固定化酶生产低乳糖牛乳的研究
王静1，贾英民2，邹磊1，苗立军1，彭红丽1，鲁凤娟1
（1.中国环境管理干部学院生态学系，河北 秦皇岛 066004）
（2.河北农业大学食品科技学院，河北 保定 071001）
摘要：以离子交换树脂D151为载体, 采用吸附交联法固定化黑曲霉来源乳糖酶，并将固定化酶装填于填充床反应器中处理牛乳，研究固定化酶连续生产低乳糖乳的条件和使用稳定性。试验结果表明：在50 ℃下，牛乳以0.53 mL/min的流速通过反应器生产低乳糖乳效果最好，可获得79.7%的乳糖水解率，达到低乳糖乳的要求。固定化酶在最适条件下连续水解牛乳，每隔20 h用pH 6.5缓冲液清洗反应柱，其10 d内酶活力丧失12%，此时乳糖水解率为70.1%，达到低乳糖乳的要求。固定化乳糖酶连续使用半衰期约为22 d。该研究为工业化利用固定化酶连续生产低乳糖乳提供了技术依据。
关键词：固定化酶；连续生产；低乳糖乳
中图分类号：Q814.2；文献标识码：A；文章篇号:1673-9078(2008)08-0791-04
Production of Low-lactose Milk with Immobilized Enzyme
W ANG Jing1, JIA Ying-min2, ZOU Lei1, MIAO Li-jun1, PENG Hong-li1, LU Feng-juan1 （1.Department of Ecology, Environment management of college in china, Qinhuangdao 066004, China）
（2.Department of Food Science and Technology, Agriculture University of Hebei, Baoding 071001, China）
Abstract: The lactase from Aspergillus niger was immobilized on the carrier of Kation-exchange resin D151 by absorption and crosslinking. The continuous production conditions of low-lactose milk and the usage stability of the immobilized lactase in the filled-bed reactor were researched. Result showed that, for continuous production of low-lactose milk in the filled-bed reactor, the best velocity and reaction temperature were 0.53 mL/min and 50 ℃, respectively, under which the hydrolysis rate of lactose reached 79.7%, meeting the request of low-lactose milk production. After a 10-day continuous operation of the column packed with immobilized enzyme under the best conditions and a wash of the column using buffer (pH6.5) per 20 h, 12% of initial enzyme activity was lost and the hydrolysis rate of lactose was 70.1%. The half-life of immobilized enzyme was about 22 days. This research provided the technical foundation for the industrial continuous production of low-lactose milk by immobilized lactase.
Key words: immobilized enzyme; continuous production; low-lactose milk
牛乳中乳糖含量为4.7%，占干物质的38~39%[1]。乳糖不耐症的人饮用牛乳后，易引起涨气、肠痉挛、腹泻等消化不良症状[2~3]。利用乳糖酶水解牛乳中70%~90%的乳糖（一般水解70%~80%乳糖为最佳选择）生产低乳糖乳制品，可有效解决“乳糖不耐症”问题[4]。
随着酶固定化技术的发展，美国、日本和意大利等国早在1972年之前已将固定化乳糖酶用于低乳糖制品的生产，并应用于政府实施的“学生奶计划”之中[5]。中国乳糖酶的固定化研究较晚，到2001年为止，利用固定化乳糖酶工业化生产低乳糖乳制品在中国
收稿日期：2008-04-27
基金项目：河北省农副产品加工重大攻关专项（03220173D）
作者简介：王静（1978-），女，硕士，助教，主要从事食品微生物方面的研究还未见产品[6]。随着我国乳品工业的发展，开展乳糖酶在乳品工业中的应用研究，对于推动我国乳品工业的发展具有一定意义。
1 材料与方法
1.1 主要试验材料
1.1.1 试验菌株
黑曲霉UCo-3，由河北农业大学食品科技学院生物工程系酶工程实验室提供。
1.1.2 主要试剂
大孔丙烯酸系弱酸性阳离子交换树脂D151（南开大学化工厂）；50%戊二醛（北京化学试剂三厂）；葡萄糖测定试剂盒（保定长城试剂公司）；新鲜牛乳（市售）；其它试剂均为国产分析纯和化学纯。
1.2 试验方法
791
792 1.2.1 乳糖酶酶液制备
菌株经过活化后，接种于发酵罐中发酵培养，收集发酵液。粗酶液经过四层纱布过滤、双层滤纸抽滤、超滤浓缩后，6000 r/min 冷冻离心10 min ，取上清酶液于4 ℃冰箱保存备用。 1.2.2 固定化酶制备
采用吸附交联法，戊二醛为交联剂。制备过程如下：取经酸碱交替处理的D151树脂加入用pH 4.0 0.3 mol/L 醋酸缓冲液稀释的乳糖酶酶液（加酶量为70 U/g （载体）），在25 ℃吸附24 h 后加入4%戊二醛，在30 ℃下交联6 h ，制得固定化酶经蒸馏水洗涤后备用。 1.2.3 酶活力测定
取一定量固定化酶，加入2 mL pH 4.0 5 %乳糖醋酸缓冲液（55 ℃预热5 min ），在55 ℃水浴中振荡反应15 min 后，于沸水浴中热处理3 min ，吸取30 μL 酶催化反应液加入盛有1.5 mL 葡萄糖测定试剂盒的试管中，37 ℃水浴反应15 min ，测定葡萄糖生成量。在上述条件下，每分钟水解产生1 μmol 葡萄糖的酶量定义为一个酶活力单位（U ）。 1.2.4 牛乳中乳糖含量的测定
将新鲜牛乳煮制5 min ，冷却后除去表层脂肪，采用直接滴定法测定乳糖含量。 1.2.5 低乳糖乳的连续生产
在内径10 mm 高度400 mm 的夹套式柱状玻璃反应器的夹套中通入蒸馏水，以超级恒温水浴保持温度。取20 g 湿态固定化酶加入反应器中，连接蠕动泵和部分收集器，恒温后调节蠕动泵速度分别以不同体积流速（2.12~0.35 mL/min ）从反应器上端进料，经预热段后进入酶床，并从反应器底部流出。调节收集器以酶床体积的1/5为间隔收集流出液，测定其生成的葡萄糖量，根据其葡萄糖含量变化确定酶水解达到稳态的时间。根据酶水解达到稳态时生成的葡萄糖量，计算牛乳中乳糖的水解率、反应器生产效率和固定化酶生产效率。
