脂肪酶在食品工业中的应用

脂肪酶（Lipase，甘油酯水解酶）隶属于羧基酯水解酶类，能够逐步的将甘油三酯水解成甘油和脂肪酸。脂肪酶存在于含有脂肪的动、植物和微生物（如霉菌、细菌等）组织中。包括磷酸酯酶、固醇酶和羧酸酯酶。脂肪酸广泛的应用于食品、药品、皮革、日用化工等方面。

脂肪酶分子有其特殊的结构，它的分子由亲水、疏水两部分组成，活性中心靠近分子疏水端。脂肪酶分子中都包括同源区段：His-X-Y-Gly-Z-Ser-W-Gly或Y-Gly-His-Ser-W-Gly（X、Y、W、Z是可变的氨基酸残基）。

来源  

脂肪酶广泛的存在于动植物和微生物中。植物中含脂肪酶较多的是油料作物的种子，如蓖麻籽、油菜籽，当油料种子发芽时，脂肪酶能与其他的酶协同发挥作用催化分解油脂类物质生成糖类，提供种子生根发芽所必需的养料和能量；

动物体内含脂肪酶较多的是高等动物的胰脏和脂肪组织，在肠液中含有少量的脂肪酶，用于补充胰脂肪酶对脂肪消化的不足，在肉食动物的胃液中含有少量的丁酸甘油酯酶。在动物体内，各类脂肪酶控制着消化、吸收、脂肪重建和脂蛋白代谢等过程；细菌、真菌和酵母中的脂肪酶含量更为丰富（Pandey等）。

由于微生物种类多、繁殖快、易发生遗传变异，具有比动植物更广的作用p H、作用温度范围以及底物专一性，且微生物来源的脂肪酶一般都是分泌性的胞外酶，主要的发酵微生物有黑曲霉，假丝酵母等等。  

适合于工业化大生产和获得高纯度样品，因此微生物脂肪酶是工业用脂肪酶的重要来源，一般不同来源的脂肪酶特性也不一样并且在理论研究方面也具有重要的意义。

分类

按脂肪酶对底物的特异性可分为三类：脂肪酸特异性、位置特异性和立体特异性。依据脂肪酶的来源不同，脂肪酶还可以分为动物性脂肪酶、植物性脂肪酶和微生物性脂肪酶。不同来源的脂肪酶可以催化同一反应，但反应条件相同时，酶促反应的速率、特异性等则不尽相同  。

性质 

脂肪酶是一类具有多种催化能力的酶，可以催化三酰甘油酯及其他一些水不溶性酯类的水解、醇解、酯化、转酯化及酯类的逆向合成反应，除此之外还表现出其他一些酶的活性，如磷脂酶、溶血磷脂酶、胆固醇酯酶、酰肽水解酶活性等（Hara；Schmid）。脂肪酶不同活性的发挥依赖于反应体系的特点，如在油水界面促进酯水解，而在有机相中可以酶促合成和酯交换。

脂肪酶的性质研究主要包括最适温度与pH、温度与pH稳定性、底物特异性等几个方面。迄今，已分离、纯化了大量的微生物脂肪酶，并研究了其性质，它们在分子量、最适pH、最适温度、pH和热稳定性、等电点和其他生化性质方面存在不同（Veeraragavan等）。总体而言，微生物脂肪酶具有比动植物脂肪酶更广的作用pH、作用温度范围，高稳定性和活性，对底物有特异性（Schmid等；Kazlauskas等）。

脂肪酶的催化特性在于：在油水界面上其催化活力，早在1958年Sarda和Desnnelv 就发现了这一现象。溶于水的酶作用于不溶于水的底物，反应是在2个彼此分离的完全不同的相的界面上进行。这是脂肪酶区别于酯酶的一个特征。酯酶（E C3.1.1.1）作用的底物是水溶性的，并且其最适底物是由短链脂肪酸（≤C8）形成的酯。

脂肪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。不同来源的脂肪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。

脂肪酶是一种特殊的酯键水解酶，它可作用于甘油三酯的酯键，使甘油三酯降解为甘油二酯、单甘油酯、甘油和脂肪酸。酶是一种活性蛋白质。因此，一切对蛋白质活性有影响的因素都影响酶的活性。酶与底物作用的活性，受温度、pH值、酶液浓度、底物浓度、酶的激活剂或抑制剂等许多因素的影响。

