脂氧酶在改性磁性纳米材料上的固定化研究文献综述

 2023-10-09 10:51:35

文献综述

脂肪氧合酶(LOX)能专一催化氧化具有顺,顺-1,4-戊二烯结构的多元不饱和脂肪酸及其酯,生成具有共轭双键的氢过氧化衍生物。脂氧酶广泛分布于自然界动植物中,尤以大豆LOX的活力最高。LOX的代谢路径会形成小分子的醛、酮等挥发性物质,从而使豆制品具有豆腥味和酸败气味,此外其代谢产物能直接与营养成分如蛋白氨基酸结合,进而降低产品的食用和营养价值[1-4]。大豆 LOX 的分子量约为 105 kDa,是一种单体酶。X 衍射技术显示 LOX - 1 有 2 个结构域,其中氨基末端结构域有 146 个氨基酸残基,羧基末端结构域有 693 个氨基酸残基。氢过氧化物具有高度的反应性,是重要的医药化工中间体[5-6]

LOX 由于其分布广泛、催化效率高,是一种值得深入研究并开发的酶类。目前限制 LOX 大规模应用的瓶颈在于它稳定性较差,对于高温、有机溶剂或极端的 pH 极其敏感。国外在 LOX 固定化方面做了一些研究,但这些方法大多繁琐且不经济,未能大规模应用。若能找到一种简单有效的提高LOX 稳定性的保存方法,并具有较好的催化效率,将具有现实的工业意义。[7]

酶作为一种生物催化剂, 具有催化效率高、能耗低、反应条件温和、反应产物无污染等诸多优点[8], 但因为酶是蛋白质,pH、温度等对酶活性的影响显著。20 世纪 60年代催生了固定化酶技术, 该技术是利用物理或化学方法将酶分子固定或束缚在一定区域内, 能够重复及长时间发挥催化作用, 并可回收的一种生物工程技术[9]。在实际应用上,由于固定化酶克服了水相反应中酶无法回收利用的缺点,从而使生产工艺易于实现自动化、连续化,提高了酶的利用效率,并且在节约能源、开发和利用自然资源及免除公害方面有着巨大潜力。[10]

固定化酶所选择的载体材料是固定化酶成功制备的关键。酶固定化的载体材料必须与酶的非催化活性基团发生有效结合方能使固定化酶发挥其催化酶解作用, 载体材料的确定是酶的固定化技术关键。随着化学工业的不断进步, 研发出众多具有特殊结构且功能各异的新材料, 推动了载体固定化酶技术的发展。[11]

纳米粒子作为酶固定化的载体,当其具有磁性时,制备的固定化酶易于从反应体系中分离和回收,操作简便; 并且利用外部磁场可以控制磁性材料固定化酶的运动方式和方向,替代传统的机械搅拌方式,提高固定化酶的催化效率。在众多纳米材料中,氧化铁因其在磁性、催化等多方面的良好特性而备受瞩目。[12]

参考文献:

[1]NAVICHA WB, HUA YF, MASAMBA K, et al. Optimization of soybean roastingparameters in developing nutritious and lipoxygenase free soymilk[J]. Journalof Food Measurement and Characterization,2017,39(11):1-10.

[2] STEPHANY M, BADER S, SCHWEIGGERT U, et al.Lipoxygenase activity in different species of sweet lupin (Lupinus L.) seedsand flakes[J]. Food Chemistry,2015,174:400-406.

[3] MANDAL S, DAHUJA A, SANTHAIM. Lipoxygenase activity in soybean is modulated by enzyme-substrate ratio[J].2014,23(2):217-220.

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