1.2.6 计算方法
参照文献[7]，并加以改进。 （1）乳糖水解率/%=葡萄糖质量/牛乳中原乳糖质量×100。
（2）反应器生产效率/（mg·min -1·mL -1（酶柱体积））=（牛乳水解液的葡萄糖浓度×2×底物流速）/酶柱体积。
（3）固定化酶生产效率/（mg·min -1·g -1（湿酶））=（牛乳水解液的葡萄糖浓度×2×底物流速）/装酶量。
2 结果与讨论
生鲜牛乳经煮制5 min ，冷却除去表层脂肪，预
热后以不同底物流速（空间流速、保留时间）通过固定化酶柱进行水解，达到稳态反应后取样测定水解牛乳中葡萄糖含量，计算牛乳中乳糖的水解率、固定化酶生产效率和反应器生产效率。
2.1 温度对牛乳中乳糖水解效果的影响
图1 不同温度下保留时间对乳糖水解率的影响
Fig.1 Effect of the retention time on hydrolysis rate of lactose at
different temperature
图1可看出固定化酶反应器的操作温度对乳糖水解率影响显著。60 ℃的乳糖水解率始终低于50 ℃。40 ℃的水解效果低于50 ℃水解效果，在保留时间20 min 、40 min 、60 min 时其水解率分别低22.0%、20.6%、16.5%，表现出随保留时间的增加水解效果差别减小的趋势。这可能是因为保留时间的增加导致扩散限制增加而影响了酶活性，高温时水解率高因其产物抑制要高于低温时的水解，因此其差别减小。
图2 不同温度下保留时间对固定化酶生产效率的影响 Fig.2 Effect of the retention time on production efficiency of
immobilized enzyme at different temperature
图2可看出随着保留时间的增加，固定化酶生产效率呈现降低趋势。60 ℃的保留时间在低于40 min 时其生产效率明显高于40 ℃，高于40 min 时固定化酶生产效率与40 ℃相比差别较小；60 ℃与50 ℃相比其固定酶生产效率始终较低，并且随保留时间的增加差距增大，这可能是由于酶在高温下逐渐失活而导致。
综合温度对乳糖水解率和固定化酶生产效率两个因素的影响，最终确定50 ℃为在填充床反应器中能牛乳水解生产低乳糖乳的适宜温度，在该温度下生产低乳糖乳也能很大程度上抑制杂菌的生长。
2.2 保留时间对牛乳中乳糖水解率的影响
图3 最适温度条件下保留时间对乳糖水解率的影响 Fig.3 Effect of the retention time on hydrolysis rate of lactose at
the best temperature
在50 ℃下研究不同保留时间对牛乳中乳糖水解率的影响，如图3所示。从图3可看出，保留时间对牛乳的水解效果有明显影响。在保留时间较短时（即高底物流速），随保留时间的增加水解率迅速增加，但增速随保留时间的继续增加而变缓，当保留时间大于40 min（底物流速小于0.53 mL/min）时，保留时间再增加，水解率增加很小。这主要是由于保留时间的增加即底物流速的降低，使得反应产物不能及时地从柱中流出，固定化酶受扩散限制效应的影响导致活性降低，因此在进行操作时必须综合考虑，选择合适的保留时间（底物流速）。单从这一因素考虑时，从图3可以确定牛乳的保留时间以40 min为最好，此时固定化酶反应器生产效率为0.93 mg·min-1·mL-1（酶柱体积），固定化酶生产效率为0.99 mg·min-1·g-1（湿酶），乳糖水解率为79.7%，此时既达到了低乳糖乳的要求，剩余乳糖又能发挥原有的营养保健作用。
2.3 填充床反应器连续操作稳定性
固定化酶装柱以流速0.53 mL/min，在50℃条件下连续水解牛乳的试验结果如图4所示。
由图4可知，在固定化酶填充床反应器中，连续水解乳糖20 h后，由于产物在固定化酶内部大量积累，酶水解乳糖的能力降低，乳糖水解率从最初的79.7%下降到71%，用pH6.5缓冲液清洗反应柱，可使酶活力恢复到初始酶活力的99.2%，此时乳糖水解率为79.1%，固定化乳糖酶水解乳糖的能力得到提高。经试验验证乳糖酶催化反应产物对乳糖酶的水解有抑制作用，而且这种酶失活是可逆的，当酶内部的产物被洗出后，就能恢复大部分酶活力。
图4 填充床反应器在最适条件下生产低乳糖乳的稳定性研究 Fig.4 The stability of the filled bed reactor in the production of low-lactose milk under
the best conditions
图5 填充床反应器中固定化乳糖酶的操作半衰期研究 Fig.5 The half-life of immobilized enzyme in filled bed reactor 固定化酶装柱以流速0.53 mL/min，在50 ℃条件下连续水解牛乳，每反应20 h用pH 6.5缓冲液清洗反应柱后再重新进料反应，填充床反应器连续水解牛乳生产低乳糖乳的操作半衰期如图5所示。
试验结果表明，在上述条件下，最大底物水解率为79.7%，固定化酶在10 d内酶活力丧失12%，此时对牛乳中乳糖的水解率为70.1%，在此时间段内生产的乳糖水解乳符合低乳糖乳的要求。固定化乳糖酶连续使用22 d后，乳糖水解率下降到初始水解率的一半，固定化酶连续使用半衰期约为22 d，这为工业化利用固定化黑曲霉乳糖酶生产低乳糖乳制品提供了可靠的技术依据，使解决乳糖不耐受问题成为可能。
3 结论
在填充床反应器中，固定化酶连续生产低乳糖乳的最佳条件为：温度为50 ℃，底物流速为0.53 mL/min，可获得79.7%的乳糖水解率，达到低乳糖乳的要求。
固定化酶装柱以流速0.53 mL/min，在50℃条件下连续水解牛乳，每隔20 h用pH6.5缓冲液清洗反应柱，固定化酶在10 d内生产的乳糖水解乳符合低乳糖乳的要求。固定化乳糖酶连续使用半衰期约为22 d。
（下转第824页）
793
由表3可知，上面配方的片剂基本上符合要求，在压片过程中基本上无粘冲现象，保形性好，崩解时限、二氧化碳量、pH值这三个指标均达到或优于市面上同类产品，各种成分配比较合适。另外，根据口味和放气速度、溶解性能等的比较，最优配方是编号为5的配方，即最优配方为：黑莓粉41%，柠檬酸35%，碳酸钠24%，添加0.2%阿斯巴甜调节甜度。
2.4 其它影响因素
除了黑莓粉的性质、泡腾剂的选择、工艺的选择外，泡腾片的性质还受到其它因素的影响。
2.4.1 粉碎
原料称取后需经过粉碎这一步，一般要求粉碎后要过100目筛。如果粉碎后粉末不够细的话，在压片后会出现斑点，影响片剂的外观；同时，在崩解过程中，块状颗粒的崩解速度较慢，因此在放气完全后，会出现部分沉淀，影响效果。所以，在粉碎时要注意粉碎完全，并过筛，以保证原料颗粒大小均匀，方便溶解。
2.4.2 混合
各种原料经过粉碎过筛后就要混合到一起。混合是否均匀关系到后面压片表面是否均匀。如果混合不够均匀，特别是黑莓粉混合不均匀，则在片剂表面上会出现较明显的红色斑点，不但会影响到片剂的外观，而且也会影响到片剂溶解的效果。在溶解时，由于混合不均匀，可能会造成片剂局部溶解，而局部产生沉淀，特别是黑莓粉如果混合不均，极易造成块状沉淀，影响口味和外观。因此，各种原料混合时必须要混合得十分均匀。
2.4.3 包装
