解脂酶

工业酶制剂品种

解脂酶是重要的工业酶制剂品种之一，可以催化解脂、酯交换、酯合成等反应，广泛应用于油脂加工、食品、医药、日化等工业。不同来源的解脂酶具有不同的催化特点和催化活力。其中用于有机相合成的具有转酯化或酯化功能的解脂酶的规模化生产对于酶催化合成精细化学品和手性化合物有重要意义。

简介

解脂酶是重要的工业酶制剂品种之一，可以催化解脂、酯交换、酯合成等反应，广泛应用于油脂加工、食品、医药、日化等工业。不同来源的解脂酶具有不同的催化特点和催化活力。其中用于有机相合成的具有转酯化或酯化功能的脂肪酶的规模化生产对于酶催化合成精细化学品和手性化合物有重要意义。

目前酯化反应大多是高温酸碱催化，存在副产物有毒，反应条件苛刻，能耗高，环境污染等问题。而酶法合成能够克服以上缺点，反应条件温和，能耗低，催化反应特异性强，不易产生副产物，对环境友好，是绿色化学工业的发展方向。

解脂酶的主要类型

脂肪酶

酵母菌产生的脂肪酶(lipase，亦称甘油酯水解酶，glycerol esterhy drolase)能水解三脂酰甘油酯形成甘油和脂肪酸，而3分子脂肪酸基是逐步被水解的。产生胞外脂肪酶的酵母，大都属于不产生子囊孢子的酵母，主要是假丝酵母属和球凝酵母属的种。

全部酵母菌大概都能够合成胞内脂肪酶，以转换膜的脂酰甘油酯。经研究得知，自溶后的面包酵母、顶面啤酒酵母和底面啤酒酵母能水解橄榄油。已知酿酒酵母的脂肪酶活性与细胞膜相联结。

磷脂酶

磷脂酶(phospholipase)可催化磷脂水解形成甘油、脂肪酸、磷酸和含氮碱部分。

1、磷脂酶类：经研究得知，参与磷脂分解的酶有磷脂酶A1、磷脂酶A2、磷脂酶C和磷脂酶D等。磷脂酶A1专一地水解磷酸甘油酯分子中与甘油分子的第一个碳原子相联的酯键，磷脂酶A2专一地水解与甘油分子第二个碳原子相联的酯键。这两种酶过去被认为是磷脂酶B。磷脂酶C专一地水解甘油和磷酸形成的酯键，而磷脂酶D则专一地水解极性碱基与磷酸基团间形成的酯键。磷脂酶作用的专一性，已成为鉴定磷酸甘油酯结构的重要工具酶。这些酶在自然界分布很广。现以卵磷脂为例说明磷脂的水解过程。已知在不同的生物体内，卵磷脂的代谢途径是不同的，但被酶水解的部位则是相同的（见图1）。

2、酵母细胞中的磷脂酶及其作用。科凯(Kokke)等于1963年报道了啤酒酵母的卵磷脂分解代谢中有磷脂酶A的活性。此酶水解卵磷脂形成1分子脂肪酸和溶血磷脂，再水解出1分子脂肪酸形成甘油磷酸胆碱。他们指出，磷脂酶的活性是因二乙基醚(diethylether)和其它有机溶剂的存在而得以提高的。有人认为这种刺激效应，是有机溶剂分子穿透到磷脂微团(micelle)，致使脂类与水分子的内表面空间扩大，使酶比较容易接近脂酰的酯键。霍夫曼(Hoffmann)等于1961年报道说酿酒酵母提取液中含有磷脂酶C活性，它催化磷脂水解，产生二脂酰甘油和磷酸胆碱，因而他认为酵母的脂提取物中出现的二脂酰甘油与此酶有关。

脂酶亦催化鞘脂水解，但有关酵母的这种作用尚无报道。可以想象，在酵母菌的某些分化过程中，脂酶尤其是磷脂酶具有重要作用。但在酵母的任何分化过程中，至今尚没有报道涉及脂解酶的作用。

