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溶菌酶及其在食品保鲜中的应用(上)

摘 要：本文综述了溶菌酶的结构、来源、活力测定方法及在食品研究中的应用，并根据当前研究状况对溶菌酶今后在食品工业中的应用和发展进行了展望。

关键词：溶菌酶；食品工业；应用

溶菌酶（Lysozyme，EC3.2.1.17），即N-乙酰胞壁质酶（N-acetylmuramidase），作用于细菌细胞壁N-乙酰胞壁酸（NAM）与N-乙酰葡糖胺（NAG）之间的β-1,4-糖甘键，广泛分布于自然界各种生物体中[1]。

溶菌酶的研究最早起源于Nicolle（1907）发表的枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）溶解因子。1909年Laschtschenko指出，鸡蛋清的强抑菌作用是由于酶的作用。1922年，Fleming发现，人的鼻涕、唾液、眼泪等也有强的溶菌活性并将其溶菌作用因子命名为溶菌酶（lysozyme）。从此，便开始了对溶菌酶的研究，并不断有新的进展。1959～1963年，Salton等人通过大量研究弄清了溶菌酶是一种能够切断N-乙酰壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖之间β-1，4糖甘键的酶。1967年，英国菲利普集团发表了对鸡蛋清溶菌酶-作用底物复合体X-射线衍射的研究，介绍了其触媒的结电度表构，成为近代酶化学研究中重大的成果之一。1960年以后，有关微生物的溶菌酶的研究进展很快，溶菌酶已成为研究细胞壁结构的一种非常有力的工具酶，不仅有助于人们对细胞壁细微结构的认识，而且大大促进了对新的溶菌酶的开发研究。随着研究的不断深入，发现溶菌酶不仅有溶解细菌细胞壁的种类，还有作用于真菌细胞壁的膨胀螺丝种类，同时对其作用机制也有了更进一步的了解。溶菌酶可以在很多领域中应用，如在医学治疗中，可与血液中的病毒结构，阻止流感、腺病毒等的繁殖；能分解粘多糖，有利于脓汁的排出；能清除坏死组织、增强抗生素药效的发挥以及促进肠道有益细菌如乳酸菌的繁殖等作用。近几年，人们根据溶菌酶的溶菌特性，将其应用于食品工业及生物工程中，特别是在食品工业方面的应用为溶菌酶的应用展现了很好的前景。

1 溶菌酶的种类及作用机制

溶菌酶根据其作用的微生物不同可以分为2大类：细菌细胞壁溶菌酶和真菌细胞壁溶菌酶。细菌细胞壁溶菌酶又细分为2种，一种是作用于β-1，4糖甘键的细胞壁溶解酶，另一种是作用于肽链“尾”端和酰胺部分的细胞壁溶解酶。真菌细胞壁溶菌酶主要包括用于抗震、道砟垫、枕木等方面的聚氨酯(PU)和橡胶制品等包括酵母菌细胞壁溶解酶和霉菌细胞壁溶解酶 [2]。溶菌酶来源广泛，可以从动物企业为盲目压价而随便下降对产品的质量要求、植物及微生物生物体中提取，其作用机制也有所不同。

1.1 鸡蛋清溶菌酶

鸡蛋清溶菌酶是动物源溶菌酶的典型代表，也是目前研究得最深最透的一类溶菌酶。在鸡蛋清中溶菌酶含量大约2%～4% [3]，等电点在pH10.8左右，分子量为14000 [4]，能溶解溶壁小球菌、巨大芽孢杆菌、黄色八叠球菌等革兰氏阳性细菌，对革兰氏阴性细菌无分解作用。溶菌机理相当复杂，其最适作用温度为50℃，化学性质很稳定，pH在1.2～11.3之间变化不会影响酶结构太大的改变，遇热该酶也很稳定。pH4～7的范围内，酶在100℃处理1min仍有近100%的活力，但在碱性环境条件下，酶稳定性较差。鸡蛋清溶菌酶由129个氨基酸组成，维持其稳定性的结构主要由4个二硫键、氢键及疏水键等。有研究表明，其它鸟类蛋清中溶菌酶一级结构亦为129个氨基酸，但氨基酸排列不同且活性部位也有所差异。

