溶菌酶在食品工业中的研究进展

冯棋琴，周立梅，高文功，杨严俊

（1．海南医学院，海南海口570100；2．修正生物工程有限公司，吉林长春130012；3．江南大学食品学院，江苏无锡214122）

溶菌酶在食品工业中的研究进展

冯棋琴1，周立梅2，高文功2，杨严俊3

（1．海南医学院，海南海口570100；2．修正生物工程有限公司，吉林长春130012；3．江南大学食品学院，江苏无锡214122）

介绍了溶菌酶的生物化学特性、制备工艺，综述了它在食品工业上的应用现状，并对其潜在的应用价值及发展前景进行了展望。

溶菌酶；食品；应用

溶菌酶（lysozyme）[1]，全称1，4-β-N-溶菌酶，又称胞壁质酶或N-乙酰胞壁质肽聚糖水解酶。它主要通过破坏细胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖之间的β-1，4糖苷键，使细胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，导致细胞壁破裂内容物逸出而使细菌溶解。溶菌酶还可与带负电荷的病毒蛋白直接结合，与DNA、RNA、脱辅基蛋白形成复盐，使病毒失活。因此，该酶具有抗菌、消炎、抗病毒、止血、消肿、镇痛等作用[2-4]。溶菌酶的这些特殊性质使其在食品、医学、畜牧生产等工业中有着广泛的应用，本文就溶菌酶的生物化学特性、制备工艺及其在食品领域的应用现状进行了综述并对其应用前景进行了展望。

1 溶菌酶的生物化学特性

溶菌酶是由英国细菌学家弗莱明（Fleming）等在1922年首次发现；1963年，乔利斯和坎菲尔德研究了溶菌酶的一级结构；1965年，英国菲利普及其同事们用x衍射法对溶菌酶的三维结构进行了解析。

溶菌酶来源不同，其分子大小不一样，其氨基酸排列顺序也有所不同，如：T4噬菌体溶菌酶由164个氨基酸组成，分子量为19 ku[5]；鸡蛋溶菌酶只有129个氨基酸，其分子量约为14.3 ku[6]；人溶菌酶由130个氨基酸残基组成，分子量为14.6 ku[7]；植物中分离出的溶菌酶，其分子量较大，约为24 ku～29 ku[8]。各种溶菌酶的等电点在10.7～11.5之间，化学性质十分稳定，pH在1.2～11.3范围内剧烈变化时，其结构几乎不变，活性不受影响，此外，溶菌酶对热也极为稳定，在pH3.0条件下，沸水浴中加热60min其活力仍保持90%以上[8-9]。

目前鸡蛋清溶菌酶是研究最清楚的一种溶菌酶并已投入商业化生产。它是由18种129个氨基酸残基构成的单一肽链，有4个S-S键的氨基酸Cys，等电点约为11.1，最适溶菌温度为45℃～50℃，pH为6.0～7.0。在酸性环境中，溶菌酶对热的稳定性很强，pH4～7范围内，100℃处理1min仍有近100的活力，210℃加热1.5 h仍具有活性；在中性水溶液中，溶菌酶可维持数天而不失去活性；在碱性条件下，其稳定性较差[10]。

2 溶菌酶的制备方法

2.1 结晶法

结晶法是一种制备溶菌酶的传统方法，利用溶菌酶与其它杂蛋白的性质不同，通过改变溶液的条件，如加入一定量的氯化物等盐类并调节pH和温度，使溶菌酶结晶析出，从而达到分离纯化的目的。这种方法的特点是操作简单，成本较低，生产周期较长，产率和纯度较低，比较适合提取分离蛋清中溶菌酶，其他来源的溶菌酶生产一般不用结晶法[11]。

2.2 离子交换法

离子交换法是溶菌酶生产所常用的方法，是利用离子交换剂与溶液中各种带电粒子之间结合力的差异进行物质分离的操作技术，具有简便、高效、成本低，且可自动化连续操作的优点[12]。如吴旭亚[13]等比较研究了结晶法与离子交换法制备鸡蛋清溶菌酶，结果表明，离子交换法所得溶菌酶的产量与活力均高于结晶法。2.3 亲和层析法

亲和层析法是根据酶与作用底物的特异性亲和能力，利用酶分子独有的专一性结合位点或结构性质的分离方法，常使用的吸附剂为几丁质及其衍生物，如：几丁质粉、羧甲基几丁质、几丁质包埋纤维素、脱氨几丁质粉、N-酰化壳聚糖、脱氨再生几丁质凝胶[3，14]。He Lz[15]等采用多步亲和层析法分离纯化溶菌酶，结果纯化的溶菌酶产率高达96%。金茜[16]等采用中空纤维超滤法与亲和凝胶层析法对鸡蛋清中溶菌酶进行提取精制，结果表明，蛋清溶菌酶超滤提取后，再经过亲和凝胶层析的进一步纯化及真空冷冻干燥，最终蛋清溶菌酶冻干粉的酶活为18 500U/mg，蛋清溶菌酶的酶活得率为180.83%。

2.4 超滤法

超滤是一种新兴分离纯化技术，以压力为动力，利用超滤膜不同孔径对液体进行分离的物理筛分过程，具有产品得率高、杂质少、纯度高等优点。如果在无菌条件下操作，可以直接生产无菌的溶菌酶溶液，直接用于临床治疗[17]。

2.5 其他制备方法

用于溶菌酶制备的方法还有反胶团萃取法和膨胀床吸附法。为了能快速，高效，高选择性，自动化制备溶菌酶，常将两种或多种制备方法结合使用。如将亲和层析技术与超滤相结合的亲和超滤技术等。

