溶菌酶在食品工業(yè)中的研究進展

馮棋琴，周立梅，高文功，楊嚴俊

（1．海南醫(yī)學(xué)院，海南?？?70100；2．修正生物工程有限公司，吉林長春130012；3．江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122）

溶菌酶在食品工業(yè)中的研究進展

馮棋琴1，周立梅2，高文功2，楊嚴俊3

（1．海南醫(yī)學(xué)院，海南海口570100；2．修正生物工程有限公司，吉林長春130012；3．江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇無錫214122）

介紹了溶菌酶的生物化學(xué)特性、制備工藝，綜述了它在食品工業(yè)上的應(yīng)用現(xiàn)狀，并對其潛在的應(yīng)用價值及發(fā)展前景進行了展望。

溶菌酶；食品；應(yīng)用

溶菌酶（lysozyme）[1]，全稱1，4-β-N-溶菌酶，又稱胞壁質(zhì)酶或N-乙酰胞壁質(zhì)肽聚糖水解酶。它主要通過破壞細胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖之間的β-1，4糖苷鍵，使細胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，導(dǎo)致細胞壁破裂內(nèi)容物逸出而使細菌溶解。溶菌酶還可與帶負電荷的病毒蛋白直接結(jié)合，與DNA、RNA、脫輔基蛋白形成復(fù)鹽，使病毒失活。因此，該酶具有抗菌、消炎、抗病毒、止血、消腫、鎮(zhèn)痛等作用[2-4]。溶菌酶的這些特殊性質(zhì)使其在食品、醫(yī)學(xué)、畜牧生產(chǎn)等工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，本文就溶菌酶的生物化學(xué)特性、制備工藝及其在食品領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀進行了綜述并對其應(yīng)用前景進行了展望。

1 溶菌酶的生物化學(xué)特性

溶菌酶是由英國細菌學(xué)家弗萊明（Fleming）等在1922年首次發(fā)現(xiàn)；1963年，喬利斯和坎菲爾德研究了溶菌酶的一級結(jié)構(gòu)；1965年，英國菲利普及其同事們用x衍射法對溶菌酶的三維結(jié)構(gòu)進行了解析。

溶菌酶來源不同，其分子大小不一樣，其氨基酸排列順序也有所不同，如：T4噬菌體溶菌酶由164個氨基酸組成，分子量為19 ku[5]；雞蛋溶菌酶只有129個氨基酸，其分子量約為14.3 ku[6]；人溶菌酶由130個氨基酸殘基組成，分子量為14.6 ku[7]；植物中分離出的溶菌酶，其分子量較大，約為24 ku～29 ku[8]。各種溶菌酶的等電點在10.7～11.5之間，化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，pH在1.2～11.3范圍內(nèi)劇烈變化時，其結(jié)構(gòu)幾乎不變，活性不受影響，此外，溶菌酶對熱也極為穩(wěn)定，在pH3.0條件下，沸水浴中加熱60min其活力仍保持90%以上[8-9]。

目前雞蛋清溶菌酶是研究最清楚的一種溶菌酶并已投入商業(yè)化生產(chǎn)。它是由18種129個氨基酸殘基構(gòu)成的單一肽鏈，有4個S-S鍵的氨基酸Cys，等電點約為11.1，最適溶菌溫度為45℃～50℃，pH為6.0～7.0。在酸性環(huán)境中，溶菌酶對熱的穩(wěn)定性很強，pH4～7范圍內(nèi)，100℃處理1min仍有近100的活力，210℃加熱1.5 h仍具有活性；在中性水溶液中，溶菌酶可維持數(shù)天而不失去活性；在堿性條件下，其穩(wěn)定性較差[10]。

2 溶菌酶的制備方法

2.1 結(jié)晶法

結(jié)晶法是一種制備溶菌酶的傳統(tǒng)方法，利用溶菌酶與其它雜蛋白的性質(zhì)不同，通過改變?nèi)芤旱臈l件，如加入一定量的氯化物等鹽類并調(diào)節(jié)pH和溫度，使溶菌酶結(jié)晶析出，從而達到分離純化的目的。這種方法的特點是操作簡單，成本較低，生產(chǎn)周期較長，產(chǎn)率和純度較低，比較適合提取分離蛋清中溶菌酶，其他來源的溶菌酶生產(chǎn)一般不用結(jié)晶法[11]。

2.2 離子交換法

離子交換法是溶菌酶生產(chǎn)所常用的方法，是利用離子交換劑與溶液中各種帶電粒子之間結(jié)合力的差異進行物質(zhì)分離的操作技術(shù)，具有簡便、高效、成本低，且可自動化連續(xù)操作的優(yōu)點[12]。如吳旭亞[13]等比較研究了結(jié)晶法與離子交換法制備雞蛋清溶菌酶，結(jié)果表明，離子交換法所得溶菌酶的產(chǎn)量與活力均高于結(jié)晶法。2.3 親和層析法