泡腾片一个很大的缺点是容易吸潮。压片后的泡腾片如果放置在空气中，很快就会吸潮变形，伴随产气。当吸潮后的泡腾片用水溶解时，会出现崩解速度慢，产气量少，沉淀多等现象。因此，压片后必须马上包装，避免接触空气，防止吸潮。
3 结论
黑莓泡腾片的制备最好采用直接粉末压片法，工艺流程为：其它物料→粉碎→过筛→加入黑莓粉进行混合→压片→包装。最佳配方为：黑莓粉（含麦芽糊精48%）41%，柠檬酸35%，碳酸钠24%，阿斯巴甜0.2%。此工艺、配方制作的黑莓泡腾片不易吸潮、外观不变形，崩解时限为40 s，酸甜适中，崩解后无明显沉淀。
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（上接第793页）
本研究实现了实验室规模的固定化酶连续生产低乳糖乳，对于工业化应用，还需要进行不断的研究，充分考虑工业化的放大过程及各个环节中可能遇到的各种问题。对于试验中出现的乳糖酶可逆性失活，可以通过建立动力学模型，发现水解牛乳中乳糖的抑制因素，消除抑制因子，提高乳糖水解率；也可以通过选择合适的反应器，及时分离产物，提高乳糖水解率。
相信在不久的将来，乳糖不耐受将不再成为困扰，牛奶也会更广泛的为人所用，在食品工业发挥更大的作用。
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牛奶小知识问答 1、凭什么主要指标来区分牛奶和乳酸饮料？（可选） ---蛋白质：酸牛奶≥2.3%，纯牛奶≥2.9%，乳酸饮料＜1.0%。 2、什么是巴氏奶？（可选） ---原料保证是新鲜奶源，杀菌温度不太高，为75～85℃，即能把牛奶中能引起人类疾病的所有致病微生物杀死，又使牛奶中的营养基本保留。但成产品后要冷链低温存放，且保存期不长。此方法为法国微生物学家巴斯德所发明而命名。 3、什么叫超高温灭菌奶？（可选） ---又叫常温奶，是指用137～152℃的温度和4～10秒时间进行超高温下瞬间灭菌处理的一种加工方法，它的特点是将牛奶中有益和有害的微生物全部杀死，但牛奶中的营养也随之被破坏较为严重，形成产品后无需低温存放，常温下存放期较长。 4、牛奶里主要的营养成分有哪些？（列举3种以上） ---蛋白质、碳水化合物、乳糖、脂肪、维生素及微量元素、矿物质。 5、牛奶不宜搭配哪些食物同吃？ ----不宜与含鞣酸以及柠檬酸含量高的食物一齐同吃，例如浓茶、柿子、柠檬、橘子等食物，因为这些食物易与牛奶反应结块成团，而影响消化。 6、饮用牛奶的时间主要是在早餐和晚上饮用吗？ ---不仅是限制在早餐和晚上饮，牛奶是可以全天候、不分时间段饮用的，在任何的时间饮用都可以。 7、饮牛奶容易直接导致肥胖吗？ ---不可能，因为牛奶中的脂肪含量并不高，只有3.5%左右乳脂肪主要是为人体产生喝提供热量。 8、饮牛奶是不是易上火？ ---不会，从中医的角度上讲，牛奶的属性为性平、味甘、具有补虚益肺、清胃润肠、润肤、生津止渴的作用。 9、请列举3种以上常见液态奶品种： ---巴氏杀菌奶、UHT奶、酸牛奶、调味奶、乳饮品等。（或者如纯牛奶、麦香奶、酸酸乳、酸奶等） 10、酸牛奶可不可以煮滚后再饮用？ ---不需要。酸牛奶及乳酸菌饮料都不宜加热，加热后会导致把对人体有益的活性乳酸菌杀死，而影响了它的保健功能和风味。
酸性磷酸酯酶的固定化研究 指导老师：罗少华 化学与生命科学学院 1 课题来源 化学与生命科学学院安排生物工程专业综合与创新实验课题。 2 研究的目的和意义 3 阅读的主要文献、资料 [1] 韩文静. 固定化酶的新型制备方法及其在食品工业中的应用[J]. 食品工业科 技,2009,30(02):345-347. [2] 张茜,刘涛,侯红萍. 提高固定化酶活力方法的研究进展[J]. 酿酒,2008,35(1):15-17. [3] 周桓,张秋禹. 新型固定化酶载体的合成及其功能[J]. 化工进展,2009,28(3):462. [4] [5] [6]蒋中华，张津辉. 生物分子固定化技术及应用[M]. 北京:化学工业出版社，1998.178. [7]丁明,孙虹,康玲. 壳聚糖微球的制备研究[J] . 合肥联合大学学报,1998 ,2 :7211. [8] A.怀斯曼.酶生物技术手册，科学技术出版社，1989. [9] [10] 肖海军，赫筱蓉.固定化酶及其应用研究进展，生物学通报，2001，36(7)：9-10. [11] 卓仁禧，罗毅，陶国良.固定化酶技术及其进展，离子交换与吸附，1994，(5)：447-452 [12] 罗九甫. 酶和酶工程，上海交通大学出版社，1996年. [13] 熊振平，等. 酶工程，化学工业出版社，1989年. [14] [15] 王长生，田玉国. 酶的固定化技术[J]. 中国调味品，1994，12：7-9. [16] 沈斌. 木瓜蛋白酶的柔性固定化研究[J]. 南京工业大学硕士学位论文，2005 [17] 魏荣卿，沈斌，等. 壳聚糖载体柔性固定化木瓜蛋白酶[J], 过程工程学报, 2005,5(2):183-187.
黑曲乳糖酶的固定化 方法：吸附交联法 载体：以阳离子交换树脂D151 交联剂：戊二醛 与游离酶性质相比： 最适作用温度：降低 热稳定性：降低。 最适pH值：乳糖酶经固定化处理后,其最适pH值较游离酶稍向碱性方向移动 酸碱稳定性：固定化酶酸碱稳定pH值范围在2.5 ～ 4.5;而游离酶酸碱 稳定pH值范围在5.0 ～7.0。 总之，应用吸附交联法制得的固定化乳糖酶, 较游离酶在牛奶的天然pH值下使用 更为适宜, 且操作稳定性好。 脂环酸芽孢杆菌α-葡萄糖苷酶固定化 方法：物理交联法 载体：壳聚糖 交联剂：戊二醛 最适pH：固定化α-葡萄糖苷酶的最适pH 4.5，与游离酶的pH 5.2 相比，其最适pH 值向酸性方向偏移，具有更强的耐酸性，但对碱的耐受性有所降低。 最适温度：固定化酶的最适温度较游离酶有所提高，从游离酶的52 ℃提高到固定化酶的55 ℃，说明固定化后α-葡萄糖苷酶的热稳定性有所提高。 酸碱稳定性：游离酶的耐碱性较固定化酶弱，而pH 大于9.5 时固定化酶活性降低，小于游离酶。 热稳定性：经固定化处理的α-葡萄糖苷酶的热稳定性有了极大的提高。当温度65 ℃时，固定化酶保持近100%酶活力，而游离酶完全失去活性。 总之，相对于游离酶，经壳聚糖固定化后酶的活性中心构象更稳固，削弱了不利因素对酶活性的影响，增加了固定化α-葡萄糖苷酶的稳定性，有利于工业化应用。 漆酶固定化 方法：物理吸附法 载体：纳米多孔金 最适pH：固定化后漆酶具有与游离酶相似的活力-pH 轮廓图, 最佳反应pH 都是 4.5。与游离酶相比固定化不但使漆酶可稳定的pH 范围变宽了(pH 3.5～6.0), 也明显提高了漆酶的耐酸耐碱性 最适温度：固定化酶的最佳反应温度为60 ℃, 较游离酶的40 ℃上升了20 ℃ 热稳定性：固定化后漆酶的热稳定性明显提高 重复利用性：固定化酶具有很好的重复利用性 总之，相对于游离态, 固定化漆酶的最适pH 没有改变, 但最适温度却从游离态的40 ℃上
