脂肪酶Lipase又称脂酶;三酰基甘油酰基水解酶;甘油酯水解酶;E.C.3.1.1.3。脂肪酶隶属于羧基酯水解酶类,能够逐步的将甘油三酯水解成甘油和脂肪酸。脂肪酶存在于含有脂肪的动、植物和微生物(如霉菌、细菌等)组织中。包括磷酸酯酶、固醇酶和羧酸酯酶。脂肪酸广泛的应用于食品、药品、皮革、日用化工等方面。
一、概况
1.反应式
人胰脂肪酶的最适pH值为8.6~9.0。
2.米氏常数
3.专一性
脂肪酶能催化水解乳化的底物溶液,然而,未乳化的底物溶液却不能水解。人们认为,这是由于经乳化的底物方可被脂酶活性表面所吸附的缘故。因此,反应速度与在溶液接触面上所吸附的酶分子数目成函数关系。此酶能水解甘油或其它醇类以及长链脂肪酸的脂类。对3、2及1甘油酯起反应,则其活性按此甘油酯顺序而增加。目前通常认为,脂酶催化每克分子的底物生成的反应产物为2克分子脂肪酸与1克分子B-单甘油酯。仅有小量的酯能被水解为甘油,此酶优先作用于末端与甘油相连接的酯:
通常使用的底物是橄榄油与甘油三丁酯。
4.激活剂与抑制剂
激活剂有Ca2+(某些作者报道Ca2+有抑制作用)、Sr2+、Mg2+、半胱氨酸、巯基乙酸以及胆汁盐。抑制剂有Zn2+、Cu+、Hg2+、I2以及维尔烯(versene)。
5.稳定性
此酶若于4℃下冷藏或以干粉贮存是很稳定的。
6.意义
血清中脂肪酶浓度约为50~单位/升(1单位活性表示在pH8与37℃条件下,作用1小时能催化水解甘油三酸酯生成1微克分子的脂肪酸)。患急性胰腺炎与胰腺癌的病人,其血清中脂酶水平较正常人升高50~倍。此酶和淀粉酶一样具有相同的临床诊断意义。患急性和慢性肾脏病时,脂酶也出现上升。
二、测定方法
1.滴定法
曾使用经乳化的橄榄油底物,于37℃下反应24小时后,以酚酞作指示剂,用NaOH滴定所生成的羧酸量。一个单位活性为,反应生成的酸量相当于1毫升0.05当量浓度的氢氧化钠而所需的酶量。
对该方法加以改进,即使用pH计或百里酚酞作指示剂滴定所释放的脂肪酸使滴定终点pH为10.5。若以电位法进行滴定并用pH80的Tris-缓冲剂配制橄榄油乳化液,则有可能提高此方法的测定精确度。
经研究各种乳化剂、pH、缓冲剂以及某些促乳剂(accelerators对Cherry-Crandall方法的影响,建议该测定方法采用pH8.0、Tris-缓冲液来配制乳化的橄榄油底物,并以Mg2+离子和EDTA作为促乳剂。
还有一种自动化法测定脂酶,即使用甘油三丁酸酯乳化液作为底物,并以电位法测定十二指肠液中的胰脂酶。
2.比色法
几种比色测定方法,系以苯基月桂酸酯为底物,测量释放的苯酚;还有一种比色法系采用β-萘基月桂酸酯作为底物,测定释放的β-萘酚。有文献建议在诊断人体胰腺炎时,应采用一种拮抗酯酶的β-萘酚十四酯作为测定脂酶的底物。
在这项方法中,β-萘酚十四酯被脂酶水解为β-萘酚,然后,2分子β-萘酚与重氮化的邻-联(二)茴香胺起偶联反应,生成一种紫色的偶氮染料(入最大为nm),可用比色法加以测定。为了可靠地诊断胰腺炎,必须保温5小时。加入胆酸盐,既使酯酶抑制,同时又使脂酶充分活化。