親和層析法是根據(jù)酶與作用底物的特異性親和能力，利用酶分子獨有的專一性結(jié)合位點或結(jié)構(gòu)性質(zhì)的分離方法，常使用的吸附劑為幾丁質(zhì)及其衍生物，如：幾丁質(zhì)粉、羧甲基幾丁質(zhì)、幾丁質(zhì)包埋纖維素、脫氨幾丁質(zhì)粉、N-?；瘹ぞ厶?、脫氨再生幾丁質(zhì)凝膠[3，14]。He Lz[15]等采用多步親和層析法分離純化溶菌酶，結(jié)果純化的溶菌酶產(chǎn)率高達96%。金茜[16]等采用中空纖維超濾法與親和凝膠層析法對雞蛋清中溶菌酶進行提取精制，結(jié)果表明，蛋清溶菌酶超濾提取后，再經(jīng)過親和凝膠層析的進一步純化及真空冷凍干燥，最終蛋清溶菌酶凍干粉的酶活為18 500U/mg，蛋清溶菌酶的酶活得率為180.83%。

2.4 超濾法

超濾是一種新興分離純化技術(shù)，以壓力為動力，利用超濾膜不同孔徑對液體進行分離的物理篩分過程，具有產(chǎn)品得率高、雜質(zhì)少、純度高等優(yōu)點。如果在無菌條件下操作，可以直接生產(chǎn)無菌的溶菌酶溶液，直接用于臨床治療[17]。

2.5 其他制備方法

用于溶菌酶制備的方法還有反膠團萃取法和膨脹床吸附法。為了能快速，高效，高選擇性，自動化制備溶菌酶，常將兩種或多種制備方法結(jié)合使用。如將親和層析技術(shù)與超濾相結(jié)合的親和超濾技術(shù)等。

3 溶菌酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用

3.1 用于水產(chǎn)、肉類的防腐

將溶菌酶應(yīng)用于水產(chǎn)品、肉類的保鮮防腐，目前已做了大量的研究。如早在2001年前陳舜勝[18]等就研究了溶菌酶復(fù)合保鮮劑在冷藏（5℃）與冰藏（0℃～1℃）條件下對蝦、帶魚段、扇貝柱和柔魚的保鮮效果，結(jié)果表明，使用溶菌酶（0.05%）復(fù)合保鮮液浸泡后冷藏或用溶菌酶（0.05%～0.08%）復(fù)合保鮮液制備保鮮冰冰藏，與常規(guī)保鮮方法相比，可將上述水產(chǎn)品的保鮮期延長約一倍的時間。2012年張觀科[19]又報道：采用溶菌酶、Nisin、甘氨酸、VC、山梨酸鉀、NaCl等不同的配比的復(fù)合生物保鮮劑在不同溫度對牡蠣進行保鮮貯藏研究。結(jié)果表明，采用Nisin和溶菌酶配合的生物保鮮劑的保鮮效果最佳（在-3℃微凍條件下，保藏30天后感官性狀仍然良好）。而錢曦[20]利用海藻糖、蜂膠、茶多酚、魔芋葡甘露聚糖、Nisin、溶菌酶、殼聚糖和姜汁8種天然保鮮劑對鹿肉保鮮進行研究，結(jié)果表明：單獨使用時，溶菌酶對鹿肉樣品就有較明顯的抑菌作用（最佳抑菌濃度為0.5%）；而采用復(fù)合天然保鮮劑（茶多酚、溶菌酶、海藻糖、Nisin復(fù)合）效果更好，可以有效的提高鹿肉的貨架期至36 d。從以上研究結(jié)果來看，溶菌酶尤其是它在與其他保鮮劑按一定比例復(fù)合使用時，對水產(chǎn)及肉類能起到較好的防腐保鮮效果。

3.2 在低度酒類、飲料中的應(yīng)用

日本已成功的使用雞蛋清溶菌酶代替水楊酸作防腐劑用于清酒的防腐[21]。在國內(nèi)，倪瑛和鐘立人[22]研究了溶菌酶在葡萄酒生產(chǎn)中的應(yīng)用。因為在葡萄酒生產(chǎn)中乳酸菌會將蘋果酸轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗?，但如果在酒精發(fā)酵的前期就完成了這種反應(yīng)，會對葡萄酒的感官產(chǎn)生不良影響，而控制乳酸菌生長的傳統(tǒng)方法是使用SO2，但SO2的使用不僅對人體產(chǎn)生毒性，同樣影響葡萄酒的品質(zhì)。因此，倪瑛等嘗試將溶菌酶替代或補充SO2調(diào)控乳酸菌的生長，結(jié)果顯示，在葡萄原汁中加入0.1%～0.15%的溶菌酶，乳酸菌生長被抑制；在白葡萄酒中溶菌酶劑量加至0.5%時，可完全抑制蘋果酸向乳酸的轉(zhuǎn)變。此外，將溶菌酶用于飲料防腐也有報道，如常凱[23]等將溶菌酶（0.05%）、甘氨酸和NaCl進行復(fù)配用于生產(chǎn)脫脂山核桃乳，其抑菌效果較顯著，降低了山核桃乳的殺菌強度，延長了產(chǎn)品貨架期。

