溶菌酶在食品工业中的应用极其发展状况

溶菌酶(1ysozyme；EC3．2．1．17)是一种专门作用于微生物细胞壁的水解酶，又称细胞壁溶解酶。人们对溶菌酶的研究始于本世纪初，英国细菌学家弗莱明发现人的唾液、眼泪中存在有溶解细菌细胞壁的酶，并将其命名为溶菌酶。此后，人们在动物、植物和微生物中都发现了溶菌酶的存在。 随着研究的不断深入，人们发现溶菌酶不仅对细菌细胞壁有作用，还可作用于真菌细胞壁。根据来源不同，溶菌酶可以分为以下三类：
1)动物溶菌酶 鸡蛋白中约含有3.5％的溶菌酶，可分解革兰氏阳性菌，对革兰氏阴性菌不起作用，其分子量为14000。此外，从其他鸟类蛋白、哺乳动物乳汁及体液中也分离到了溶菌酶。
2)植物溶菌酶 研究人员对116科410种植物进行普查，发现168种植物中含有溶菌酶。其中木瓜、无花果，大麦等植物中均可分离出溶菌酶，其分子量较大，约为24000-29000，其对溶壁小球菌的溶菌活性不超过鸡蛋白溶菌酶的1／3。
3)微生物溶菌酶 人们从上世纪60年代发现微生物也产生溶菌酶，按其作用对象可分为两大类，即细菌溶菌酶和真菌溶菌酶。
溶菌酶的种类
1)细菌溶菌酶 细菌溶菌酶通常可分为三大类：N-乙酰氨基己糖苷酶，它催化水解肽聚糖中糖骨架中的β(1→4)糖苷键；N-乙酰胞壁酰-丙氨酸酰胺酶，它催化裂解肽聚糖中糖基与肽基；内肽酶，它催化裂解肽聚糖肽桥中的肽键。研究发现，溶菌酶的抗菌活性不仅表现在其分解细菌细胞壁方面，当酶受到不可逆抑制后，它仍然显示出抗菌效应，这可能与溶菌酶呈碱性有关。不同来源的溶菌酶有不同的抗菌范围，并对不同类型的肽聚糖有特异性，特别是它们对O-乙酰化肽聚糖的分解能力不同。由于革兰氏阳性菌无外膜，所以溶菌酶对它们作用较强。溶菌酶与EDTA并用，可加强对革兰氏阴性菌的抑制作用。用紫苏醛处理溶菌酶，或将溶菌酶连接到半乳甘露聚糖上，可加强该酶穿过外膜进入靶细胞，从而增强其对革兰氏阴性菌的作用。此外，溶菌酶与其他抗微生物酶(葡萄糖氧化酶、乳过氧化物酶)或与传统的防腐措施(如山梨酸盐、乙醇、温度和低PH)联用，可以提高食品微生物安全性。
2)真菌溶菌酶
真菌溶菌酶主要包括几丁质酶和-β葡聚糖酶。
(1)几丁质酶
虽然一些外几丁质酶(exochitinases；EC3．2．1．30)也表现出抗真菌的特性，但抗真菌的几丁质酶主要是内几丁质酶(endochitinases；EC3．2．1．14)。人们已经研究了许多来自于植物和微生物的几丁质酶，并对有些几丁质酶抑制真菌生长/裂解真菌细胞的作用进行了研究。科学家们首先在植物中发现了几丁质酶的抗真菌作用，这类几丁质酶可以对抗侵入植物体的真菌病原体。微生物几丁质酶主要是由链霉菌属、杆菌和大多数真菌产生的。细菌分泌几丁质酶主要用于真菌细胞壁的降解和重组，但在大多数产几丁质酶的真菌中，此酶主要用于真菌细胞壁的成型过程。只有在一些特定的寄生霉菌中，如 Trichoderma harzianum、APhanocladium album和Gliocladium vixens中，胞外几丁质酶和β-葡聚糖酶用来附着和降解目的菌丝。这些抗真菌的几丁质酶与植物几丁质酶相似，多为内几丁质酶。由于肽聚糖和甲壳质的糖骨架具有相似的结构，因此，一些几丁质酶也具有溶菌酶活性。
(2)β-葡聚糖酶
β-葡聚糖酶(β-glucanases；EC 3．2．1．39)具有抗真菌作用主要是因为它能水解β(1→3)糖苷键。研究表明：β(1→3)葡聚糖酶对几丁质降解真菌细胞壁具有显著的协同作用。如将纯化的几丁质酶和β-葡聚糖酶合用，抗灰色葡萄孢(Botrytis cinera)的作用提高了10倍。内葡聚糖酶与外葡聚糖酶、不同内葡聚糖酶间也具有协同抗真菌作用。因为许多植物性食品中含有β-葡聚糖成分，它对维持产品的组织性、黏度和外观都有重要作用，将β-葡聚糖酶加入这类食品，可能会引起不良影响。真菌的细胞壁主要组分为几丁质和β-葡聚糖，但一些真菌和大多数酵母细胞壁含有其他类型的多糖(甘露聚糖、α-葡聚糖和纤维素)，因此，甘露聚糖酶、α-葡聚糖酶也可作为抗真菌的酶类应用于食品工业。
溶菌酶在食品工业中的应用
1)溶菌酶在乳制品中的应用
人乳中含有大量的溶菌酶，而牛乳中则很少，将溶菌酶添加到牛乳及其制品中，可使牛乳人乳化；研究还表明，溶菌酶是双歧杆菌增长因子，有防止肠炎和变态反应的作用，对婴、幼儿的肠道菌群有平衡作用；在干酪生产中添加溶菌酶可代替硝酸盐等抑制丁酸菌的污染，防止干酪产气，并对干酪的感官质量有明显改善作用。
2)溶菌酶在新鲜海产品、肉类制品中的应用
研究表明，溶菌酶、氯化钠和亚硝酸盐联合应用到肉制品中可延长肉制品的保质期，其防腐效果比单独使用时效果更好。对于-些新鲜的海产品和水产品经溶菌酶处理后均可延长储存期。
3)溶菌酶在低度酒类和饮料中的应用
在低度酒中添加20mg/kg的溶菌酶不仅对酒的风味无任何不良影响，还可防止产酸菌的生长，同时受酒类澄清剂的影响很小，是低度酒类较好的防腐剂，如日本就把溶菌酶用于清酒的防腐。此外，溶菌酶还可用于pH 6.0-7.5的饮料和果汁的防腐。
4)溶菌酶在其他食品中的应用
奶油蛋糕是容易腐败变质的食品之一，在糕点中加入溶菌酶，可防止微生物的繁殖，起到防腐作用。章银良研究了溶菌酶对草莓的保鲜作用，发现将溶菌酶与甘氨酸联用，保鲜效果更佳。由于处于酵母细胞壁中的蛋白质利用率很低，所以利用溶菌酶破坏酵母细胞壁，可制成微生物蛋白质，提高酵母蛋白质的利用率。用含放线菌体的溶菌酶处理酵母液可生产出含有5'-肌苷酸、5'-鸟苷酸及其他呈味物质。