乳的热稳定性及其影响因素与改善 牛乳是一种热敏性物料，加热处理与乳制品加工息息相关，几乎所有的乳制品生产都离不开热处理。最初牛乳热处理的目的是杀死存在于牛乳中的所有致病菌，特别是结核分枝杆菌及其他绝大多数微生物，使牛乳产品达到卫生标准，保证食用安全；现代乳晶工业中，热处理的主要目的是通过杀死乳中微生物、钝化相关酶类及一些化学组分的变化来延长保存期。高质量的牛乳可经受非常高的加工温度而不凝固，正常情况下的牛乳在100℃、数小时或140。C、20min的热处理条件下都是相当稳定的。通过热处理来凝固高质量牛乳的条件比一般加工乳制品的条件苛刻得多，故很少发生高质量牛乳的凝固问题。 加热产生的某些变化可能导致蛋白质的凝固，这些变化包括：pH值下降、磷酸钙沉、乳清蛋白的变性及其与酪蛋白的反应、美拉德褐变、酪蛋白变性(去磷酸化、k—酪蛋白产解、普通水解)、胶束结构变化(Zeta电位变化、水合作用、缔合和解离)。这使乳制品加工时，热交换器易于发生结垢现象，使热交换效率下降，影响产品生产及产品质量，甚至造成污染问题。热处理中所发生的化学变化有利也有弊，而高温下发生的化学变化则大多数是不利的。热处理有利的因素有如下几个方面：热处理可带来某些产品所必需的风味、色泽和黏度；热处理后的牛乳乳酸菌发酵速度较快；杀菌前的预热有助于提高牛乳的高温热处理稳定性等。所以，研究牛乳的热稳定性及其影响因素与改善，对于乳制品加工有重要意义。有很多人对牛奶的热稳定性进行了研究，但热凝固的明确机理尚不清楚。各种组分都影响牛奶的热稳定性。 所有液体乳和乳制品的生产都需要热处理。这种处理主要目的在于杀死微生物和使酶失活，或获得一些变化，主要为化学变化。这些变化依赖热处理的强度，即加热温度和受热时间。但热处理也会带来不好的变化，例如褐变、风味变化、营养物质损失、菌抑制剂失活和对凝乳力的损害，因此必须谨慎使用热处理。 （一）热处理目的 1.保证消费者的安全 热处理主要杀死如结核杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、李斯特菌等病原菌，及进入乳中的潜在病原菌、腐败菌，其中很多菌耐高温。 2.延长保质期 主要杀死腐败菌和它们的芽胞及灭活乳中天然存在的或由微生物分泌的酶。热处理抑制了脂肪自身氧化带来的化学变质,“凝乳素”失活可避免迅速形成稀奶油。 3.形成产品的特性 如乳蒸发前加热可提高炼乳杀菌期间的凝固稳定性，失活细菌抑制剂如免疫球蛋白和乳过氧化氢酶系统来提高发酵剂菌的生长，获得酸奶的理想粘度，促进乳在酸化过程中乳清蛋白和酪蛋白凝集等。 （二）加热引起乳的变化 牛乳加工时一个共同的操作过程为预热处理，牛乳由于加热而发生的变化，是加工中极其重要的问题，其中蛋白质的变化尤为重要，因此对于各种乳制品质量都有很大的关系。 1．一般的变化 （1）蒸发形成表面薄膜牛乳在40℃以上加热时，表面生成薄膜。这是由于蛋白质在空气与液体的界面形成不可逆的凝固物。随着加热时间的延长和温度的提高，从液面不断蒸发出来水分，因而促进凝固物的形成而且厚度也逐渐增加。这种凝固物中，包含占干物质量70%以上的脂肪和20%～25%的蛋白质，且蛋白质中以乳白蛋白占多数。为防止薄膜的形成，可在加热时搅拌或减少从液面蒸发水分。 （2）产生褐变加热过程中乳起初变得稍微白一些，随着加热强度的增加和长时间，牛乳颜色变为棕色褐变（特别是高温处理时）。褐变的原因，一般认为由于具有氨基（NH2–）的化合物（主要为酪蛋白）和具有羟基的（–C=O）糖（乳糖）之间产生反应形成褐色物质。这种反应称之为美拉德（Mailard）反应。另外，由于乳糖经高温加热产生焦糖化也形成褐
乳制品加工期末复习题 一．名词解释 1.乳： 2.乳的分散系： 3.自由水： 4.结晶水： 5.乳的总酸度： 6.吉尔涅尔度： 7.乳酸百分率（乳酸计）： 8.初乳： 9.末乳： 10.酒精阳性乳： 11.乳糖不适应症： 12.感官检验： 13.原料乳; 二．填空题 1.牛乳中的主要化学成分包括 酶类及气体等。 2.影响牛乳成分的因素有 季节和气温。 3.水分在乳中所占的比例为，入中水分又可分为
和膨胀水。 4.牛乳的含氮化合物中为乳蛋白质，蛋白质在牛乳中的含量为 牛乳中的蛋白质可分为两大类。 5.酪蛋白酸钙-磷酸钙复合体，以的状态存在于牛乳中，其胶体微粒直径范围在之间变化，一般情况下占多数。 6.在凝乳酶作用下，乳的凝固过程是：。 7.乳清蛋白是指在乳中的蛋白质，约占乳蛋白的 可分为两种。 8.乳中非蛋白态含氮物包括肌酸及叶绿素等。 9.乳中脂肪球的上浮速度与脂肪球的平方成正比，当脂肪球的时，脂肪球基本不上浮，所以生产中可将牛乳进行，击碎脂肪球，从而得到 的稳定产品。 10.乳糖对是很适宜的糖类，但一部分人随着年龄的增长，消化道内缺乏，不能，饮用牛乳后会出现呕吐，腹泻，腹胀等不适应症，称其为乳糖不适症。 11.乳中的无机物亦称矿物质，是除以外的各种无机元素，主要有 等，此外还有些。 12.牛乳中的铁含量为，牛乳中铁含量比人乳中铁含量少，故用牛乳哺育幼儿时应。 13.牛乳中维生素包括两大类。其中脂溶性的有，水溶性的有。 14.乳的物理性质包括乳的 导电率等。 15.乳中水解酶类包括 ，氧化还原酶类包括。16．牛乳对光的不规则反射，据伯吉斯及赫林顿的研究结果，在波长时，牛乳投射的有效深度为在该深度内受到照射的维生素C，维生素B2，维生素B6等会有损失。 17.若以乳酸百分率计，牛乳的自然酸度为。 18.生产中广泛采用来间接掌握乳的新鲜度。 19.乳的相对密度指乳在20℃时的与同体积水在4℃时的质量之比。正常乳的相对密度为。 20.25℃时，正常乳的导电率为。
低乳糖牛奶有营养吗 牛奶是我们日常生活必不可少的，它有很高的营养价值，对身体有很多好处，基本我们日常生活已经离不开牛奶了，我们经常在超市中会看到各种各样的牛奶，总会让我们觉得眼花缭乱，不知道怎么样去选择，现在我们经常在超市看到很多低乳糖牛奶，那么什么是低乳糖牛奶，低乳糖牛奶有营养吗在许多人心里画了个问号。下面一起了解下低乳糖牛奶。 所谓低乳糖奶，即乳糖含量较低的奶。有人误认为是糖尿病人专用的牛奶，其实不是。低乳糖奶是在生产过程中加入一定量的乳糖酶，将乳糖分解为葡萄糖和半乳糖，模拟人体的乳糖消化过程，再经过杀菌、灭酶工艺制成的产品。 一、喝牛奶不舒服的现象普遍存在 您喝牛奶时有过不舒服的情况吗？比方肚胀、腹泻等。可能就是因为乳糖不耐受。我国居民乳糖不耐受率高达70%。乳糖不
耐受的原因是体内缺乏乳糖酶。 二、解决乳糖不耐受的方法 我国居民乳制品摄入不足，造成了钙缺乏情况严重。据《中国居民膳食宝塔》，成人每天要喝300g牛奶。但是，乳糖不耐受人群要喝牛奶又难受，如何解决呢？有以下几种方法。 1.喝酸奶。因为乳酸菌将一部分乳糖分解成乳酸，就降低了乳糖不耐受的情况。 2.少量，或兑水喝。或和其他固体食物一起吃。 3.喝低乳糖的牛奶。 三、低乳糖牛奶为什么能缓解乳糖不耐受情况？ 低乳糖牛奶即经过乳糖酶水解法加工的牛奶。在牛奶中加入乳糖酶，经过一定时间和温度的水解，利用乳糖酶(β- 半乳糖苷酶) 来分解乳糖，达到降低乳糖的目的。简单的说，就是因为一些人缺乏乳糖酶，所以，在体外先让乳糖酶把绝大部分乳糖水解，就不至于喝起来不舒服了。
四、低乳糖牛奶为什么喝起来甜甜的？ 低乳糖牛奶其中的乳糖被分解为半乳糖和葡萄糖，由于葡萄糖比乳糖甜，所以喝起来甜甜的，并不是因为添加了蔗糖。 五、低乳糖牛奶营养和普通牛奶比有变化吗？ 只是乳糖被分解为半乳糖和葡萄糖，乳糖酶在水解乳糖的同时还会部分参与半乳糖苷转移反应，生成低聚半乳糖；而总体营养成分改变不大。 六、低乳糖牛奶有效性 潘丽莉等报道，在北京募集68名乳糖不耐受的小学生，饮用250ml低乳糖牛奶后，乳糖不耐受发生率降低到6.1%，说明
2019-2020学年度北师大版高中选修一生物第2章酶技术第4节固定化酶的制 备和应用课后辅导练习第八十八篇 第1题【单选题】 下列说法不正确的是( ) A、固定化酶和固定化细胞在应用上的主要区别是后者需要一定的营养 B、固定化酶技术一次只能固定一种酶 C、固定化酶和固定化细胞的共同点之一是酶都是在细胞外起作用 D、固定化酶和固定化细胞都能反复使用 【答案】： 【解析】： 第2题【单选题】 下图是应用固定化酵母进行葡萄糖发酵的装置，下列说法中不正确的是 A、为使固定化酵母可以反复使用，实验要在无菌条件下进行 B、加入反应液后应保持活塞1始终打开，活塞2则必须关闭
