脂肪酶

基本信息

中文名称:脂肪酶

中文别名:

英文名称:Lipase

英文别名:Rizolipase [USAN:INN]; Accelerase; Allzyme Lipase; Amano N-AP; Butyrinase; Chirazyme L; E.C.3.1.1.3.; Enzylon PF; Fetipase; Fluozim G 3Kh; Fungal lipase; GA 56 (Enzyme); GA-56; Glycerol ester hydrolase; Ilozyme; Lipase AP; Lipase, fungal; Lipase, triacylglycerol; Lipazin; Meito MY 30; Remzyme PL 600; Rizolipasa; Rizolipasa [INN-Spanish]; Rizolipase; Rizolipasum; Rizolipasum [INN-Latin]; Steapsin; Takedo 1969-4-9; TheraCLEC-Lipase; Triacetinase; Triacylglycerol hydrolase; Triacylglycerol lipase; Tributyrase; Tributyrin esterase; Tributyrinase; Triglyceride hydrolase; Triglyceride lipase; Triolein hydrolase; Tween esterase; Tween hydrolase; Tweenase; UNII-8MYC33932O; UNII-FQ3DRG0N5K; Lipase of Rhizopus arrhizus var. Delemar; Plant lipase; Animal lipase

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pH、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最大，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（EC3.1.1.1）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

ATGL脂肪甘油三酯脂肪酶，HSL激素敏感性脂肪酶，和单脂脂肪酶，其中ATGL只水解TG，而HSL可以水解TG和DG，而MGL只水解甘油单酯。

主要用途

微生物来源的脂肪酶可用来增强干酪制品的风味。牛奶中脂肪的有限水解可用于巧克力牛奶的生产。脂肪酶可使食品形成特殊的牛奶风味。

脂肪酶可通过甘油单酯和甘油双酯的释放来阻止焙烤食品的变味。生产明胶时骨头的脱脂，需要在温和条件下进行，脂肪酶催化的水解可以加速脱脂过程。

催化机制

脂肪酶具有油-水界面的亲和力，能在油-水界面上高速率的催化水解不溶于水的脂类物质；脂肪酶作用在体系的亲水-疏水界面层，这也是区别于酯酶的一个特征。

来源不同的脂肪酶，在氨基酸序列上可能存在较大差异，但其三级结构却非常相似。脂肪酶的活性部位残基由丝氨酸、天冬氨酸、组氨酸组成，属于丝氨酸蛋白酶类。脂肪酶的催化部位埋在分子中，表面被相对疏水的氨基酸残基形成的螺旋盖状结构复盖（又称“盖子”），对三联体催化部位起保护作用。“盖子”中的α-螺旋的双亲性会影响脂肪酶与底物在油-水界面的结合能力，其双亲性减弱将导致脂肪酶活性的降低。“盖子”的外表面相对亲水，而面向内部的内表面则相对疏水。由于脂肪酶与油-水界面的缔合作用，导致“盖子”张开，活性部位暴露，使底物与脂肪酶结合能力增强，底物较容易地进入疏水性的通道而与活性部位结合生成酶-底物复合物。界面活化现象可提高催化部位附近的疏水性，导致α-螺旋再定向，从而暴露出催化部位；界面的存在还可以使酶形成不完全的水化层，这有利于疏水性底物的脂肪族侧链折叠到酶分子表面，使酶催化易于进行。

酶活表述

在一定温度和一定pH条件下，水解甘油三酯每分钟生成1μmol脂肪酸的酶量，即为一个国际单位，以u/ml或者u/g表示。

正常值

⑴滴定法：酶促反应4h为0.06～0.89U/ml，酶促反应16～24h为0.2～1.5U/ml。

⑵比浊法：呈正偏态分布，最低为OU，单侧95%上限为7.9U。

临床意义

增高：见于急性胰腺炎、慢性胰腺炎、胰腺癌或结石使胰管阻塞时、胆道疾病、胃穿孔、肝硬化、肠梗阻、十二指肠溃疡、乳腺癌、软组织损伤、急性或慢性肾脏疾病、内镜逆行胰腺造影以及摄人吗啡及某些胆碱功能性药物时。急性胰腺炎发病后4-8h脂肪酶出现增高，24h达高峰，8-14d后逐渐恢复正常。

活性测定

方法：

⒈粗酶液的制备

用电子天平分别称取粗脂肪酶0.010 g、0.020 g 和0.030 g， 用蒸馏水溶解并定容至100 mL， 配成浓度分别为0.01%、0.02% 和0.03%的粗酶液。

⒉实验设计

本实验以10 mL色拉油为底物，以酶用量、水解温度、反应时间为因素，通过酸价的测定选定其水解的最佳条件。

⒊酸价的测定

酸价是指中和1 mol游离脂肪酸所需NaOH的毫克数，它用于衡量油脂的水解程度。实验中用酸碱滴定法测定水解液的酸价，参照文献[3，4]中所使用的方法，向所得的水解液滴加1 mL 95%的乙醇溶液，摇匀，终止反应，并加入2滴酚酞指示剂，迅速用0.05 mol/L的NaOH溶液滴定至溶液呈微红色，在30 s内不消失为终点，记录消耗的NaOH溶液毫升数（V）。用同样的方法测定空白值，每个试验重复两次，以平均值作为测定结果。

酸价按下式计算：

式中： X —油脂酸价（mgNaOH /g油）

C—NaOH标准溶液的浓度（mol/L)

M —试样的质量（g)

40—NaOH的mmol质量（mg/mmol)

4 粗脂肪酶活力的测定

在最佳水解条件下，分别测得粗脂肪酶和标准脂肪酶水解液的酸价X1、X2 ， 根据公式求得粗脂肪酶的活力， 其中U1为粗脂肪酶活力，U为标准脂肪酶活力。

5标准脂肪酶液的配制

根据实验最佳条件，配制标准脂肪酶液。一篇相关文献粗脂肪酶活力的测定方法的研究.pdf

答：实验设计，本实验以10 mL色拉油为底物，以酶用量、水解温度、反应时间为因素，通过酸价的测定选定其水解的最佳条件。用色拉油作底物不太妥，一般是用橄榄油，化学纯的。

参考资料