脂肪酶在微生物中有广泛的分布，其产生菌主要是霉菌和细菌。已经公布的适用于甘油三酯加工的不同来源的脂肪酶有33种，其中18种来自霉菌，7种来自细菌。

脂肪酶可将甘油酯（油、脂）水解，在不同阶段可释放出脂肪酸、甘油二酯、甘油单酯及甘油。水解生成的脂肪酸，可以用标准的碱溶液滴定，以滴定值表示酶活力。

反应式为：RCOOH+NaOH → RCOONa+H2O

脂肪酶在食品工业中的应用

脂肪酶作为一种多功能的酶在食品等产业有着很广泛的应用，但由于脂肪酶来源不同，导致结构和性质的多样性、不稳定性，使脂肪酶研究和应用相对缓慢。固定化脂肪酶可重复利用，提高酶稳定性，有利于降低生产成本。

1、脂肪酶在脂肪和油脂产业中的应用：

脂肪和油脂是食品中重要的成分，其脂肪酸在甘油主链中的位置、脂肪酸的链长以及不饱和程度等因素都会影响到甘油三酯的营养、感官评价和物理性质。脂肪酶可以通过改变脂肪酸的位置或者替换其中一个（或多个）脂肪酸来改良脂质的性质，这样一来，一个相对廉价的利用价值不高的脂质就可以转变成高价值的脂肪。

低价值的脂肪也可以通过化学方法来转变成更高利用价值的脂肪，但是这种方式处理出来的脂肪酶的酯交换作用来改变低价脂肪的性能，例如用棕榈油来制造可可脂。棕榈油中软脂酸酯含量较高，熔点在23℃，常温下呈液态，而可可脂含硬脂酸酯比较多，且熔点在37℃，可可脂在口中溶化会给人一种清凉爽滑的感觉。

脂肪酶在有机溶液中的催化酯交换作用还有很多应用：婴儿配方奶粉中的模拟母乳脂肪，生产一些重要的多不饱和脂肪酸，低货高热量脂类，用菜油生产生物柴油。另外脂肪酶也用于玉米油、葵花油、花生油、橄榄油和大豆油的生产。

应用脂肪酶在脂肪和油脂产业有如下几个优点：需要的温度不要太高，一方面减少了矿物燃料的消耗从而降低了成本，另一方面，因为温度低，不饱和脂肪酸的热降解也会减少，这样纯天然的脂肪酸不需要蒸馏就可以获得，不饱和脂肪酸的营养价值很高，多不饱和脂肪酸可以保护生产过程中的单甘脂和双甘脂，双甘脂是新型烹饪油中的主要成分，这样的油脂可以减缓血液中甘油三酯的增长从而可以控制人体脂肪的堆积和高胆固醇。

2、脂肪酶在食品风味改善和质量改进的应用：

脂肪酶可以加入食品中通过合成短链脂肪酸酯、醇类、丙酮、乙醛、二甲硫醚及低级脂肪酸等香气成分来调整火增强食品香味。

如在奶酪生产中，脂肪酶将脂肪降解为游离脂肪酸，游离脂肪酸分解形成有挥发性的脂肪酸、异戊醛、二乙酰、3-羟基丁酮等呈味物质，改善了奶酪风味，并产生特殊香味。

脂肪酶还能催化脂肪释放中链（C12、C14）脂肪酸产生爽滑甘。释放出游离脂肪酸参与化学反应，诱发合成乙酰乙酸、β-酮类酸、甲基酮、香味酯和内酯等香味成分。

在瘦肉的生产过程中，通过添加脂肪酶来除去多余的脂肪；香肠生产过程中发酵这一步脂肪酶也起着非常重要的作用，它决定了成熟过程中长链脂肪酸的释放；脂肪酶也被用于改进大米的风味，改良豆浆口感；改进果酒的口味，提高果酒的发酵速度。

3、脂肪酶在面包、搞点、奶酪中的应用：

脂肪酶被广泛的应用在乳品工业中，现在的应用主要包括奶酪风味的加强和成熟时间的提高，拟奶酪产品的开发，还有乳脂和奶油的脂解作用。

乳脂经脂肪酶作用产生游离脂肪酸可以应该用在很多乳类产品中，尤其是具有特殊风味特征的软奶酪。脂肪酶也应用在咖啡伴侣中来增加奶油味。

在面包生产中，脂肪酶的使用可延长货架期，控制非酶褐变，增大面包的体积，改善面包的结构。

4、脂肪酶茶叶加工过程中的应用：

红茶质量的好坏很大程度上依赖于加工过程中的脱水、机械切割和发酵。在红茶生产中膜脂的酶性变质能产生特有的挥发性风味物质，这更强调了脂质对风味形成的重要性。米赫根毛霉产生的脂肪酶可减少茶叶中的脂质成分，增强多不饱和脂肪酸的浓度，从而保证了茶叶的风味。