從以上結(jié)果看，在葡萄酒的生產(chǎn)中溶菌酶可作為SO2天然的、安全的替代或補充品來抑制乳酸菌的生長，在其他低度果酒中也可做類似的嘗試；同樣將溶菌酶用飲料的防腐也有較顯著的效果。

3.3 在乳制品中的應(yīng)用

由于溶菌酶對腸道中腐敗性微生物有特殊的殺滅作用，同時可直接或間接地促進腸道中雙歧桿菌的增殖[24]。因此，有大量有關(guān)溶菌酶應(yīng)用于嬰幼兒奶粉的研究報道，如劉浩強等[25]研究了雞蛋溶菌酶對嬰幼兒配方奶粉的抑菌效果，結(jié)果表明，嬰幼兒配方奶粉在噴霧干燥后添加10mg/100 m L～50 mg/100 m L的雞蛋溶菌酶效果最好。張明江[26]等關(guān)于嬰幼兒配方奶粉中溶菌酶的添加工藝的研究也得出了相似的結(jié)論，既奶粉噴霧干燥后添加500mg/L的溶菌酶抑菌效果最好。

3.4 在水果保鮮上的應(yīng)用

水果經(jīng)過溶菌酶處理，其表面的細菌被有效的抑制或殺滅，從而延長水果的保鮮期。胡曉亮等[27]采用溶菌酶與溶菌酶復(fù)合保鮮劑對馬陸葡萄進行涂膜保鮮，結(jié)果表明：溶菌酶單獨使用有一定的保鮮效果，但將溶菌酶（0.1%）和海藻酸鈉（1%）復(fù)合使用對抑制馬陸葡萄的感官品質(zhì)下降效果更為顯著，在（4±1）℃條件下貯藏25 d后，仍保持果實的硬度和組織形態(tài)，質(zhì)量損失率僅為9.34%。

4 溶菌酶應(yīng)用前景

溶菌酶本身作為一種天然蛋白質(zhì)，能在胃腸內(nèi)作為營養(yǎng)物質(zhì)被消化和吸收，對機體無毒性，也不會在體內(nèi)殘留，安全性很高，加之有效的防腐特性，溶菌酶已受到了食品行業(yè)的青睞。

但目前實際應(yīng)用的且已商品化的是雞蛋清溶菌酶，它的抗菌譜較窄，只對G+細菌起作用，底物特異性強，且投入/效率低，這限制了它們的廣泛使用。為了擴大溶菌酶使用領(lǐng)域及防腐效果，可以將雞蛋清溶菌酶與其他天然保鮮劑（如海藻糖、茶多酚、Nisin、溶菌酶、殼聚糖等）配合使用。此外，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們還可以采用一些高科技手段（如采用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)溶菌酶，采用酶修飾法合成溶菌酶復(fù)合物如溶菌酶-環(huán)糊精、溶菌酶-半乳甘露聚糖等）生產(chǎn)并改良溶菌酶。經(jīng)過改良的溶菌酶不僅抗菌活性穩(wěn)定，而且具有良好的乳化性能。當這些殺菌譜廣、成本低、安全性高溶菌酶復(fù)合劑以及人工合成溶菌酶商品化時，溶菌酶的使用范圍定會越來越廣，將會在各行業(yè)發(fā)揮不可估量的作用。

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The Review of Lysozyme App lication in Food Industry

FENGQi-qin1，ZHOU Li-mei2，GAOWen-gong2，YANGYan-jun3
（1.HainanMedicalUniversity，Haikou 570100，Hainan，China；2.Xiuzheng Biological EngineeringCo.，Ltd.，Changchun 130012，Jilin，China；3.CollegeofBioengineering，Jiangnan University，Wuxi214122，Jiangsu，China）

The biochemical characteristics and preparation technology of lysozyme are introduced.The application statusof lysozyme in food industry is summarized，and the potential application value and prospects arealsodiscussed.

lysozyme；food；application

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.05.032

2013-09-08

長春市科技成果轉(zhuǎn)化百億增值工程資助項目（09BZ12）

馮棋琴（1982—），女（侗），助教，碩士，研究方向：營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學(xué)。