解脂酶

解脂酶是重要的工業酶製劑品種之一，可以催化解脂、酯交換、酯合成等反應，廣泛應用於油脂加工、食品、醫藥、日化等工業。不同來源的解脂酶具有不同的催化特點和催化活力。其中用於有機相合成的具有轉酯化或酯化功能的脂肪酶的規模化生產對於酶催化合成精細化學品和手性化合物有重要意義。

目前酯化反應大多是高温酸鹼催化，存在副產物有毒，反應條件苛刻，能耗高，環境污染等問題。而酶法合成能夠克服以上缺點，反應條件温和，能耗低，催化反應特異性強，不易產生副產物，對環境友好，是綠色化學工業的發展方向 ^[1]  。

酵母菌產生的脂肪酶(lipase，亦稱甘油酯水解酶，glycerol esterhy drolase)能水解三脂酰甘油酯形成甘油和脂肪酸，而3分子脂肪酸基是逐步被水解的。產生胞外脂肪酶的酵母，大都屬於不產生子囊孢子的酵母，主要是假絲酵母屬和球凝酵母屬的種。

全部酵母菌大概都能夠合成胞內脂肪酶，以轉換膜的脂酰甘油酯。經研究得知，自溶後的麪包酵母、頂面啤酒酵母和底面啤酒酵母能水解橄欖油。已知釀酒酵母的脂肪酶活性與細胞膜相聯結。

磷脂酶(phospholipase)可催化磷脂水解形成甘油、脂肪酸、磷酸和含氮鹼部分。

1、磷脂酶類：經研究得知，參與磷脂分解的酶有磷脂酶A₁、磷脂酶A₂、磷脂酶C和磷脂酶D等。磷脂酶A₁專一地水解磷酸甘油酯分子中與甘油分子的第一個碳原子相聯的酯鍵，磷脂酶A₂專一地水解與甘油分子第二個碳原子相聯的酯鍵。這兩種酶過去被認為是磷脂酶B。磷脂酶C專一地水解甘油和磷酸形成的酯鍵，而磷脂酶D則專一地水解極性鹼基與磷酸基團間形成的酯鍵。磷脂酶作用的專一性，已成為鑑定磷酸甘油酯結構的重要工具酶。這些酶在自然界分佈很廣。現以卵磷脂為例説明磷脂的水解過程。已知在不同的生物體內，卵磷脂的代謝途徑是不同的，但被酶水解的部位則是相同的（見圖1）。

2、酵母細胞中的磷脂酶及其作用。科凱(Kokke)等於1963年報道了啤酒酵母的卵磷脂分解代謝中有磷脂酶A的活性。此酶水解卵磷脂形成1分子脂肪酸和溶血磷脂，再水解出1分子脂肪酸形成甘油磷酸膽鹼。他們指出，磷脂酶的活性是因二乙基醚(diethylether)和其它有機溶劑的存在而得以提高的。有人認為這種刺激效應，是有機溶劑分子穿透到磷脂微團(micelle)，致使脂類與水分子的內表面空間擴大，使酶比較容易接近脂酰的酯鍵。霍夫曼(Hoffmann)等於1961年報道説釀酒酵母提取液中含有磷脂酶C活性，它催化磷脂水解，產生二脂酰甘油和磷酸膽鹼，因而他認為酵母的脂提取物中出現的二脂酰甘油與此酶有關。

脂酶亦催化鞘脂水解，但有關酵母的這種作用尚無報道。可以想象，在酵母菌的某些分化過程中，脂酶尤其是磷脂酶具有重要作用。但在酵母的任何分化過程中，至今尚沒有報道涉及脂解酶的作用。

1、食品工業

利用酶作用後釋放出的鏈較短的脂肪酸，增加和改進食品的風味和香味；利用脂肪酶催化的醇解和酯化反應來生產各種香精酯，作調料劑；用有1，3－專一性的微生物脂肪酶提高食用油營養價值和增加食用油的花色品種，製備代可可酯等高檔油脂；另外，脂肪酶還可以用於酒類的去濁除渣、改善麪包質量，改善蛋白的發泡等等方面。

