脂肪酶在油水界面的构型变化及催化机理应用
发布时间：2021-07-26 07:32
脂肪酶在油水界面能够催化水解油脂,在微水相和非水相中也能发生酯化反应、转酯反应、交酯反应、酸解反应等比较复杂的催化反应,所以脂肪酶被认为是目前生物领域中最为重要的催化剂之一,在食品、洗涤、药物、饲料和生物柴油等方面都具有很大的商业价值。作为一种重要的工业水解酶,具有广泛的底物特异性,同时还具有高区域选择性和对映体选择性。与其他水解酶不同的是,脂肪酶只有在油水界面才能被激活。这是因为通常情况下,脂肪酶的活性中心部位被一个α螺旋的“盖子”结构所覆盖,这种结构使它发生催化反应的条件比较苛刻,“盖子”结构的打开又受脂肪酶所处环境的影响,因此限制了脂肪酶在许多领域的应用。基于此,本文选取橄榄油为油脂底物,通过Candida.sp.99-125脂肪酶水解橄榄油。以橄榄油的水解率为指标,采用Box-Benhnken中心组合和响应面法分析法对Candida.sp.99-125脂肪酶水解橄榄油的影响因素进行显著性分析。结果表明:在油水界面上,温度、脂肪酶用量、水油比例、界面水油接触率和pH对Candida.sp.99-125脂肪酶水解橄榄油的显著性差异不同,影响程度从大到小依次为:D（pH）>B（...
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
α/β水解折叠酶的结构示意图[15]
第一章文献综述及选题背景3图1.3脂肪酶盖子结构打开和未打开示意图[12]Fig1.3Schematicdiagramofthelipaselidstructurewithandwithoutopening1.3脂肪酶的理化性质大多数脂肪酶分子都是由亲水基团氨基酸和疏水基团氨基酸组成，脂肪酶的催化三联体活性中心靠近疏水基团附近，而脂肪酶的“盖子”结构覆盖在脂肪酶活性中心上部。脂肪酶作为生物催化剂，和蛋白酶、纤维素酶一样都会受到所处微观环境的影响。脂肪酶与其它蛋白酶、纤维素酶不一样的是，脂肪酶活性中心受微观环境的影响不是直接的，而是通过影响脂肪酶的“盖子”结构关闭程度影响脂肪酶的催化活性中心。1.3.1温度的影响温度是影响脂肪酶活性的一个重要参数，由于脂肪酶多样性的结构，脂肪酶“盖子”结构的亲水性和疏水性的差异较大，从而使脂肪酶在实际应用中展示出的热稳定也不一样。Yoshitaka等人[18]研究发现脂肪酶MY在含有适量水的异丙醚中催化的2-（4-乙基苯氧基）丙酸的酯化，随着反应温度的升高，反应的对映选择性变高，并且观察到脂肪酶MY的温度效应呈相反趋势，通过此他们提出了一些脂肪酶具有温度依赖性。徐鹏等人[19]使用脂肪酶作为生物催化剂在-20°C-80°C丁醇介质中进行消旋扁桃酸乙酯的拆分，结果表明脂肪酶在-20℃下还具有一定的催化活性，在60℃下，反应达到最高的转化率。Marco等人[20]研究了以固态发酵和大豆饼为底物生产脂肪酶的方法，在发酵过程研究了水分，pH和温度对脂肪酶活力和产量的影响，结果表明孵育温度是影响酶活性最大的变量。1.3.2pH值的影响pH值对脂肪酶的活性以及脂肪酶的空间结构都有一定的影响，pH过酸和过碱都会对脂肪酶的空间结构产生不可逆转的影响。Rajendran等人[21]为了研究酶的结构与pH值的关系，发现脂肪酶在pH值低?