C、装置的长导管主要是为了释放CO2并防止杂菌进入反应柱 D、加入反应液的浓度不能过高以免酵母细胞失水过多而死亡 【答案】： 【解析】： 第3题【单选题】 下列有关固定化酶和固定化细胞的说法正确的是 A、某种固定化酶的优势在于能催化一系列生化反应 B、固定化细胞技术一次只能固定一种酶 C、固定化酶和固定化细胞的共同点是所固定的酶都可在细胞外起作用 D、固定化酶和固定化细胞都能反复使用，但酶的活性迅速下降 【答案】： 【解析】： 第4题【单选题】 同工酶具有以下哪个特性?( ) A、具有相同的蛋白质分子结构 B、理化性质相同 C、催化相同的化学反应 D、免疫性能相同 【答案】： 【解析】：
第5题【单选题】 固定化酶和固定化细胞常用的方法不包括( ) A、射线刺激法 B、包埋法 C、化学结合法 D、物理吸附法 【答案】： 【解析】： 第6题【单选题】 加酶洗衣粉既能提高洗涤效果又能缩短洗涤时间而得到普及，洗衣粉中不包括的酶制剂是( ) A、蛋白酶 B、纤维素酶 C、淀粉酶 D、脂肪酶 【答案】： 【解析】： 第7题【单选题】 在以如图所示酶的固定方法模式图中，属于载体结合法的是( )
关于牛奶的28个小知识 关于牛奶的争论似乎从未间断过，面对众说纷纭的观点，公众往往不知如何分辨。为帮助大家正确地认识牛奶和乳制品，本期总结了牛奶相关的28个小知识。 1.牛奶蛋白含有全部九种人体必需氨基酸。牛奶中的蛋白质属于优质蛋白质，主要由酪蛋白 （Casein）、乳清蛋白（Lactoal-bumin）和β-乳球蛋白（β-lactoglobulin）组成。其蛋白质包含全部九种人体必需氨基酸（人体自身不能合成的氨基酸）。牛奶中的蛋白质消化吸收率高，可达87%～89%，高于一般的禽畜肉类，属优质蛋白。 2.牛奶中脂类可提供的热量约占全奶热量的48%。牛奶含有约3%的脂类，包括饱和脂肪酸、 单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸。牛乳脂肪球颗粒小，呈高度乳化状态，易消化吸收。 牛奶脂类中还含有一些脂溶性维生素，如维生素A和维生素D。 3.牛奶中的糖主要以乳糖的形式存在。牛奶中的碳水化合物主要是乳糖，它是一种双糖，由 一分子半乳糖和一分子葡萄糖缩合形成。乳糖进入消化道经乳糖酶分解成半乳糖和葡萄糖后，才能被吸收利用。 4.牛奶是不可多得的优质钙源。100 毫升牛奶中含钙约104mg，牛奶不是含钙最丰富的食物， 但其中的钙很容易被人体吸收和利用。
5.牛奶中的维生素含量与饲养方式和季节有关。牛奶中含有人体所需的各种维生素，其含量 与饲养方式和季节有关，如放牧期牛奶中维生素A、维生素D、胡萝卜素和维生素C含量，较冬春季在棚内饲养明显增多；牛奶中维生素D含量较低，但夏日日照多时，其含量会增加。 6.低脂或脱脂奶适用于特殊人群。有高血压、高胆固醇和其他心血管问题者，肥胖或超重者 适宜选择低脂或脱脂奶；一般人群如不经常过量饮用牛奶，建议选用全脂牛奶。 7.牛初乳不含对人体有特殊作用的物质。母牛产犊后最初几天内的乳汁与普通牛乳明显不同， 称之为牛初乳（Bovine colostrum）。牛初乳中含大量的免疫免疫因子、生长因子等。这些“因子”们是只对牛犊有用，对我们人体是没有用的。人摄入后会在消化道内将其消化分解，难以完整地进入体内。即使能进入人体的血液也会被当成异物，甚至造成过敏。此外，牛初乳物理性质、成分与常乳差别很大，产量低，工业化收集较困难，质量不稳定。牛初乳并不比普通牛奶更安全有营养，没必要花高价钱购买牛初乳。
固定化酶的研究进展 固定化酶是20世纪60年代发展起来的一项新技术。最初主要是将水溶性酶与不溶性体结合起来，成为不溶于水的酶衍生物，所以曾叫过“水不溶酶”和“固相酶”。但是，后来发现，也可以将酶包埋在凝胶内或置于超滤装置中，高分子底物与酶在超滤膜一边，而反应产物可以透过膜逸出。在这种情况下，酶本身仍是可溶的，只不过被固定在一个有限的空间内不能再自由流动。因此，用水不溶酶或固相酶的名称就不再恰当。在1971年第一届国际酶工程会议上，正式建议采用“固定化酶”的名称[1]。 一固定化酶的发展历程[1] 酶参与体内各种代谢反应，而且反应后其数量和性质不发生变换。作为一种生物催化剂，酶可以在常温常压等温和条件下高效地催化反应，一些难以进行的化学反应在酶的催化作用下也可顺利地进行反应，而且反应底物专一性强、副反应少等优点大大促进了人们对酶的应用和酶技术的研究。近年来，酶被人们广泛应用于食品生产与检测、生物传感器、医药工程、环保技术、生物技术等领域。 1916年美国科学家NELSON和GRIFFIN最先发现了酶的固定化现象；直到20世纪50年代，酶固定化技术的研究才真正有效地开展；1953年，德国科学家GRUB-HOFER 和SCHLEITH首先将聚氨基苯乙烯树脂重氮化，然后将淀粉酶、胃蛋白酶、羧肽酶和核糖核酸酶等与上述载体结合制备固定化酶；到20世纪60年代，固定化技术迅速发展；1969年日本千畑一郎利用固定化氨基酰胺酶从DL-氨基酸生产L-氨基酸，是世界上固定化酶大规模应用的首例；在1971年的第一届国际酶工程会议上，正式建议使用固定化酶(mimobilizedenzyme)这个名称。我国的固定化酶研究开始于1970年，首先是中国科学院微生物所和上海生化所的酶学工作者同时开始了固定化酶的研究工作 二固定化酶的特点[2] [3] 固定化酶具有许多优点：极易将固定化酶与底物、产物分开；可以在较长时间内进行分批反应和装柱连续反应；在大多数情况下，可以提高酶的稳定性；酶反应过程能够加以严格控制；产物溶液中没有酶的残留，简化了提取工艺；较水溶性酶更适合于多酶反应；可以增加产物的收率,提高产物的质量；酶的使用效率提高，成本降低。但是，固定化酶也有其不足之处，如固定化时，酶活力有损失；增加了固定化的成本，工厂开始投资大；只能用于水溶性底物，而且较适用于小分子。 三固定化酶固定化方法[3] [4] 由于所固定的酶或细胞的不同，或者固定的目的及固定用的载体的不同，使固定化方法大相径庭。根据固定的一般机理，可将之分为如下几种方法。酶的固定化方法有：
酶固定化技术研究进展 选题说明 酶作为一种生物催化剂，具有高催化效率，高选择性，催化反应条件温和，清洁无污染等特点，其卓越的催化效能，令普通无机催化剂难以望其项背，因此酶的工业化使用一直是广受社会关注的课题，但天然酶稳定性差、易失活、不能重复使用，并且反应后混入产品，纯化困难，使其难以在工业中更为广泛的应用。此外，分离和提纯酶以及其一次性使用也大大增加了其作为催化剂的成本，严重限制了酶的工业推广。在此条件下，固定化酶的概念和技术得以提出和发展，并成为近些年酶工程研究的重点。酶的固定化，是用固体材料将酶束缚或限制于一定区域内，仍能进行其特有的催化反应，并可回收及重复使用的一类技术。通过固定化，可以解决天然酶的局限性，实现酶的广泛运用。 基于对于酶的工业化使用和固定化酶的兴趣，我通过互联网和数据库信息检索的方式对酶的固定化技术发展状况进行了初步探索，并对目前的研究成果进行了简要的概括。希望能使大家对这一领域有所认识。 检索过程说明 1，检索工具和数据库 1.1，百度搜索引擎 1.2，Google搜索引擎 1.3，中国期刊全文数据库 1.4，万方数据系统 1.5，重庆维普中文科技期刊数据库 2，检索过程简述
