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固定化酶在食品工业中的应用 一.固定化酶的定义与优缺点 1.固定化酶是用物理或化学方法处理水溶性的酶使之变成不溶于水或固定于固相载体的但仍具有酶活性的酶衍生物。 2.固定化酶的优缺点： 固定化酶技术是将酶用人工方法固定在特定的载体上,进行催化、生产，因而固定化酶一般可以认为是不溶性酶。 固定化酶与水溶性酶相比较 优点： ①易于将固定化酶与底物、产物分离，便于后续的分离和纯化； ②可以在较长时间内连续生产； ③酶的稳定性和最适温度提高； ④酶的反应条件容易控制； ⑤可以增加产物的收率，提高产物质量； ⑥酶的使用效率高，使用成本低； ⑦适于产业化、连续化、自动化生产。 同时，固定化酶也存在着一些缺点： ①固定化过程中，酶活力会损失，尤其胞内酶，预分离过程使酶活力损失较大； ②生产成本提高，工厂初期投资大； ③只能用于水溶性底物，而且较适合于小分子底物，大分子底物基本无法进行反应； ④不适宜于多酶反应，部分酶还需要辅助因子的协助才可以有效反应。 二.固定化酶的固定方法 酶的固定方法主要有吸附法、包埋法、共价健合法和一些其他的方法，针对不同的酶、不同的载体，需要不同的方法，有时还需要将几种方法联合使用。 1.吸附法 吸附法是通过非特异性物理吸附法或生物物质的特异吸附作用将酶固定到载体表面。该方法又分为物理吸附法和离子吸附法。 此法简便，酶活力影响小，但是在酶和载体结合具有弱键的本质，在使用过程中易解吸，又由于载体具有非特异性吸附剂的本质，因此可能同时吸附酶以外的其他物质。 2.包埋法 包埋法是指酶或细胞埋在各种多种载体中发生聚合、沉淀或凝胶化使之固定的方法。（如：聚丙烯酰胺凝胶、矽酸盐凝胶、藻酸盐、角叉菜聚糖等）主要分为凝胶包埋法和微胶囊包埋法。 该方法操作简单，酶活回收率较高，但是发生化学反应时，酶易失活，适用于小分子底物和产物的酶。 3.共价键合法 共价键合法是利用化学方法将载体活化，再与酶分子上的某些基因反应，形成共价的化学键，从而使酶分子结合到载体上。该方法包括离子键结合法和共价键结合法。 该方法使用广泛。离子键结合法操作简单，条件温和，酶活损失少，但酶与载体结合力弱，酶易脱落。共价键结合法研究较为成熟，酶与载体结合牢固，一般不轻易脱落，但反应条件剧烈，会引起酶蛋白空间构象的变化，破坏酶活性部位。 4.交联法 交联法是用双功能试剂或多功能试剂进行酶分子之间的交联，是酶分子和双功能试剂或多功能试剂之间形成共价键，得到三维交联网状结构，除了酶分子之间发生交联外，还存在一定的分子内交联。 此法反应条件较剧烈，酶活回收率很低，故不常用。一般将吸附法和交联法两种方法结合起来使用。 三.固定化酶在食品工业中的应用 随着生物技术的发展，固定化酶在工业中的应用日益广泛，如食品工业、燃料工业、医药工业等。固定化酶也在一些工业生产中起着举足轻重的作用。 1.固定化酶在食品添加剂和配料中的应用 固定化技术广泛应用于生产食品添加剂和配料行业中。如：低聚果糖、天门冬氨酸、L-苹果酸、阿斯巴甜、酪蛋白磷酸肽（CPP）等。 2.固定化酶在乳制品中的应用 牛奶中含有5%的乳糖。由于部分人体内缺乏乳糖分解酶（即乳糖酶或半乳糖酶），饮用后会导致腹泻等症状，因此，无乳糖牛奶成为一种客观的需求。 在美国和日本，采用聚丙烯酰胺包埋法，将乳糖酶固定化后，去除牛奶中的乳糖。在意大利，科学家从大肠杆菌的酵母中提取精制乳糖酶，用三乙酰纤维素膜包埋，生产无乳糖牛奶，该方法稳定性高，可连续生产80天以上。 此外，乳糖在低温时易结晶，用固定化酶处理后，可防止其在冰淇淋类产品中结晶，改善产品口感，提高产品品质。 3.固定化酶在油酯工业中的应用 脂肪酶可以催化酯交换、酯转移、水解等反应，所以在油酯工业中应用广泛。 1，3-特异性脂肪酶可酶促酯交换反应，将棕榈油改性为代可可酯。代可可酯是生产巧克力的原料，价格甚高。而棕榈油价廉，因此该工艺受到重视。用表面活性剂处理固定化酶，使酶活性大幅度提高，并延长固定化酶的寿命。使生产成本降低。 4.固定化酶在果汁中的应用 柑橘类产品加工中出现苦味是柑橘加工中重要问题。 造成苦味的物质有两类：一类为柠檬苦素的二萜烯二内酯化合物；另一类为果实中的黄酮苷。 脱苦的方法主要有吸附法和固定化酶法。吸附法是一次去除苦味物质，而固定化酶法主要是利用不同酶分别作用于柠檬甘素和柚皮苷，生成不含苦味的物质。工业上采用固定化柚皮苷酶，而固定化酶的载体为海藻糖、醋酸纤维、三醋酸纤维等。 5.固定化酶在茶叶加工中的应用 茶饮料质量