第一章文献综述及选题背景5基酸之间产生强烈的电荷排斥。另一方面，低浓度的SDS和SB3-14会轻微激活T1脂肪酶。1.4脂肪酶的催化水解机制不同类型的脂肪酶，其催化中心通常都是由Ser、His和Asp/Glu残基组成的催化三联体，脂肪酶的活性中心不易与底物接触[29,30]。另外，大多数脂肪酶都具有一个两性α螺旋片段形成的“盖子”结构，“盖子”的外侧相对亲水，内侧则相对疏水，该结构影响着脂肪酶的活性、催化特异性以及酶与底物结合的稳定性[31,32]。脂肪酶的催化反应一般遵循“乒乓”(bi-bi)机理[33]，如图1.4所示。Ser、His和Asp/Glu特殊的氢键重组使Trp残基具有较强的亲核能力，能够进攻酰基供体的羰基，形成“酰-酶复合体”然后底物再进攻这个复合体，形成四面体结构的中间化合物进行催化反应，反应结束后，产物从脂肪酶上脱落，新的底物重新结合到酶分子上，进行下一轮催化反应。图1.4脂肪酶催化水解的机理Fig1.4Mechanismoflipase-catalyzedhydrolysis1.5脂肪酶的应用由于脂肪酶可以催化一系列的反应，所以脂肪酶被认为目前生物领域中最为重要的催化剂之一。从而在食品，洗涤，药物，饲料，生物柴油等方面都具有很大的商业价值。1.5.1脂肪酶在食品添加剂中的应用与传统化学添加剂相比，脂肪酶具有绿色、安全等优势，更加符合现今食品行
【参考文献】：
期刊论文
[1]响应面法优化硫酸催化甘蔗糖蜜制备乙酰丙酸[J]. 宋道君,陆小芳,徐勇军,涂伟萍,廖俊旭. 精细化工. 2018(04)
[2]适宜无机盐及浓度抑制麦胚脂肪酶存在时油水界面张力[J]. 陈中伟,孙俊,王力坤,吴其飞,徐斌. 农业工程学报. 2017(15)
[3]微生物脂肪酶的研究进展及其在食品工业中的应用[J]. 申卫家,郦金龙,黎金鑫,李秀婷. 粮食与油脂. 2017(04)
[4]表面活性剂对T1脂肪酶活力的影响[J]. 唐庆芸,王永华. 现代食品科技. 2017(03)
[5]一株柱状假丝酵母产脂肪酶条件的优化研究[J]. 徐启峻,滕宏飞,黄程,赵玉谨,罗红宇. 中国油脂. 2015(05)
[6]有机相中脂肪酶的催化反应及其应用[J]. 刘珊珊,刘鹏,周玲妹,柳志强,郑裕国. 发酵科技通讯. 2015(02)
[7]脂肪酶的分子结构及应用研究进展[J]. 韦宇拓,滕昆. 广西科学. 2014(02)
[8]厨房油垢及其清洗剂配方设计探讨[J]. 闫媛,李鼎文,陈艳. 日用化学品科学. 2013(12)
[9]Effects of surfactants on enzyme-containing reversed micellar system[J]. LIANG YunShan,YUAN XingZhong,ZENG GuangMing,ZHONG Hua,LI Hui & WANG WeiWei Key Laboratory of Environmental Biology and Pollution Control (Hunan University),Ministry of Education; College of Environmental Science and Engineering,Hunan University,Changsha 410082,China. Science China（Chemistry）. 2011(05)
[10]黑曲霉脂肪酶盖子结构域突变对其活性的影响[J]. 薛龙吟,林瑞凤,舒正玉,黄建忠. 生物技术通报. 2010(02)
博士论文
[1]脂肪酶的固定化及其催化性能的研究[D]. 赵丽芳.吉林大学 2008
本文编号：3303125
【文章来源】：山西大学山西省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
α/β水解折叠酶的结构示意图[15]
第一章文献综述及选题背景3图1.3脂肪酶盖子结构打开和未打开示意图[12]Fig1.3Schematicdiagramofthelipaselidstructurewithandwithoutopening1.3脂肪酶的理化性质大多数脂肪酶分子都是由亲水基团氨基酸和疏水基团氨基酸组成，脂肪酶的催化三联体活性中心靠近疏水基团附近，而脂肪酶的“盖子”结构覆盖在脂肪酶活性中心上部。脂肪酶作为生物催化剂，和蛋白酶、纤维素酶一样都会受到所处微观环境的影响。脂肪酶与其它蛋白酶、纤维素酶不一样的是，脂肪酶活性中心受微观环境的影响不是直接的，而是通过影响脂肪酶的“盖子”结构关闭程度影响脂肪酶的催化活性中心。1.3.1温度的影响温度是影响脂肪酶活性的一个重要参数，由于脂肪酶多样性的结构，脂肪酶“盖子”结构的亲水性和疏水性的差异较大，从而使脂肪酶在实际应用中展示出的热稳定也不一样。Yoshitaka等人[18]研究发现脂肪酶MY在含有适量水的异丙醚中催化的2-（4-乙基苯氧基）丙酸的酯化，随着反应温度的升高，反应的对映选择性变高，并且观察到脂肪酶MY的温度效应呈相反趋势，通过此他们提出了一些脂肪酶具有温度依赖性。徐鹏等人[19]使用脂肪酶作为生物催化剂在-20°C-80°C丁醇介质中进行消旋扁桃酸乙酯的拆分，结果表明脂肪酶在-20℃下还具有一定的催化活性，在60℃下，反应达到最高的转化率。Marco等人[20]研究了以固态发酵和大豆饼为底物生产脂肪酶的方法，在发酵过程研究了水分，pH和温度对脂肪酶活力和产量的影响，结果表明孵育温度是影响酶活性最大的变量。1.3.2pH值的影响pH值对脂肪酶的活性以及脂肪酶的空间结构都有一定的影响，pH过酸和过碱都会对脂肪酶的空间结构产生不可逆转的影响。Rajendran等人[21]为了研究酶的结构与pH值的关系，发现脂肪酶在pH值低?
