脂肪酶固定化技術的研究探討

脂肪酶固定化技術是指將脂肪酶限制在固定的空間，或讓脂肪酶附著在某個固態結構上，以避免脂肪酶自由移動，從而大幅度提高脂肪酶的穩定性，為脂肪酶的后續利用提供支持。將固定化技術和脂肪酶的利用結合起來，實際上就是借助固定化技術改造脂肪酶，使其滿足后期應用的需求。隨著我國食品工業的飛速發展，脂肪酶的這種生物催化劑的應用范圍進一步擴大，而在脂肪酶的利用過程中，固定化形態要明顯優于自由游離形態，因而要加大對脂肪酶固定化技術的研究與推廣。通過技術更新滿足食品工業的推進要求，讓脂肪酶的應用優勢得到更好的發揮1]

1脂肪酶固定化技術的主要特點

脂肪酶固定化技術是一門復合技術，主要借助物理或化學手段整合脂肪酶以及特定載體，使得脂肪酶在加工完成之后不溶解于水，并維持原有催化活性。這樣可以大幅度提高脂肪酶的穩定性，同時滿足重復利用的要求，所以此技術在工業領域得到了廣泛關注，且在不斷擴大應用范圍。脂肪酶固定化技術的特點可以概括為以下幾點：

（1）有效提升脂肪酶的穩定性。主要體現在經過固定化處理的脂肪酶可以保持良好的熱穩定性。例如，在經過固定化處理后，一些脂肪酶可以在 70% 的高溫條件下維持高活性，而沒有進行固定化處理的脂肪酶會在同樣條件下失去大部分活性，難以滿足應用要求。脂肪酶固定化技術可以提高脂肪酶應對pH變化的能力，在寬泛的 pH 變動范圍當中維持活性。溶劑穩定性強是脂肪酶固定化技術應用的重要優勢。經過固定化處理的脂肪酶能夠在有機溶劑當中保持較高的穩定性，不會因為溶劑的加入而破壞固定化脂肪酶的性能。

（2）滿足脂肪酶重復利用的要求。工業應用中，對脂肪酶重復使用的要求極高。運用脂肪酶固定化技術，能夠讓脂肪酶的重復利用性大幅度提高，特別是可以滿足連續操作的要求，無需在每次反應結束后進行分離與純化處理，能夠讓實際的工業生產效率得到保障。另外，反應完成后回收方便，只需要通過簡單過濾或離心，就能夠在反應體系當中回收脂肪酶，留待下次應用。

（3）大幅度降低生產成本。固定化脂肪酶能夠滿足重復應用的要求，該特點使其能夠在生產中最大化減少使用量，起到控制與降低生產成本的作用。除此之外，運用固定化處理的脂肪酶能夠極大程度簡化生產流程，降低實際操作的支出成本，也可避免高昂的設備投資。

（4）固定化方法多樣。脂肪酶固定化技術涉及很多種固定化方法，可以根據實際工作需要予以選擇，如吸附法、交聯法、共價結合法、包埋法等。

（5）應用領域廣泛。脂肪酶固定化技術在實際運用過程中優勢顯著，滿足多領域使用需要。脂肪酶固定化技術可應用到食品工業、生物柴油制備、醫藥行業、環保事業等領域。

2脂肪酶固定化技術

2.1傳統脂肪酶固定化技術

傳統的脂肪酶固定化技術主要包括物理法與化學法。物理法主要涉及吸附技術以及包埋技術，而化學法則主要涉及共價技術與交聯技術。

（1）吸附技術。脂肪酶吸附固定化技術指的是運用吸附方法把脂肪酶固定在載體的表面，增加脂肪酶穩定性，滿足實際使用過程中重復利用的要求。吸附方法既包括單一的物理吸附，也包括物理和化學相結合的吸附方法。在吸附操作時，首先要選取恰當的載體，如硅膠、聚合物等。之后借助物理或化學手段活化載體表面，使得表面具備必要的親和度以及活性，保證后續操作的順利進行。充分混合脂肪酶溶液以及載體，運用吸附方法對其進行固定。在固定化操作環節應該穩定脂肪酶，完成固定操作之后檢驗固定化質量，具體需要測定耐熱度、穩定度、活性程度等指標。

（2）包埋技術。包埋固定化技術是將脂肪酶包埋于聚合物基質中，讓脂肪酶的應用活性以及穩定度得到保障。在聚合物基質的選擇方面，要充分考慮到脂肪酶的具體使用需要以及性質，合理配置溶液，然后進行包埋處理，并在特定條件支持之下進行干燥固化。

