固定化酶-食品創(chuàng)新

匯報(bào)人：總述固定化酶技術(shù)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)生物工程技術(shù)。酶的固定化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)、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?；钴S,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。具體應(yīng)用1、在生產(chǎn)低乳糖牛乳中的應(yīng)用“乳糖不耐癥”牛奶中含有4.5%的乳糖,有些人體內(nèi)缺乏乳糖酶,因而在飲用牛奶后常發(fā)生腹瀉、腹脹等;另外,由于乳糖難溶于水,常在煉乳、冰激淋中呈沙樣結(jié)晶析出,影響風(fēng)味。

目前，國(guó)外已使用固定化黑曲霉乳糖酶處理牛奶，生產(chǎn)脫乳糖牛奶。酶的固定化流程經(jīng)酸堿交替處理的D151樹脂25℃

，24小時(shí)后加入4﹪戊二醛，30℃下交聯(lián)6h加入PH4.0,3M醋酸緩沖液稀釋的酶液得到的酶經(jīng)蒸餾水洗滌后即可使用2、在生產(chǎn)高果糖漿中的應(yīng)用

固定化葡萄糖異構(gòu)酶是世界上生產(chǎn)規(guī)模最大的一種固定化酶,它可以用來(lái)催化玉米糖漿和淀粉生產(chǎn)高甜度的高果糖糖漿。由此可得到含果糖55%的高果糖漿,當(dāng)與蔗糖同等甜度時(shí),其價(jià)格要低10%20%,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,該酶就固定在菌體上,制成固定化酶。3、在油脂改性中的應(yīng)用脂肪酶可以催化酯交換、酯轉(zhuǎn)移和水解等反應(yīng),所以在油脂工業(yè)中有廣泛應(yīng)用,1,3一特異性脂肪酶可酶促酯交換反應(yīng),將棕櫚油改性為可可酯。Blooner等用脂肪酶將棕桐油轉(zhuǎn)化成代可可脂,Co-to等用表面活性劑處理固定化酶,使酶活性大幅度提高,并增加固定化酶的使用次數(shù)。4、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(guò)氧化酶、單寧酶、果膠酶等,其對(duì)茶葉的加工或深加工有重要的意義。多酚氧化酶是作為茶葉尤其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(duì)酸堿的適應(yīng)性增強(qiáng)。單寧酶可以水解沒(méi)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)。5、速溶茶生產(chǎn)中的應(yīng)用在速溶茶的生產(chǎn)過(guò)程中,沒(méi)食子酸酯的脫棓酰化是一個(gè)極為重要的技術(shù)環(huán)節(jié),尤其是生產(chǎn)冰茶時(shí)。茶中的咖啡因與多酚物質(zhì)一起形成不溶性絡(luò)合物,即所謂的“茶冰激淋”,這實(shí)際上是由于氫鍵的存在的緣故。去除棓酸基,可以使其溶解性能增加。因此,將發(fā)酵液通過(guò)固定化單寧酶反應(yīng)器,使速溶茶的生產(chǎn)更為簡(jiǎn)單,產(chǎn)品速溶性更高。6、啤酒澄清中的應(yīng)用啤酒以其清晰度高、泡沫適中、營(yíng)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)重影響了啤酒的品質(zhì)。1、溫燕梅等采用吸附—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(duì)啤酒澄清防止冷渾濁有明顯效果。應(yīng)用2、趙炳超等在戊二醛做交聯(lián)劑的條件下,以介孔分子篩MCm

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48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(chǔ)藏穩(wěn)定性也有了明顯改善。應(yīng)用7、固定化酶在柑橘汁加工中的應(yīng)用柑桔加工產(chǎn)品出現(xiàn)過(guò)度苦味是柑桔加工業(yè)中較重要的問(wèn)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;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)。工廠生產(chǎn)中常采用固定化柚皮苷酶減少柑桔類果汁中的柚皮苷含量。Manjo’n等使用空心玻璃床作為載體,分別使用DEAE-Sephadex(二乙氨乙基-交聯(lián)葡聚糖),單寧1一2一氨基乙基纖維作為載體。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。8、煙葉加工中的應(yīng)用原因：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)生糊焦氣味,影響吸食品質(zhì)。解決方法：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。固定化：劉謀盛等將固定化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)。9、生產(chǎn)L-氨基酸和L-蘋果酸中的應(yīng)用天冬氨酸酶富馬酸酶這兩種酶都是胞內(nèi)酶,當(dāng)對(duì)細(xì)胞進(jìn)行固定化處理時(shí),酶的穩(wěn)定性得到提高。一個(gè)10m3的固定化細(xì)胞柱每月可生產(chǎn)數(shù)噸L一天門冬氨酸和L一蘋果酸。＋10、在食品檢測(cè)以及傳感器中的應(yīng)用生物傳感器生物傳感器的核心元件就是其分子識(shí)別元件,即由生物活性物質(zhì)經(jīng)固定化后形成的敏感膜。將固定化酶應(yīng)用于組裝生物傳感器的研究并應(yīng)用于食品分析與檢測(cè)的發(fā)展也十分迅速。Kurube用單胺氧化酶膜和氧電極組成的酶?jìng)鞲衅鳒y(cè)定了豬肉新鮮度,反應(yīng)時(shí)間為4min。日本農(nóng)林水產(chǎn)省研制出一種滋味傳感器,可品嘗肉湯風(fēng)味,用于肉湯生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制。Fernando采用電導(dǎo)型生物傳感器檢查食品中有機(jī)農(nóng)藥的污染。應(yīng)用現(xiàn)狀與展望現(xiàn)狀：

固定化技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用還很多,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,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。

展望：

隨著固定化技術(shù)的發(fā)展,將會(huì)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。參考文獻(xiàn)[1]羅麗萍,熊紹員.固定化酶及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用[J].食品科技,2008,01