第一章文献综述及选题背景5基酸之间产生强烈的电荷排斥。另一方面，低浓度的SDS和SB3-14会轻微激活T1脂肪酶。1.4脂肪酶的催化水解机制不同类型的脂肪酶，其催化中心通常都是由Ser、His和Asp/Glu残基组成的催化三联体，脂肪酶的活性中心不易与底物接触[29,30]。另外，大多数脂肪酶都具有一个两性α螺旋片段形成的“盖子”结构，“盖子”的外侧相对亲水，内侧则相对疏水，该结构影响着脂肪酶的活性、催化特异性以及酶与底物结合的稳定性[31,32]。脂肪酶的催化反应一般遵循“乒乓”(bi-bi)机理[33]，如图1.4所示。Ser、His和Asp/Glu特殊的氢键重组使Trp残基具有较强的亲核能力，能够进攻酰基供体的羰基，形成“酰-酶复合体”然后底物再进攻这个复合体，形成四面体结构的中间化合物进行催化反应，反应结束后，产物从脂肪酶上脱落，新的底物重新结合到酶分子上，进行下一轮催化反应。图1.4脂肪酶催化水解的机理Fig1.4Mechanismoflipase-catalyzedhydrolysis1.5脂肪酶的应用由于脂肪酶可以催化一系列的反应，所以脂肪酶被认为目前生物领域中最为重要的催化剂之一。从而在食品，洗涤，药物，饲料，生物柴油等方面都具有很大的商业价值。1.5.1脂肪酶在食品添加剂中的应用与传统化学添加剂相比，脂肪酶具有绿色、安全等优势，更加符合现今食品行
【参考文献】：
期刊论文
[1]响应面法优化硫酸催化甘蔗糖蜜制备乙酰丙酸[J]. 宋道君,陆小芳,徐勇军,涂伟萍,廖俊旭. 精细化工. 2018(04)
[2]适宜无机盐及浓度抑制麦胚脂肪酶存在时油水界面张力[J]. 陈中伟,孙俊,王力坤,吴其飞,徐斌. 农业工程学报. 2017(15)
[3]微生物脂肪酶的研究进展及其在食品工业中的应用[J]. 申卫家,郦金龙,黎金鑫,李秀婷. 粮食与油脂. 2017(04)
[4]表面活性剂对T1脂肪酶活力的影响[J]. 唐庆芸,王永华. 现代食品科技. 2017(03)
[5]一株柱状假丝酵母产脂肪酶条件的优化研究[J]. 徐启峻,滕宏飞,黄程,赵玉谨,罗红宇. 中国油脂. 2015(05)
[6]有机相中脂肪酶的催化反应及其应用[J]. 刘珊珊,刘鹏,周玲妹,柳志强,郑裕国. 发酵科技通讯. 2015(02)
[7]脂肪酶的分子结构及应用研究进展[J]. 韦宇拓,滕昆. 广西科学. 2014(02)
[8]厨房油垢及其清洗剂配方设计探讨[J]. 闫媛,李鼎文,陈艳. 日用化学品科学. 2013(12)
[9]Effects of surfactants on enzyme-containing reversed micellar system[J]. LIANG YunShan,YUAN XingZhong,ZENG GuangMing,ZHONG Hua,LI Hui & WANG WeiWei Key Laboratory of Environmental Biology and Pollution Control (Hunan University),Ministry of Education; College of Environmental Science and Engineering,Hunan University,Changsha 410082,China. Science China（Chemistry）. 2011(05)
[10]黑曲霉脂肪酶盖子结构域突变对其活性的影响[J]. 薛龙吟,林瑞凤,舒正玉,黄建忠. 生物技术通报. 2010(02)
博士论文
[1]脂肪酶的固定化及其催化性能的研究[D]. 赵丽芳.吉林大学 2008
本文编号：3303125
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