（3）共價技術。共價固定化方法主要是把脂肪酶和載體表面共價連接起來，借助共價鍵連接固化脂肪酶。首先對載體表面進行活化處理，然后選擇交聯劑，最后進行共價固定化，并注重穩定化處理。

（4）交聯技術。交聯技術是利用交聯劑把脂肪酶固定于載體。這種技術的要點是科學選取交聯劑，如戊二醛。充分混合載體以及脂肪酶溶液后注入交聯劑，借助物理或化學交聯手段，對脂肪酶進行固定。需要注意的是，應用交聯劑會在一定程度上抑制脂肪酶活性，因而要做好期間程序的優化調整。

2.2 新型脂肪酶固定化技術

隨著當代科技的進步以及脂肪酶固定化技術的創新演變，新型脂肪酶固定化技術逐步進入公眾視野，展現了技術創新的成果，也彌補了傳統技術方法的不足。

2.2.1以新固定化載體為基礎的新型脂肪酶固定化技術

（1）改性載體。運用化學改造手段修飾傳統載體，保證固定化的脂肪酶擁有良好性能。傳統載體如鹽類、天然多糖、介孔材料等在實際應用中顯現出巨大潛能，但其缺陷也更突出，這就需要進行針對性的改造，彌補其不足。例如，對天然多糖瓊脂糖進行氨基、環氧改性，然后選擇恰當的改性載體以及偶聯方法，得到優質的固定化脂肪酶。這種改進方法能增加可操作性以及穩定度，而且可以重復利用。

（2）納米載體。納米材料可以為脂肪酶固定化帶來高性能載體。納米顆粒性能優越，如機械強度大、傳遞阻力小等。在脂肪酶固定化技術實踐中，可以把脂肪酶和納米載體有機整合起來，得到納米生物催化劑，確保催化與穩定性能，也讓脂肪酶的重復利用以及親和度得到提高。

（3）磁性載體。磁性顆粒在生物以及醫學行業的應用在逐步增多，其中超順磁性納米顆粒逐步成為重要的生物酶固定載體。磁性材料的使用有助于突破酶分離難題，固定化生物酶能夠通過施加外部磁場完成分離與恢復，而且整個過程非常輕松，能夠迅速終止酶促反應，保證后續的回收再利用。磁性納米顆粒可以把納米材料和磁性材料的優勢進行有效整合，增強其應用潛力。

（4）金屬有機框架。其屬于多孔配位聚合物，由特定金屬離子與有機分子構成。這種載體最為突出的優勢是能夠對孔隙進行調節，而且不管是化學穩定性還是熱穩定性都居于較高水平，同時也憑借較大的比表面積優勢得到認可。

2.2.2微波輻射輔助固定化技術

控制微波輻射能夠加快化學反應，減少脂肪酶固定化時間已經在實踐中得到了驗證。微波具備致熱以及非熱效應，能夠增加物體分子之間的摩擦，促進分子彼此之間的能量交換，進而促使極性分子旋轉，提高酶催化專一性，確保轉化效率，大大減少反應所需要的時間。例如，可以在微波輻照技術支持之下，把脂肪酶固定于介孔硅質泡沫上。

2.2.3膜固定化技術

酶膜生物反應器有效整合了膜技術以及酶固定化技術，同時也能夠將酶促反應以及膜分離技術有效整合起來，增加催化活性，大幅度提高分離能力，在溶液當中持續性分離產物。膜固定化技術是眾多脂肪酶固定化技術中相對先進的方法。首先需要恰當選擇膜材料，然后把材料依照一定比例進行混合，使用溶液吸附、浸漬等手段得到膜，將得到的膜泡在緩沖液當中，讓脂肪酶固定于膜上，最后進行穩定化處理。

2.2.4毛細管柱固定化技術

這種技術方法的優勢是分離率及靈敏度高，在提高脂肪酶穩定性方面優勢顯著，但其再生能力較弱，未來將向自動化與高通量方向發展[2]

