基于壳聚糖和黄原胶的双层纳米胶囊固定化脂肪酶技术及其工业应用潜力

针对可溶性脂肪酶(Lipase)在极端pH/温度条件下不稳定的工业难题，研究人员开发了基于壳聚糖(Chitosan)和黄原胶(Xanthan gum)静电作用的双层纳米胶囊固定化技术。该载体使脂肪酶最适pH从9降至8，在50-60°C催化活性提升，Km值达0.62 mM，循环使用4次后仍保留30%活性，为食品工业提供了高效稳定的酶固定化方案。

　　

在食品工业中，脂肪酶(Lipase)作为三酰甘油酰基水解酶(EC 3.1.1.3)，是奶酪风味改良、油脂结构调控等工艺的核心催化剂。然而游离酶在极端pH和高温下的不稳定性，严重制约其工业化应用。虽然酶固定化技术能提升稳定性，但传统载体存在酶泄漏、活性保持率低等问题。针对这一瓶颈，巴西研究团队创新性地提出基于天然多糖的层级封装策略，相关成果发表于《Journal of Molecular Liquids》。

研究采用粘度平均分子量157.3 kDa的壳聚糖和908.2 kDa的黄原胶，通过静电逐层组装构建双层纳米胶囊。关键技术包括：1）从南美白对虾(Penaeus brasiliensis)副产物提取壳聚糖；2）动态光散射(DLS)表征139 nm粒径；3）米氏动力学参数(K_m/V_max)测定；4）热失活一级动力学模型分析。

【Characterization of chitosan and xanthan gum】
分子量分析显示，中等分子量壳聚糖能有效吸附脂肪酶表面，而高分子量黄原胶通过空间位阻增强保护。傅里叶红外光谱(FTIR)证实壳聚糖氨基与脂肪酶羧基的静电作用，以及黄原胶羧基与壳聚糖的次级交联。

【Conclusion】
双层结构使脂肪酶最适温度拓宽至50-60°C，最适pH从9偏移至8，酸性条件下活性提升。米氏动力学显示固定化酶K_m值0.62 mM，V_max达0.33 U·mg^-1，表明底物亲和力改善。热失活分析符合单阶段一级动力学模型，证实层级封装显著延缓酶变性。

该研究首次实现壳聚糖-黄原胶双分子层协同固定化，其30%的循环活性保持率优于多数单层载体。这种绿色纳米载体为食品工业酶制剂开发提供了新思路，特别适用于需要酸性环境或间歇式生产的乳制品加工场景。作者团队特别致谢巴西国家科学技术发展委员会(CNPq)等机构的资助支持。