1.2 人和哺乳动物源溶菌酶

在人和哺乳动物的分泌液及体液中均发现有溶菌酶存在。人溶菌酶一级结构由130个氨基酸排列而成。有4个二硫键，其一级结构氨基酸排列顺序及组成与鸡蛋清溶菌酶有极大的差异。但三级结构有相似性，酶活比鸡蛋清来源的溶菌酶活力高出近2倍。目前，已从大量动物体内分离得到溶菌酶，研究表明，其一级结构、物理化学性质与人溶菌酶基本相同，但结构尚不清楚。

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1.3 植物源溶菌酶

目前，已经从木瓜、芜菁、无花果等植物体内分离得到溶菌酶。植物溶菌酶对溶壁小球菌的溶菌活性较鸡蛋清溶菌酶低，但其对胶体状甲壳质的分解活性则是鸡蛋清溶菌酶的10倍左右。

1.4 微生物源溶菌酶

人们在20世纪60年代发现某些微生物也能产生溶菌酶。目前微生物产生的溶菌酶大体上分以下5种：（1）内N-乙酰己糖胺酶，类似于鸡蛋清溶菌酶，主要破坏细菌细胞壁肽聚糖中的β-1，4糖甘键。（2）酰胺酶，主要作用于细菌细胞壁肽聚糖中N-乙酰胞壁酸（NAM）与肽“尾”之间的N-乙酰胞壁酸-L-丙氨酸键。（3）内肽酶，使肽“尾”及肽“桥”内的肽键断裂。（4）β-1，3、β-1，6葡聚糖酶和甘露聚糖酶，主要用于分解酵母细胞的细胞壁。（5）壳多糖酶，这是分解霉菌细胞壁的一种溶菌酶。

2 溶菌酶活力测定

溶菌酶酶活性的测定方法通常有两种：（1）以细胞壁作为底物，通过测定其作用前后浊度的变化来表示酶活力大小。（2）以溶壁小球菌培养液为底物，课堂教具用作用前后浊度的变化表示酶活力大小。由于两种方法都是固液两相反应，因此，很难准确测定其反应速度。所以有人将方法进行了改进，采用水溶性多糖乙二醇甲壳质制备均匀态底物，然后用以酶活力测定 [4]。

3 溶菌酶在食品工业中的应用

在食品工业中，溶菌酶是无毒的蛋白质，能选择性地使目标微生物细胞壁溶解而使其失去生理活性，而食品中的其它营养成分几乎不会造成任何损失。因此，它可以安全的替代有害人体健康的化学防腐剂（如苯甲酸及其钠盐等），以达到延长食品货架期的目的，是一种很好的天然防腐剂 [5]。

3.1 用于水产类制品的保鲜和防腐

溶菌酶本身是一种无毒、无害的蛋白质，且具有一定的保健作用，可以选择性地、有目的地杀灭微生物而不作用于食品中的其它物质，保证食品原有营养成分不受损失。对革兰氏阳性菌中的枯草杆菌、耐辐射微球菌有强力分解作用。对大肠杆菌、普通变形菌和副溶血性弧菌等革兰氏阴性菌也有一定程度溶解作用。其最适作用浓度为0.05%，与植酸、聚合磷酸盐、甘氨酸等配合使用，可提高其防腐效果 [6]，可用于水产类熟制品及肉制品的保鲜与防腐。马美湖 [7]等人研究了GNa液、溶菌酶、Nisin三种天然材料单一因子对冷却肉的保鲜效果的影响，研究表明，单因子试验溶菌酶的保鲜效果极明显的优于对照组，也显著地优于GNa组，略优于Nisin组。

马美湖 [9]等人成功研究了一自吸水泵种纯天然的冷却肉保鲜剂HNsafety-008冷却肉保鲜剂。该保鲜剂完全采用安全、无毒、天然的物质科学地配合组成，该保鲜剂的保质效果可以延长冷却肉的保质期1～4倍。该保鲜剂可以耐受95℃以下的温度并保持性质稳定。因此，可以将其添加到原料肉中进行低温加热（80℃左右），使用浓度为肉重的0.05%～0.01%，使用方法为在肉块进行滚揉或行程问题是选购拉力实验机的重要1步进行斩拌时加入，但是要注意的问题是在低温肉制品热加工中，加工的温度不要超过95℃。

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