首先，我选择了使用百度和Google搜索引擎进行关键词检索，都得到了浩繁的搜索结果，所的信息主要是百科简介和企业广告信息，介绍较为浅显陈旧，可利用性较差，但可以用于简单的信息了解，在搜素过程中，尝试使用了布尔检索规则如“固定化酶and应用”、高级检索和结果中检索的检索方式，以减小数据量。也尝试了Google学术搜索，得到了很多有用信息。运用维普中文科技期刊数据库搜素“题名或关键词”为“固定化酶”的相关资料得到655条，搜素“题名或关键词”为“固定化酶应用”的相关资料得到72条，检索关键词搜素“题名或关键词”为“固定化酶研究”的相关资料得到4条. 万方数据系统搜索主题词"固定化酶",得到相关资料1024条，搜索“固定化酶技术应用”得到相关资料23条.。中国期刊全文数据库中检索“固定化酶技术”得到相关资料2604条，搜索“固定化酶技术应用”得到相关资料742条 关键词 酶固定化载体制备研究应用 酶固定化技术研究进展 提要： 固定化酶有许多优点，尤其是稳定性和可重复使用性使其在许多领域得到广泛应用。固定化酶技术是一门交叉学科技术。目前已得到长足的发展。本文重点介绍了固定化酶制备的传统方法和近些年出现的一些新方法，同时对酶在一些性能优良的栽体上的固定进行了综述。 正文： 一，传统的酶固定化方法
牛乳中细菌的生长变化 摘要生牛乳的pH为中性，在牛奶放置过程中，温度，湿度，牛奶中的营养物质的多少等会导致其中细菌生长发生变化，因此牛乳中的pH也发生着变化。本次实验研究在牛奶放置过程中的细菌生长变化以及酸奶的制作过程，故实验中将牛奶拆袋后室温下放置，并且设置时放置时间不同以作为对照。实验中采用美蓝还原酶试验法测定细菌生长变化的生理值，并以此结果比较同一品牌不同包装的牛乳中细菌的生长变化情况。 关键词牛奶；细菌生长变化；利乐枕；塑料带包装 牛乳是一种营养丰富的物质，当牛乳中存在微生物时，微生物的迅速繁殖引起牛乳的变质。目前牛乳的消毒方法通常有两种：巴氏消毒法和超高温瞬时杀菌法（UHT）。目前市场上的包装有袋和盒两种，称为利乐包装和塑料袋装。贮藏条件涉及常温和低温；保存时间为3天-4天。 牛乳的细菌学检查方法有三种——显微镜直接计数法、美蓝还原酶实验法、标准平板活菌计数法，本实验采用美蓝还原酶实验法来对牛乳中的细菌数做检验，现介绍这种方法： 美蓝还原酶试验法：该法中用的美蓝是一种氧化还原作用指示剂，通过加入其中的美蓝颜色变化的速度，可以鉴定该牛乳的质量，其标准规定为： 牛乳等级（腿色时间为指标）：一级：6 h-8 h，质量好；二级： 2 h-6 h，中等；三级：30 min-2 h，质量差；四级：30 min，质量很差。 1 实验方法 1.1 实验试剂 伊利普通枕状利乐包装奶两袋、伊利普通塑料袋装奶两袋、三元特级鲜牛奶三袋、美蓝染液。 1.2 实验方法 计划离实验分别还有96 h（四天），72 h（三天），48 h（两天）时，24 h（一天）打开牛乳包装，倒出40 mL牛奶于标记为1的纸杯中，封口。 1.3 实验流程 制备培养基→生理盐水的分装→灭菌→美蓝还原酶试验法。
乳糖酶在乳制品加工中的应用 李倩倩，王丽颖 西南大学荣昌校区动物科学系，重庆 402460 摘要：：乳与乳制品是营养成分十分丰富的天然食品，其营养价值早已得到了世人的公认，然而美中不足的是由于部分人体内缺乏乳糖酶导致的乳糖不耐受现象，影响了他们对乳制品的正常摄入，这在很大程度上制约了乳制品在人们日常生活中的普及和人体对乳制品营养成分的消化吸收。随着现代生物科学技术的发展，人们利用乳糖酶定向水解牛乳中大量的乳糖，从而使得从根本上解决乳糖不耐受这一困绕世人多年的医学难题成为可能。本文就乳糖酶在乳制品加工业生产中的应用作一简要论述，以期对大家有所启迪和帮助。 关键词：乳糖酶；乳制品；应用； Application of lactose in dairy processing LI qianqian.WANG liying Department of Animal Science, Rongchang Campus of Southwest University，Chongqing 402460,China Abstract: Milk and dairy products is very rich in nutrients in natural food, its nutritional value has been recognized, however, a fly in the ointment is due in part to the human body caused by lack of lactase lactose intolerance phenomenon, affecting their normal intake of dairy products, which restricted the dairy products in people's daily life and the popularity of the human body digestion of dairy products in the absorption of nutrients in a very large extent. With the development of modern biological science and technology, people use a lot of lactase hydrolytic milk lactose orientation, so as to fundamentally solve the medical problems that afflict people with lactose intolerance for possible. The application of lactose in dairy industry production are briefly described, with a view to enlighten and help you. Key words: Lactaste; dairy; products; application; 1 乳糖酶
乳糖酶的生产技术及其在食品工业应用研究进展 摘要：乳糖酶亦称β-半乳糖苷酶，在工业生产中有广泛的应用，本文通过来源及其性质、基础研究与应用等方面对乳糖酶进行综述。 关键词：乳糖酶；固定化；应用 乳是各种哺乳动物哺育其幼仔最理想的天然食物。它富含优质蛋白质、乳脂、乳糖等营养成分和钙、磷、钾等矿物质以及多种维生素，还含有多种免疫物质、酶、激素等具有生理活性调节功能的生物活性物质。 乳糖是哺乳动物乳汁中特有的糖类，它是由一分子葡萄糖和一分子半乳糖组成的双糖，其合成步骤为：以葡萄糖为前体物质，一部分葡萄糖先转化为半乳糖，然后经乳糖合成酶催化。半乳糖与葡萄糖结合，形成乳糖。人体摄入乳糖后，在消化过程中，经乳糖酶催化，分解为葡萄糖和半乳糖。乳糖是矿物质的载体，能促进钙、磷吸收及整理肠道，其分解产物半乳糖是婴儿脑发育的必需物质，参与脑组织及其神经系统的构成。但是，机体却不能直接利用乳糖，乳糖必须经乳糖酶分解为单糖后才能被吸收和利用（杨卉新等，2014）。 若乳糖酶缺乏者一次摄入较多乳糖，乳糖未能及时被消化吸收，进入结肠后被肠道细菌分解，产生大量乳酸、甲酸等短链脂肪酸和氢气，造成渗透压升高，使肠腔中的水分增多，引起腹涨、肠鸣、肠绞痛直至发生水泻等症状，总称为乳糖不耐受症。乳糖不耐受症状，在中国人群中发生率很高，因此限制了很大一部分国人对牛奶的摄入，而牛奶又是人类良好的优质蛋白、矿物质及维生素的天然来源，故乳糖酶缺乏问题显得尤为突出（张玉英，2014）。 1889年荷兰生物学家，Beijerineek 首次报道了乳糖酶可水解乳糖以来，人们对于乳糖酶的研究日趋完整（蒋世琼，2000）。目前，解决乳糖不耐受的最佳方法是用乳糖酶水解乳糖来生产低乳糖或无乳糖乳制品。而现在商业乳糖酶中乳糖酶的最适温度在37℃左右或者更高（P Nicholas，2002）。国外学者经多年研究，已成功地找到产乳糖酶的微生物，并研制了一系列乳糖酶商品，现已投入市场。有学者研究发现环氧活化水凝胶固定化酶可以更好的解决乳糖不耐症问题（Elnashar et al., 2014）。本文就乳糖酶的生产方式及其在食品加工业生产中应用的研究进展作简要论述。
