1.固定化酶的定義與特點(diǎn)
固定化酶技術(shù)是將酶用人工方法固定在特定載體上,進(jìn)行催化、生產(chǎn),因而固定化酶一般可以被認(rèn)為是不溶性酶。與水溶性酶相比,其優(yōu)點(diǎn)如下:易于將固定化酶與底物、產(chǎn)物分高,便于后續(xù)的分離和純化;可以在較長時(shí)間內(nèi)連續(xù)生產(chǎn);酶的穩(wěn)定性和最適溫度提高;酶反應(yīng)條件容易控制;可以增加產(chǎn)物的收率,提高產(chǎn)物質(zhì)量;酶的使用效率高,使用成本低;適于產(chǎn)業(yè)化、連續(xù)化、自動化生產(chǎn)。與此同時(shí),由于酶的分離、固定化處理等原因,固定化酶也具有一些難以避免的缺點(diǎn):在固定化過程中,酶活力會損失;生產(chǎn)成本提高,工廠初期投資大;只能用于水溶性底物,適合于小分子;不適宜于多酶反應(yīng),還需要需要輔助因子的協(xié)助才可以有效反應(yīng)。
2.固定化酶在食品工業(yè)上的應(yīng)用
2.1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)過度苦味是柑桔加工業(yè)中較重要的問題,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(A和D環(huán));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)。主要是利用不同的`酶分別作用于檸檬苦素和柚皮苷生成不含苦味的物質(zhì)。Manjon等使用空心玻璃床作為載體,分別使DEAE-Sephadex和單寧-氨基乙基纖維(tanninaminoethy1cellulose)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。
2.2固定化酶在啤酒澄清中的應(yīng)用
啤酒以其清晰度高、泡沫適中、營養(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)重影響了啤酒的質(zhì)量。
2.3固定化酶在乳制品中的應(yīng)用
乳糖酶亦稱為β-半乳糖苷酶,是工業(yè)中應(yīng)用相當(dāng)廣泛的一種酶,較多地應(yīng)用于乳制品加工中。很多人小腸黏膜內(nèi)的乳糖酶活性嚴(yán)重降低,導(dǎo)致乳糖不耐受癥。用乳糖酶處理部分乳糖,分解為葡萄糖和半乳糖,可以減少這種癥狀。
2.4固定化酶在制糖中的應(yīng)用
在制備低聚果糖中,Hayashi等用多孔硅石吸附Aureo-basidiumsp.的果糖基轉(zhuǎn)移酶,并用戊二醛交聯(lián)后裝柱可保留較高的酶活力。Hayashi等用DEAE-纖維素固定果糖基轉(zhuǎn)移酶,酶活力可保留95%。Yun等將果糖基轉(zhuǎn)移酶固定在苯乙烯衍生的多孔離子交換劑上填入玻璃柱內(nèi),初始固定化酶的活性僅喪失8%。Chiang等將Aspergillusniger和Aspergillusjapoicus的果糖基轉(zhuǎn)移酶純化后共價(jià)結(jié)合在甲基丙烯酰胺高分子顆粒上,可保留酶活力達(dá)100%。固定化葡萄糖異構(gòu)酶可以用來催化玉米糖漿和淀粉生產(chǎn)高甜度的高果糖糖漿。用淀粉生產(chǎn)高果糖漿包含3步:一是用淀粉酶液化淀粉;二是用糖化酶將其轉(zhuǎn)化為葡萄糖,即糖化;三是用葡萄糖異構(gòu)酶將葡萄糖異構(gòu)為果糖。由此可得到含高果糖漿與蔗糖同等甜度時(shí),其價(jià)格低10%~20%,具有經(jīng)濟(jì)推動力。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。
2.5固定化酶在茶葉加工中的應(yīng)用
在茶葉中含有種類繁多的酶,如多酚氧化酶、過氧化酶、單寧酶、果膠酶等,其對茶葉的加工或深加工有重要的意義。對重要酶類的固定化研究,可有效地改善茶葉的品質(zhì)、拓展茶葉深加工的領(lǐng)域和應(yīng)用范圍。
2.6固定化酶在煙葉中的應(yīng)用
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)。在一定條件下淀粉能水解為水溶性糖,使煙質(zhì)改善。但這些反應(yīng)并不充分,處理后的煙葉中淀粉含量仍很高,特別是低次煙葉中較高的淀粉含量影響了該類煙葉的可用性。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。
2.7固定化酶在食品檢測以及傳感器中的應(yīng)用
生物傳感器被認(rèn)為是一種由受體、抗體或酶構(gòu)成的生物感應(yīng)層于換能器緊密連接而能提供環(huán)境組成信息的感應(yīng)器。如:測量電流以及電位的酶電極,酶熱敏電阻裝置,以場效應(yīng)管為基礎(chǔ)的生物傳感器,以及生物發(fā)光及化學(xué)發(fā)光為基礎(chǔ)的纖維—光學(xué)傳感器等,不同的傳感器都應(yīng)用不同類型的固定化酶。食品中的農(nóng)藥殘留分析越來越受到人們的關(guān)注,蔬菜中有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的快速檢測已成為目前人們研究的熱點(diǎn)。應(yīng)用有機(jī)磷農(nóng)藥對膽堿酯酶特異性抑制的酶化學(xué)比色分析法已被廣泛應(yīng)用于有機(jī)磷農(nóng)藥的定性、定量檢測。
3.固定化技術(shù)在食品工業(yè)中應(yīng)用的前景和發(fā)展
固定化技術(shù)在食品工業(yè)中的應(yīng)用還很多,如固定化氨基酰化酶生產(chǎn)L-谷氨酸;固定淀粉酶和葡萄糖淀粉酶以淀粉為原料生產(chǎn)葡萄糖;固定化酶法釀造調(diào)味品等,但用于食品工業(yè)的酶遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于固定化酶。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。隨著固定化技術(shù)的發(fā)展,將會有更多的固定化酶、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。
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