一种快迅测定血清脂酶的动力学法,系采用稳定的、含Tris-缓冲剂的冰冻干燥脱氧胆酸盐配制橄榄油乳化液。经保温2分钟后,在3分钟内即得出测定结果。于nm处测量光散射引起的吸光率下降值,即可换算为脂酶的活性。
还有一种方法,脂肪酶LPS催化油酯水解成脂肪酸,利用铜皂法测定脂肪酸生成速率,即可计算LPS活性。
3.荧光法
有文献介绍了一种在其它酯酶存在下能简便而快速测定出脂酶活性的方法。此方法是依据荧光素酯能被脂酶催化水解的原理,通过跟踪荧光素随时间产生荧光的速度即得到一系列的曲线,当在10--10-1单位/毫升范围内,此曲线的斜率(荧光率差值/分)与脂酶的浓度成正比。该法既快速(测定时间仅1~2分钟),且准确(精确度为1%):
激发波长=毫微米;发射波长=毫微米
业已证明,在测定脂酶过程中,某些酯酶对该底物的影响仅是微乎其微的,因此,这种底物符合测定脂酶专一性的要求。此外,由于该底物与脂酶两者均可溶解而能混合成均匀的溶液,所以,也就不需要加胆汁盐了。
文献中曾使用荧光素二丁酸酯测定大鼠脂肪组织中对激素不敏感的脂酶活性,发现通常的酯酶无干扰作用。另一些人曾提出使用荧光素酶来改进人血清脂酶活性的测定。
有文献曾合成了丁酰、已酰、庚酰、壬酰、十六酰与油酰的4-甲基伞形酮酯作为五种脂酶制剂的底物,并进行了试验,经酶促水解作用,产生强烈荧光的4-甲基伞形酮。曾使用己酰酯对胰脂酶,庚酰酯对麦芽与花生脂酶,辛酰酯对蓖麻籽脂酶,以及壬酰酯对猪脂酶进行反应,皆获得极高的水解速度。这些酯类的水解速度,据称比二丁酰酯更高些,但并未报道最低可检出的酶浓度数据。
当用脂酶对生荧底物进行全面研究分析时,曾对11种不同的化合物作了评价,即荧光素二丁酸酯,伞形酮乙酸酯,4-甲基伞形酮的乙酸酯、丁酸酯、庚酸酯、辛酸酯、壬酸酯与己酸酯,以及N-甲基吲羟的乙酸酯、丙酸酯、丁酸酯等底物。对这些底物的稳定性、自发水解、酶促水解、酶-底物复合物的米氏常数以及最终产物的总荧光度等,皆作了比较试验。确定了各种底物的最佳测定条件,并按这些条件,测定了每种底物最低可检测的酶浓度。
从各方面比较来看,4-甲基伞形酮庚酸酯是猪胰脂酶的最好底物。
使用荧光性的二月桂酸酯作为脂酶底物,由此,测量产物的荧光度。经纯化的胰脂酶对合成的底物(例如4-甲基伞形酮辛酯)的反应活性,相对于乳化的底物如托灵(trolein)的反应活性的20%,这种现象很可能是由于此底物未完全提纯的缘故。
遗憾的是使用真正的人胰脂酶对于各种合成底物尚不可能发生酶促水解作用。
吸取了尽人皆知的荧光测定技术所特有的某些优点(例如灵敏与简便),以及利用橄榄油-人胰脂酶的高度专一性反应原理,研制出一种荧光法,用于人血清的脂酶测定具有专一、灵敏等优点。在此方法中,由于橄榄油的水解释放出氢离子,使底物溶液中所含的4-甲基伞形酮(4MeU)指示剂的荧光度下降。由于荧光法灵敏度高,可检测10-9M4-甲基伞形酮浓度,因而可使用比较缓慢的反应,即专一的橄榄油反应,在3分钟内可测定完毕。人清胰脂酶反应中所用的弱缓冲液的最适pH为8.0。这些方法所测得的结果与公认的标准临床方法所测定的结果颇为一致。