固定化酶制备及应用的研究进展
固定化酶制备及应用的研究进展摘要：本文主要从分析酶单独应用中的不足、酶的固定化载体、固定化方法等方面介绍了固定化酶制备中的研究进展情况，并且从医药、食品、环保、化学工业、能源等方面其在其中的新应用出发，对固定化酶在新领域中的应用作了综述，给固定化酶研究的发展前景进行了展望，并且指出了今后酶固定化研究的主要方向是多酶的固定化及制备高活性、高负载、高稳定性的固定化酶。 关键字：酶；酶的固定化；载体；酶固定化应用领域 酶是重要的生物催化剂，具有专一性强、催化效率高、无污染、反应条件温和等特点，在制药、食品、环保、酿造、能源等领域都得到了广泛的应用。但在实际应用中，酶也存在许多不足，如大多数的酶在高温、强酸、强碱和重金属离子等外界因素影响下，都容易变性失活，不够稳定；与底物和产物混在一起，反应结束后，即使酶仍有很高的活力，也难于回收利用，这种一次性使用酶的方式，不仅使生产成本提高，而且难于连续化生产；并且分离纯化困难，也会导致生产成本的提高等。固定化酶（immobilized enzyme）这个术语是在1971 年酶工程会议上被推荐使用的。随着固定化技术的发展，出现固定化菌体。1973年，日本首次在工业上应用固定化大肠杆菌菌体中的天门冬氨酸酶，由反丁烯二酸连续生产L-天门冬氨酸。固定化酶技术为这些问题的解决提供了有效的手段，从而成为酶工程领域中最为活跃的研究方向之一。本文将从酶生
物催化剂固定化载体、固定化方法和技术及固定化酶的应用等几个方面出发，归纳和综述这些方面近年来的研究进展。 1酶固定化的传统方法 关键在于选择适当的固定化方法和必要的载体以及稳定性研究、改进。 1.1 吸附法 吸附法是利用物理吸附法，将酶固定在纤维素、琼脂糖等多糖类或多孔玻璃、离子交换树脂等载体上的固定方式。显著特点是：工艺简便及条件温和，包括无机、有机高分子材料，吸附过程可同时达到纯化和固定化；酶失活后可重新活化，载体也可再生。但要求载体的比表面积要求较大，有活泼的表面。 1.2包埋法 包埋固定化法是把酶固定聚合物材料的格子结构或微囊结构等多空载体中，而底物仍能渗入格子或微囊内与酶相接触。这个方法比较简便，酶分子仅仅是被包埋起来，生物活性被破坏的程度低，但此法对大分子底物不适用。 1)网格型 将酶或包埋在凝胶细微网格中，制成一定形状的固定化酶，称为网格型包埋法。也称为凝胶包埋法。 2)微囊型 把酶包埋在由高分子聚合物制成的小球内，制成固定化酶。由于形成的酶小球直径一般只有几微米至几百微米，所以也称为微囊化法。
固定化技术研究进展 摘要：固定化酶技术作为一门交叉学科技术，在生命科学、生物医学、食品科学、化学化工及环境科学领域得到了广泛应用。新型载体材料的合成是今后固定化酶发展的一个非常重要的研究领域。本文主要介绍了固定化酶的载体，固定化技术以及在不同行业的应用，主要介绍了在污水处理和医疗行业的应用和发展趋势。 关键词：固定化载体污水医疗应用 酶是重要的生物催化剂，具有专一性强、催化效率高、无污染、反应条件温和等特点，在制药、食品、环保、酿造、能源等领域都得到了广泛的应用。但在实际应用中，酶也存在许多不足，如大多数的酶在高温、强酸、强碱和重金属离子等外界因素影响下，都容易变性失活，不够稳定；与底物和产物混在一起，反应结束后，即使酶仍有很高的活力，也难于回收利用，这种一次性使用酶的方式，不仅使生产成本提高，而且难于连续化生产；并且分离纯化困难，也会导致生产成本的提高等。固定化酶技术(Immobilized enzyme technology)克服了酶的上述不足。酶的固定化是指采用有机或无机固体材料作为载体，将酶包埋起来或束缚、限制于载体的表面和微孔中，使其仍具有催化活性，并可回收及重复使用的酶化学方法与技术。 1.传统酶固定化技术 传统酶的固定化方法可分为吸附法、共价偶联法、交联法和包埋法等4 种。吸附法是指通过载体表面和酶表面间的次级键相互作用而达到酶固定化的方法，根据吸附剂的特点又可分为物理吸附和离子交换吸附。该法具有操作简便、条件温和及吸附剂可反复使用等优点，但也存在吸附力弱，易在不适pH、高盐浓度、高底物浓度及高温条件下解吸脱落的缺点。共价偶联法是将酶的活性非必须侧链基团与载体的功能基通过共价键结合，故表现出良好的稳定性，有利于酶的连续使用，是目前应用和研究最为活跃的一类酶固定化方法，但共价偶联反应容易使酶变性而失活。交联法是利用双功能或多功能基团试剂在酶分子之间交联架桥固定化酶的方法，其更易使酶失活。包埋法包括网格包埋、微囊型包埋和脂质体包埋等，包埋法中因酶本身不参与化学结合反应，故可获得较高的酶活力回收，其
项目简介：临床学者认为，乳糖消化不良是由于人类肠腔内缺乏乳糖酶或乳糖酶活性低所致，这种情况会导致乳糖吸收障碍，从而产生乳糖不耐症现象，造成人体肠胃不适，如胃胀、腹泻、肠绞痛等。我国可能有70%的人不同程度有这种症状。乳糖对人体的生长发育具有重要意义。当饮食中有乳糖时，可提高人体对钙、镁、磷和其他必需微量元素的吸收，还可降低钙的流失，正因如此，牛奶成了人体的一种最佳钙源。乳糖在乳糖酶的作用下，可水解成葡萄糖和半乳糖，并进一步代谢产生酸，从而对嗜酸性微生物有利，促进厌氧菌丛的生长，起到调节肠道微生态平衡的作用。另外，半乳糖是脑和脊髓重要结构物质的合成原料，并可直接形成内膜黏多糖，有助于内膜组织的迅速再生。目前，乳糖不耐症使许多人放弃饮用牛奶。而低糖奶的问世可以让这一数量庞大的群体喝上牛奶。本项目采用国际先进的加工工艺，利用乳糖酶将乳糖分解，使其分解度达到60%，并完成uht低乳糖奶的褐变抑制技术，同时添加乳糖酶后，能明显提高奶的香味、甜度，改善口感，提高牛奶的营养价值，普遍提高人们对乳制品中多种蛋白质、维生素、矿物质及糖类的吸收，促进肠道中有益菌群的生长、繁殖，使乳制品中多种营养物质得到更全、更直接的吸收，从而使“乳糖不耐”人群能够从牛奶中摄取丰富的营养素。 产品质量：产品质量标准（乳糖分解率为60%以上）。 市场前景：乳品消费结构中，鲜奶的消费量最大，酸奶的消费量有所上升，奶粉基本保持不变。2001年，全国城镇居民每人鲜奶消费量占全年消费总量的71.6%，奶粉占19.4%，酸奶占9%，而低乳糖奶消费尚属空白。按照国际市场的消费情况，低乳糖奶应高于酸奶的消费量。而低乳糖液态奶按生产总量的10%计算，则每年需生产低乳糖奶近百万吨，加之每年液态奶的消费比重逐年增长，所以低乳糖奶市场前景非常可观。