3脂肪酶固定化技術在食品工業中的應用

3.1 油脂純化改性

在食品工業的創新發展過程中，脂肪酶固定化技術憑借其在提升食品生產質量、優化食品品質等方面的優勢得到了廣泛關注和推廣應用。脂肪酶固定化技術對油脂純化改性來說作用重大。在加工食品時，油脂純化改性是非常重要的環節，要結合食品制作的差異化要求改變油脂的物理性質和化學性質。固定化脂肪酶能大幅度提高油脂的質量，為保證其穩定性與營養價值提供支持。這主要是因為固定化脂肪酶能夠催化油脂的酯化、水解、酯交換反應，進而改變油脂性質。例如，在制作乳制品時，可以利用固定化脂肪酶來催化酯交換反應，滿足工業生產要求，確保生成的物質更能滿足人的體質需求和消化吸收要求。不僅如此，固定化脂肪酶還能夠在人乳脂肪以及代可可脂的合成當中發揮優勢，促進高品質油脂的制造，為生產嬰幼兒食品和優質的巧克力食品提供支持。

3.2芳香物質合成

在食品生產中，芳香物質(即芳香化合物)發揮著重要作用，不僅能增加食品香味，還能大幅提高食品質量。合成芳香化合物時，固定化脂肪酶技術的應用必不可少，因為固定化脂肪酶可以在相對溫和的環境條件下催化天然香料的合成，產物安全，完全滿足人類健康及食品安全要求。例如，在不借助溶劑的情況下，可以借助固定化米根霉NRRL3562脂肪酶合成芳香化合物（如乙酸辛酯、丁酸甲酯），散發水果香氣，滿足食品調味的需求。值得一提的是，固定化脂肪酶制劑可反復多次利用，大量實踐證明，即使多次使用，其還能夠保證良好的穩定性以及活性[3]

3.3 優化食品添加劑

為了保證食品的質量，滿足食品長時間保存等需求，在食品生產中常需使用食品添加劑。異抗壞血酸可以起到抗氧化的作用，在食品生產當中備受重視。但因異抗壞血酸親水性強，難以用于脂類食品生產。而固定化脂肪酶技術可解決這一難題，即借助固定化脂肪酶催化抗壞血酸得到抗壞血酸酯類物質，使得生成的物質具備良好的親脂性，為脂類食物的生產帶來保障。在固定化脂肪酶技術的支持之下，食品添加劑應用范圍變得更廣，同時還在保證食品安全方面優勢突出。加之固定化脂肪酶能夠滿足循環利用的要求，可以讓食品生產的成本大幅度下降[4]

4結語

脂肪酶固定化技術是生物催化技術發展過程中的重要成果。近些年來，隨著其應用領域的擴大和應用經驗的積累，在食品生產過程中的應用范圍也不斷擴大。展望未來，這種重要技術手段前景廣闊。

（1）開發出更多創新型固定化技術方法。多酶固定方法、親和法、疏水定向法等能夠帶給食品生產更多的可能性，也能提高催化劑的質量和利用效率。

（2）朝著綠色可持續發展的方向前進。環境保護成為全球重大問題時，在積極落實可持續發展觀念的背景下，固定化脂肪酶技術的應用需朝著科學環保以及可持續方向發展，把綠色生產作為重要責任和使命，在運用新技術改進食品生產的同時，保護生態環境。

（3）進一步拓寬應用途徑。固定化脂肪酶技術除上述應用領域外，還要進一步拓展到食品保鮮、安全檢測、新添加劑開發應用等層面。為此，應該積極開展跨學科研究，培養跨學科人才，通過綜合研發和理實結合的方式為食品行業的進步帶來無限可能。

隨著科技的持續進步，在生物技術領域，脂肪酶固定化技術的研究扮演著關鍵角色。通過研發該技術，能夠提升脂肪酶的利用效率。但要實現高水平的固定化脂肪酶，促進其廣泛應用和推廣，必須努力優化這項技術，從粗放型轉向精細化，強化研究的針對性和全面性，整合大量新興技術，以跟上生物科技創新的步伐。

參考文獻：

[1］萬娟娟，劉旭峰，戎海波，等.酶固定化技術及固定化酶應用的研究進展[J].現代化工，2024，44（增刊1)：73-79.

［2］仲晨，趙彬旭，劉梅，等.酶固定化技術及其在食品工業的應用進展[J].生物技術進展，2024，14（4)：537-544.

［3］梅玲，李道明.脂肪酶固定化技術的研究進展[J].食品研究與開發，2024，45(4)：177-185.

[4］王昌陵，曹永強，孫旭剛.脂肪酶固定化技術及應用研究[J].農業科技與裝備，2023(3):40-41.