解脂酶的应用

脂肪酶的应用

1、食品工业

利用酶作用后释放出的链较短的脂肪酸，增加和改进食品的风味和香味；利用脂肪酶催化的醇解和酯化反应来生产各种香精酯，作调料剂；用有1，3－专一性的微生物脂肪酶提高食用油营养价值和增加食用油的花色品种，制备代可可酯等高档油脂；另外，脂肪酶还可以用于酒类的去浊除渣、改善面包质量，改善蛋白的发泡等等方面。

2、洗涤剂工业

Novo公司首先将含脂肪酶的洗涤剂推向国际市场，作为洗涤剂的增效剂，该酶在15～60℃、pH9.0以上的条件下可去除油污。

3、有机相脂肪酶催化合成精细化学产品

八十年代，用脂肪酶在有机溶剂中催化合成低分子量羧酸酯系列香精酯、萜烯醇酯、中长链脂肪酸、短链醇酯及长链脂肪酸长链脂肪醇酯等系列产品的研究开发取得了显著进展，且产品可归入GRAS(一般认为是安全的)范畴，视作天然的“绿色”替代品。

目前酶法合成酯产品已从实验室研究迈向工业化生产，成为补充和取代部分化学合成产品的又一新的生产工艺，在生产实际中很多酯化产品如生物柴油、维A棕榈酸酯、棕榈酸异辛酯等产品在经济和环保两方面的优势已经超过了化学合成法。

4、消旋混合物的光学拆分

酶催化反应的高效性、高立体选择性及温和反应条件使得酶催化拆分法可用于某些用一般法难以拆分的手性化合物。脂肪酶是水解酶,对广泛的底物能催化不对称水解或不对称酯化。脂肪酶对手性化合物如醇、羧酸、酯、酰胺和胺等均有较好的立体选择性,因此脂肪酶被广泛地用来拆分外消旋醇和羧酸。拆分的主要途径为立体选择性水解、酯化或转酯反应。

用乙烯基酯为活性酯，在无水二氯甲烷中用假单胞菌脂肪酶催化氰醇的化学拆分，得S型醇，经化学转化合成β-肾上腺素抑制剂。此外，脂肪酶还用于酯环仲醇的拆分，拟除虫菊酯中间体的拆分，除草剂对甲氧基苯甲酸基奈普生、布罗芬的拆分等。

磷脂酶的应用

磷脂酶是生物体内负责磷脂的代谢和生物合成的一类酶，能催化甘油磷脂各种水解反应，根据其水解磷脂位置的不同可分为5类：磷脂酶A1、A2、B、C、D。其生物功能可归纳为三类：细胞膜结构的维护和修复；细胞内代谢机制和信号传导的调节及体内磷脂的消化。如磷脂酶A2（PLA2）大量存在于蛇毒、蜂毒、蝎毒、动物胰脏及植物组织中，可介导产生具有磷脂转运、膜修复、胞外水解及神经元转移因子等功能的脂质介质。而磷脂酶C（PLC）在生物的生命活动中起着第二信使的作用，其广泛存在于各种原核、真核生物之中，只是在分子结构上略有差异。磷脂酶不仅在生物体内具有很重要的生理功能，而且具有很高的应用价值，可广泛地用在科学研究、医药、饲料改良和食品工业等诸多方面。例如在医药方面PLA2被应用于抗炎药物的生产，PLC被应用于抗肿瘤药物的研制等；在饲料改良方面，磷脂酶被添加于饲料中水解甘油磷脂，可改善饲料的利用效率和促进动物生长；在食品工业方面，PLA1、PLA2和PLC可被广泛应用于油脂脱胶，同时由于磷脂酶可使面团形成胶状复合体，可以减少淀粉回生，因此在烘焙行业应用也非常广泛。此外磷脂酶D（PLD）还广泛应用于甘油磷脂改性。磷脂酶普遍存在于动物、植物和微生物中。由于微生物来源的磷脂酶具有种类繁多、多为外泌表达、单亚基蛋白、容易大量快速制备和成本低等特点，已经成为当前食品工业应用的最重要途径。但是野生菌株的磷脂酶生产能力往往很有限，无法满足工业生产的要求。此外，为了适应工业生产过程中高温、高压、高酸度、高离子浓度以及重金属离子超标的极端环境，就需要对现有的磷脂酶进行改造，以适应生产的需要。

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