helyettesítőjeként használható; Lin Zhiyong tanulmányt végzett a kakaóvaj előállításáról sebiferumolajból, és jobb feltételeket kapott a kakaóvaj analóg előállításához az átészterezési reakció feltételei révén.

Bizonyos körülmények között a lipáz képes katalizálni a zsírsav és a glicerin közötti észteresítési reakciót, hogy az olajban lévő szabad zsírsavak nagy részét semleges glicerinészterekké alakítsa át, ami nemcsak a savértéket csökkenti, hanem növeli a semleges glicerinészterek mennyiségét is, és megvalósítja a zsírok és olajok biofinomítását és savtalanítását. Ezenkívül a lipáz használható a többszörösen telítetlen zsírsavak erősítésére, foszfolipidek szintézisére és így tovább.

2. Alkalmazás a tejiparban

Lipáz a tejtermelésben kettős hatása lesz, egyrészt a lipáz miatt a tejzsír bomlása miatt a friss tej a tárolási folyamatban keserű ízt okoz, a tejpor által a minőségromlás megőrzési folyamatában okozott minőségromlás miatt a sajttermékek kellemetlen ízűvé válnak.

A savanyú tejtermékekben az enzimatikus emésztés során keletkező szabad zsírsavak gátolják egyes erjesztőanyagok termelődését is. Másrészt a tejtermékekben a lipáz alkalmazásával végzett laktid-hidrolízis tovább javíthatja a sajt, a tejpor és a tejszín ízét, elősegítheti a sajt érését és javíthatja a tejtermékek minőségét.

Például a specifikus lipolízis révén a tejszínnek nagyon erős íze lehet. A krém hozzáadott egy bizonyos mennyiségű lipáz szóda oldat, majd homogenizálás, szigetelés enzim, majd hő a módszer az enzim inaktiválása, távolítsa el az alsó réteg enzim oldat, szűrés, lehet kapni, hogy fokozza az aroma a krém termékek, az aroma és az íz jelentősen javult.

3. Alkalmazás az élelmiszer-adalékanyagiparban

Az L-aszkorbil-palmitátot széles körben használják észter-oldható antioxidánsként és táplálék-erősítőként. Az aszkorbil-palmitátot L-aszkorbinsavból észterezik, az L-aszkorbinsavval összehasonlítva, először is, antioxidáns tulajdonsága jelentősen javult; másodszor, a palmitinsavcsoport beültetése miatt mind hidrofil aszkorbinsav és lipofil palmitinsavcsoporttal rendelkezik, ami egyfajta kiváló felületaktív anyaggá teszi; továbbá erős rákellenes és daganatellenes hatással is rendelkezik.

Luhong Tang és munkatársai szisztematikus vizsgálatot végeztek több reakcióközeg, például víz, heptán és tert-amilalkohol, valamint több lipáz, például NOVO435 (Candida antartica), MML (Mucormiehei), LIPOLASE, PPL (sertés hasnyálmirigy) stb. hatásairól az L-aszkorbil-palmitát szintézisreakciójára. Az eredmények azt mutatták, hogy a reakcióközeg és a lipázfajok nagy hatással voltak a reakcióra. A számos vizsgált reakcióközeg közül egyedül a tert-amilalkohol volt alkalmas a reakcióra, a vizsgált lipázok közül pedig a NO2VO435 mutatott jó katalitikus aktivitást.

A szacharóz-laurát emulgeáló és antibakteriális funkcióval rendelkezik. Egyre több figyelmet vonz. Egyre több kutató összpontosít az enzimek katalizátorként való alkalmazására a szacharóz-laurinsav szelektív szintézisére. Például Pedersen és munkatársai a szacharóz 2-laurát monoészter szintézisét a Bacillus p seudofirmus AL-89 metalloproteáz termolízissel katalizálták.

Általában az aromás és ízkomponensek kémiailag szintetizáltak vagy természetes forrásokból kivontak, a növényekből kivont aromás anyagok mennyisége korlátozott az emberek igényeinek kielégítésére, ezért a jelenlegi elmozdulás a biotechnológiai módszerek előállítására, a jelenlegi hazai és külföldi mikrobiális enzimatikus enzimatikus szintézis aromás vegyületek.

Shieh CJ például a Trichoderma immobilizált lipázzal katalizált hexanol és triacilglicerin észterek n-hexadecanban történő átészterezésének optimalizált körülményeit vizsgálta válaszfelületi módszertan segítségével.Gandolfi R különböző aromás észterek (hexil-acetát, hexil-butirát, geranil-acetát és geranil-butirát) szintéziséről számolt be, amelyeket a Rhizopus oryzae száraz micélium szelektív felhasználásával katalizáltak a szerves fázisban.

4.Application az élelmiszer-hulladék kezelésében

Az olaj- és zsírfeldolgozás során keletkező zsírtartalmú hulladékok és hulladék éttermi olajok főként zsírsav-trigliceridekből állnak. Nemcsak a szabad zsírsavtartalom magas, hanem aldehideket, ketonokat és polimereket, valamint egyéb oxidált termékeket is tartalmaz. Wang Yong és társai a biodízel előállítását vizsgálták hulladék étolajból enzimkatalizált átészterezéssel, háromlépéses szakaszos folyamatban, 48 órás reakcióidővel és 90,4% teljes konverziós rátával.

A finomított növényi olajat alapanyagként használó eljárással összehasonlítva az átészterezés konverziós aránya 97,3% volt azonos reakciókörülmények között.

Wa tanabe Y és munkatársai a hulladék éttermi olaj folyamatos enzimkatalizált átészterezését vizsgálták, amelynek konverziója 90% volt, összehasonlítva a finomított növényi olajéval, amely 93% volt ugyanolyan reakciókörülmények között. yuji shimada és munkatársai a hulladék éttermi olaj fokozatos alkoholízisére fejlesztettek ki egy reakciórendszert immobilizált lipáz felhasználásával, és az átészterezés konverziója több mint 90% volt. Az észteresítés konverziója több mint 90% volt.

Kilátások

Számos jelentés született a lipáz-szintézis technológiájáról az élelmiszeriparban és a kapcsolódó területeken, de ezek többsége még mindig az alkalmazott alapkutatás szakaszában van, és nem sok kísérlet történt a lipáz-katalizált szintézis iparosítására. A géntechnológia és a fehérjemérnökség fejlődésével a lipáz alkalmazása az élelmiszerekben fejlettebb lesz, ami nagy jelentőséggel bír az élelmiszeripar egyes területeinek gyors fejlődésének előmozdítása szempontjából.