Alkalische Lipase

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Lipase gehört zur Klasse der Carboxylester-Hydrolasen, die Triglyceride schrittweise in Glycerin und Fettsäuren hydrolysieren können. Lipase kommt in fetthaltigen tierischen, pflanzlichen und mikrobiellen (wie Schimmel, Bakterien usw.) Geweben vor. Dazu gehören Phosphatase, Sterolase und Carboxylesterase. Fettsäuren werden in der Lebensmittel-, Medizin-, Leder-, Haushaltschemikalienindustrie usw. weit verbreitet verwendet.

Abbildung 1. Proteinstruktur von Lipasen.

Quelle

Lipasen sind in Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen weit verbreitet. Pflanzen, die mehr Lipasen enthalten, sind die Samen von Ölpflanzen, wie Rizinus und Raps. Wenn die Ölsamen keimen, kann Lipase zusammen mit anderen Enzymen die Zersetzung von Ölen und Fetten katalysieren, um Zucker zu produzieren und die notwendigen Nährstoffe und Energie für die Keimung bereitzustellen; die Bauchspeicheldrüse und das Fettgewebe höherer Tiere enthalten mehr Lipase im Tierkörper, und eine kleine Menge Lipase ist im Darmsaft enthalten, die zur Ergänzung des Mangels an Pankreaslipase für die Fettverdauung verwendet wird. Bei fleischfressenden Tieren gibt es eine kleine Menge Buttersäureglycerid im Magensaft. In Tieren kontrollieren verschiedene Lipasen die Prozesse der Verdauung, Absorption, Fettneubildung und Lipoproteinstoffwechsel; Bakterien, Pilze und Hefen sind in Lipasen reichlicher. Aufgrund der Vielfalt der Mikroorganismen, der schnellen Reproduktion und der Neigung zu genetischen Variationen haben sie einen breiteren Aktions-pH, Aktions-Temperaturbereich und Substratspezifität als Tiere und Pflanzen, und Lipasen, die aus Mikroorganismen stammen, sind im Allgemeinen extrazelluläre Enzyme. Die Hauptfermentationsmikroorganismen sind Aspergillus niger, Candida usw. Sie sind für die großtechnische industrielle Produktion und die Gewinnung hochreiner Proben geeignet. Daher ist mikrobielles Lipase eine wichtige Quelle für industrielle Lipase. Im Allgemeinen haben Lipasen aus verschiedenen Quellen unterschiedliche Eigenschaften und sind von großer Bedeutung für die theoretische Forschung.

Eigenschaften

Lipase ist eine Klasse von Enzymen mit einer Vielzahl von katalytischen Fähigkeiten, die die Hydrolyse, Alkoholysierung, Veresterung, Transesterifizierung und Rücksynthese von Estern von Triacylglyceriden und anderen wasserunlöslichen Estern katalysieren können. Darüber hinaus zeigt sie auch die Aktivität einiger anderer Enzyme, wie Phospholipase, Lysophospholipase, Cholesterinesterase, Acylpeptid-Hydrolase-Aktivität usw. Die unterschiedlichen Aktivitäten der Lipase hängen von den Eigenschaften des Reaktionssystems ab, wie der Förderung der Esterhydrolyse an der Öl-Wasser-Grenzfläche und der enzymatischen Synthese und Transesterifizierung in der organischen Phase. Die Eigenschaften der Lipase umfassen hauptsächlich die optimale Temperatur und den pH-Wert, Temperatur- und pH-Stabilität sowie Substratspezifität. Bislang wurden eine große Anzahl mikrobieller Lipasen isoliert und gereinigt, und ihre Eigenschaften wurden untersucht. Sie unterscheiden sich in Molekulargewicht, optimalem pH, optimaler Temperatur, pH- und thermischer Stabilität, isoelektrischem Punkt und anderen biochemischen Eigenschaften. Im Allgemeinen haben mikrobiellen Lipasen einen breiteren pH- und Temperaturbereich, hohe Stabilität und Aktivität als tierische und pflanzliche Lipasen und sind spezifisch für Substrate.

Alkalische Lipase

Alkalische Lipase bezieht sich auf ein Enzym, das unter alkalischen Bedingungen auf Esterbindungen in Fetten wirkt. Es wird allgemein zur Hydrolyse von Esterbindungen verwendet, kann aber auch die Synthese von Estern in umgekehrter Richtung katalysieren. Wie andere Enzyme muss die alkalische Lipase innerhalb eines bestimmten Temperatur- und pH-Bereichs aktiv sein. Darüber hinaus hat die Lipase auch einen hohen Grad an Spezifität und ist hochaktiv für Esterbindungen, hat jedoch keine hydrolytische Aktivität für Proteine und Kohlenhydrate.

Anwendungen

• Anwendung von Lipase in der Detergentienindustrie

Verwendet als Zusatzstoff für Haushalts- oder industrielle Reinigungsmittel, ist es das größte kommerzielle Anwendungsfeld von Lipase. Laut Statistiken betrug der Gesamtwert des globalen Enzymverkaufs im Jahr 1995 etwa 30 Millionen US-Dollar, wobei Detergenzienenzyme 30 % ausmachten. Im Durchschnitt werden 1.000 Tonnen Lipase pro Jahr zu 1,3 Millionen Tonnen Reinigungsmittel hinzugefügt.

• Anwendung von Lipase in der Lebensmittelindustrie

Verwendung von Lipase zur Herstellung neuer Strukturöle und deren Derivate, die sowohl funktionale als auch gesundheitliche Effekte haben, wie Ölmodifikation (z. B. Kakaobutterersatz, Erhöhung des PUFA-Gehalts in allgemeinen tierischen und pflanzlichen Ölen), Emulgatoren (z. B. Glukoseester), Antioxidantien, Gewürze usw., die nicht nur die breite Anwendbarkeit von Ölen erhöhen, sondern auch die wirtschaftlichen Vorteile und das Entwicklungspotenzial der Ölindustrie verbessern.

• Anwendung von Lipase in der Faser- und Papierindustrie

Eingesetzt zur Raffinierung von Kapokfaser, was den Raffinierungsprozess vereinfacht und die Kapokfaser nicht schädigt. Entfernung des Harzes (Pitch) im Zellstoff, einschließlich Triglyceriden und Wachs, um schwerwiegende Brüche im Papierherstellungsprozess zu vermeiden.

• Anwendung von Lipase in der Bioenergie

Der Molekulargewichtsbereich von Naturöl und Abfallöl ist dem von Dieselöl ähnlich. Die Hauptkomponente des Öls ist der Ester, der aus Fettsäure und Glycerin gebildet wird. Das Öl wird von Lipase hydrolysiert und unterliegt dann einer Reihe chemischer Umwandlungen, um Biodiesel zu erhalten.

• Anwendung von Lipase in der Pharmaindustrie

Unter Verwendung der einzigartigen Enantioselektivität von Lipase kann sie optisch aktive Stereoisomere effizient unterscheiden, um eine Vielzahl von Arzneimitteln wie nichtsteroidale entzündungshemmende Medikamente (z. B. Naproxen, Ibuprofen, Suprofen und Ketoprofen), Antibiotika wie Nikkomycin-B, antivirale Medikamente (z. B. Lamivudin, das zur Bekämpfung von HIV verwendet werden kann), Antikrebsmittel, Alkaloide und Vitamine zu synthetisieren.