酵母细胞的固定化练习题 1．下图所示的固定化方式中，适宜固定化酶的是() A．①②③B．①②C．②③D．①③ 2．在制备固定化酵母细胞的实验中，CaCl2溶液的作用是() A．用于调节溶液pH B．用于进行离子交换 C．用于胶体聚沉D．用于为酵母菌提供Ca2＋ 3．制备好的凝胶珠是否符合应用要求，常用的检测方法有() ①挤压法②摔打法③观察法④培养法 A．①②④B．①③④ C．②③④D．①②③ 4．关于固定化酶中酶的说法，正确的是() A．酶的种类多样，可催化一系列的酶促反应 B．酶被固定在不溶于水的载体上，可反复利用 C．酶作为催化剂，反应前后结构不改变，所以固定化酶可永远利用下去D．固定化酶由于被固定在载体上，所以丧失了酶的高效性和专一性特点5．下列关于配制海藻酸钠溶液的措施，正确的是() A．用酒精灯加热，加热时不能搅拌 B．由于海藻酸钠溶解速度快，所以不用加热 C．海藻酸钠在水中溶解的速度慢，需用酒精喷灯加热 D．采用小火或间断加热，促进溶解，防止发生焦糊 6．下列属于固定化酶应用特点的是() ①可以被反复使用②有利于酶与产物分离③能自由出入载体④一种固定化酶只催化一种酶促反应⑤酶多用包埋法固定化 A．①②③B．③⑤C．①②④D．①②⑤ 7．某校学生尝试用琼脂作载体，用包埋法固定α-淀粉酶来探究固定化酶的催化效果。实验结果见表(假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普通α-淀粉酶量相
同)。实验表明l号试管中淀粉未被水解，你认为最可能的原因是() 比较项目1号试管2号试管 固定化淀粉酶√ 普通α-淀粉酶√ 淀粉溶液√√ 60 ℃保温5分钟，取出冷却至室温，滴加碘液 现象变蓝不变蓝 B．淀粉是大分子物质，难以通过琼脂与淀粉酶接触 C．水浴保温时间过短，固定化淀粉酶未将淀粉水解 D．实验程序出现错误，试管中应先加入碘液后保温 8．如图为固定化酵母细胞及其应用的相关图解，请据图回答问题： (1)某生物小组利用海藻酸钠制备固定化酵母细胞，应使用图甲中的方法[]__________(填号码及名称)，而制备固定化酶则不宜用此方法，原因是________________________。 (2)部分同学制得的凝胶珠如图乙所示，其原因可能是________________、________________等。观察形成的凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明________________。
?综述与专论? 2013年第6期 生物技术通报 BIOTECHNOLOGY BULLETIN 酶的固定化方法和技术研究是酶工程研究的重点之一，其核心是如何将游离的酶通过一定的方式与水不溶性的载体相结合，同时保持酶的催化活性和催化特性。固定化酶的概念自1953年由德国科学家Gubhofen ［1］提出以来，先后经过了实验室研发到工业化生产的重大转折，并建立了传统的固定化酶的基本方法，如包埋法、交联法、吸附法和共价结合法［2］。近年来，随着结构生物学、蛋白质工程及材料科学的不断发展，在酶的固定中出现了一些新型载体和新型技术，从而使酶在负载能力、酶活力和稳定性等方面获得了极大提高，且降低了酶在工农业应用中的催化成本。这些载体和技术包括交联酶聚集体、“点击”化学技术、多孔支持物和最近的以纳米粒子为基础的酶的固定化［3］。纳米材料作为 收稿日期：2012-11-27基金项目：河南省科技厅科技攻关项目（112102210299），河南省教育厅自然研究计划项目（2011A180026）作者简介：高启禹，男，硕士，讲师，研究方向：酶与酶工程；E -mail ：gaog345@https://www.doczj.com/doc/3717585283.html, 纳米材料固定化酶的研究进展 高启禹1 徐光翠2 陈红丽1 周晨妍1 （1.新乡医学院生命科学技术学院 河南省遗传性疾病与分子靶向药物重点实验室培育基地，新乡 453003； 2.新乡医学院公共卫生学院，新乡 453003） 摘 要： 纳米材料在蛋白酶及核酶的固定化研究领域进展迅速，主要包括各种磁性纳米载体及非磁性纳米载体。目前在固定化纳米载体的特性、固定化方法及固定化效果上已进行了广泛探讨。综述以纳米载体的研究现状为基础，分析纳米载体固定化酶的应用前景及纳米载体固定对酶学性质的影响，并对该技术的研究进行介绍和展望。 关键词： 纳米材料 固定化酶 磁性载体 非磁性载体 核酶 Research Progress of Nanoparticles for Immobilized Enzymes Gao Qiyu 1 Xu Guangcui 2 Chen Hongli 1 Zhou Chenyan 1 （1. College of Life Science and Technology ，Xinxiang Medical University ，Henan Key Laboratory of Hereditary Disease and Molecular Target Drug Therapy （Cultivating Base ），Xinxiang 453003；2. College of Public Health ，Xinxiang Medical University ，Xinxiang 453003） Abstract: Immobilization of protease and ribozyme by nanometer carrier are researched as a more useful means, including of the magnetic nanoparticle and nonmagnetic nanoparticles. Currently, the types of immobilized carrier and methods and results of nanoparticles are discussed. In this paper, we describe the current application of immobilized enzyme by nanocarrier, the effect of nanoparticles matrix to enzymatic properties and the prospect of application for the above mentioned technology were introduced, and the direction of the development of nanoparticles immobilization of enzyme was analyzed. Key words: Nanoparticle cartie Immobilized enzymes Magnetic nanoparticles Non magnetic nanoparticles Ribozyme 酶固定化的新型载体，能够体现良好的生物相容性、较大的比表面积、较小的颗粒直径、较小的扩散限制、有效提高载酶量及在溶液中能稳定存在等优点［4］。固定化的微粒状态根据纳米材料物理形态的差异性可分为纳米粒（包括纳米球、纳米囊）、纳米纤维（包括纳米管、纳米线）、纳米膜及纳米块等。目前，用于酶固定化的纳米形态以纳米粒（Nanoparticles，Nps）最为常见，纳米粒通常指粒子尺寸在1-1 000 nm 范围内的球状或囊状结构的粒子。而用于酶固定的纳米载体材料有磁性纳米载体、非磁性纳米载体等［5］。但是，在进行相关固定化设计时，仍然需严格遵循固定化酶的主要任务，即一方面要满足应用上的催化要求；另一方面又要满足在调节控制及分离上的非催化要求。