2、洗滌劑工業

Novo公司首先將含脂肪酶的洗滌劑推向國際市場，作為洗滌劑的增效劑，該酶在15～60℃、pH9.0以上的條件下可去除油污 ^[2]  。

3、有機相脂肪酶催化合成精細化學產品

八十年代，用脂肪酶在有機溶劑中催化合成低分子量羧酸酯系列香精酯、萜烯醇酯、中長鏈脂肪酸、短鏈醇酯及長鏈脂肪酸長鏈脂肪醇酯等系列產品的研究開發取得了顯著進展，且產品可歸入GRAS(一般認為是安全的)範疇，視作天然的“綠色”替代品。

目前酶法合成酯產品已從實驗室研究邁向工業化生產，成為補充和取代部分化學合成產品的又一新的生產工藝，在生產實際中很多酯化產品如生物柴油、維A棕櫚酸酯、棕櫚酸異辛酯等產品在經濟和環保兩方面的優勢已經超過了化學合成法。

4、消旋混合物的光學拆分

酶催化反應的高效性、高立體選擇性及温和反應條件使得酶催化拆分法可用於某些用一般法難以拆分的手性化合物。脂肪酶是水解酶,對廣泛的底物能催化不對稱水解或不對稱酯化。脂肪酶對手性化合物如醇、羧酸、酯、酰胺和胺等均有較好的立體選擇性,因此脂肪酶被廣泛地用來拆分外消旋醇和羧酸。拆分的主要途徑為立體選擇性水解、酯化或轉酯反應。

用乙烯基酯為活性酯，在無水二氯甲烷中用假單胞菌脂肪酶催化氰醇的化學拆分，得S型醇，經化學轉化合成β-腎上腺素抑制劑。此外，脂肪酶還用於酯環仲醇的拆分，擬除蟲菊酯中間體的拆分，除草劑對甲氧基苯甲酸基奈普生、布羅芬的拆分等 ^[3]  。

磷脂酶是生物體內負責磷脂的代謝和生物合成的一類酶，能催化甘油磷脂各種水解反應，根據其水解磷脂位置的不同可分為5類：磷脂酶A₁、A₂、B、C、D。其生物功能可歸納為三類：細胞膜結構的維護和修復；細胞內代謝機制和信號傳導的調節及體內磷脂的消化。如磷脂酶A2（PLA2）大量存在於蛇毒、蜂毒、蠍毒、動物胰臟及植物組織中，可介導產生具有磷脂轉運、膜修復、胞外水解及神經元轉移因子等功能的脂質介質。而磷脂酶C（PLC）在生物的生命活動中起着第二信使的作用，其廣泛存在於各種原核、真核生物之中，只是在分子結構上略有差異。磷脂酶不僅在生物體內具有很重要的生理功能，而且具有很高的應用價值，可廣泛地用在科學研究、醫藥、飼料改良和食品工業等諸多方面。例如在醫藥方面PLA2被應用於抗炎藥物的生產，PLC被應用於抗腫瘤藥物的研製等；在飼料改良方面，磷脂酶被添加於飼料中水解甘油磷脂，可改善飼料的利用效率和促進動物生長；在食品工業方面，PLA₁、PLA₂和PLC可被廣泛應用於油脂脱膠，同時由於磷脂酶可使麪糰形成膠狀複合體，可以減少澱粉回生，因此在烘焙行業應用也非常廣泛 ^[4]  。此外磷脂酶D（PLD）還廣泛應用於甘油磷脂改性。磷脂酶普遍存在於動物、植物和微生物中。由於微生物來源的磷脂酶具有種類繁多、多為外泌表達、單亞基蛋白、容易大量快速製備和成本低等特點，已經成為當前食品工業應用的最重要途徑。但是野生菌株的磷脂酶生產能力往往很有限，無法滿足工業生產的要求。此外，為了適應工業生產過程中高温、高壓、高酸度、高離子濃度以及重金屬離子超標的極端環境，就需要對現有的磷脂酶進行改造，以適應生產的需要 ^[5]  。