3 溶菌酶在食品工业中的应用

3.1 用于水产、肉类的防腐

将溶菌酶应用于水产品、肉类的保鲜防腐，目前已做了大量的研究。如早在2001年前陈舜胜[18]等就研究了溶菌酶复合保鲜剂在冷藏（5℃）与冰藏（0℃～1℃）条件下对虾、带鱼段、扇贝柱和柔鱼的保鲜效果，结果表明，使用溶菌酶（0.05%）复合保鲜液浸泡后冷藏或用溶菌酶（0.05%～0.08%）复合保鲜液制备保鲜冰冰藏，与常规保鲜方法相比，可将上述水产品的保鲜期延长约一倍的时间。2012年张观科[19]又报道：采用溶菌酶、Nisin、甘氨酸、VC、山梨酸钾、NaCl等不同的配比的复合生物保鲜剂在不同温度对牡蛎进行保鲜贮藏研究。结果表明，采用Nisin和溶菌酶配合的生物保鲜剂的保鲜效果最佳（在-3℃微冻条件下，保藏30天后感官性状仍然良好）。而钱曦[20]利用海藻糖、蜂胶、茶多酚、魔芋葡甘露聚糖、Nisin、溶菌酶、壳聚糖和姜汁8种天然保鲜剂对鹿肉保鲜进行研究，结果表明：单独使用时，溶菌酶对鹿肉样品就有较明显的抑菌作用（最佳抑菌浓度为0.5%）；而采用复合天然保鲜剂（茶多酚、溶菌酶、海藻糖、Nisin复合）效果更好，可以有效的提高鹿肉的货架期至36 d。从以上研究结果来看，溶菌酶尤其是它在与其他保鲜剂按一定比例复合使用时，对水产及肉类能起到较好的防腐保鲜效果。

3.2 在低度酒类、饮料中的应用

日本已成功的使用鸡蛋清溶菌酶代替水杨酸作防腐剂用于清酒的防腐[21]。在国内，倪瑛和钟立人[22]研究了溶菌酶在葡萄酒生产中的应用。因为在葡萄酒生产中乳酸菌会将苹果酸转变为乳酸，但如果在酒精发酵的前期就完成了这种反应，会对葡萄酒的感官产生不良影响，而控制乳酸菌生长的传统方法是使用SO2，但SO2的使用不仅对人体产生毒性，同样影响葡萄酒的品质。因此，倪瑛等尝试将溶菌酶替代或补充SO2调控乳酸菌的生长，结果显示，在葡萄原汁中加入0.1%～0.15%的溶菌酶，乳酸菌生长被抑制；在白葡萄酒中溶菌酶剂量加至0.5%时，可完全抑制苹果酸向乳酸的转变。此外，将溶菌酶用于饮料防腐也有报道，如常凯[23]等将溶菌酶（0.05%）、甘氨酸和NaCl进行复配用于生产脱脂山核桃乳，其抑菌效果较显著，降低了山核桃乳的杀菌强度，延长了产品货架期。

从以上结果看，在葡萄酒的生产中溶菌酶可作为SO2天然的、安全的替代或补充品来抑制乳酸菌的生长，在其他低度果酒中也可做类似的尝试；同样将溶菌酶用饮料的防腐也有较显著的效果。

3.3 在乳制品中的应用

由于溶菌酶对肠道中腐败性微生物有特殊的杀灭作用，同时可直接或间接地促进肠道中双歧杆菌的增殖[24]。因此，有大量有关溶菌酶应用于婴幼儿奶粉的研究报道，如刘浩强等[25]研究了鸡蛋溶菌酶对婴幼儿配方奶粉的抑菌效果，结果表明，婴幼儿配方奶粉在喷雾干燥后添加10mg/100 m L～50 mg/100 m L的鸡蛋溶菌酶效果最好。张明江[26]等关于婴幼儿配方奶粉中溶菌酶的添加工艺的研究也得出了相似的结论，既奶粉喷雾干燥后添加500mg/L的溶菌酶抑菌效果最好。

3.4 在水果保鲜上的应用

水果经过溶菌酶处理，其表面的细菌被有效的抑制或杀灭，从而延长水果的保鲜期。胡晓亮等[27]采用溶菌酶与溶菌酶复合保鲜剂对马陆葡萄进行涂膜保鲜，结果表明：溶菌酶单独使用有一定的保鲜效果，但将溶菌酶（0.1%）和海藻酸钠（1%）复合使用对抑制马陆葡萄的感官品质下降效果更为显著，在（4±1）℃条件下贮藏25 d后，仍保持果实的硬度和组织形态，质量损失率仅为9.34%。

4 溶菌酶应用前景

溶菌酶本身作为一种天然蛋白质，能在胃肠内作为营养物质被消化和吸收，对机体无毒性，也不会在体内残留，安全性很高，加之有效的防腐特性，溶菌酶已受到了食品行业的青睐。

但目前实际应用的且已商品化的是鸡蛋清溶菌酶，它的抗菌谱较窄，只对G+细菌起作用，底物特异性强，且投入/效率低，这限制了它们的广泛使用。为了扩大溶菌酶使用领域及防腐效果，可以将鸡蛋清溶菌酶与其他天然保鲜剂（如海藻糖、茶多酚、Nisin、溶菌酶、壳聚糖等）配合使用。此外，随着科学技术的发展，人们还可以采用一些高科技手段（如采用微生物发酵法生产溶菌酶，采用酶修饰法合成溶菌酶复合物如溶菌酶-环糊精、溶菌酶-半乳甘露聚糖等）生产并改良溶菌酶。经过改良的溶菌酶不仅抗菌活性稳定，而且具有良好的乳化性能。当这些杀菌谱广、成本低、安全性高溶菌酶复合剂以及人工合成溶菌酶商品化时，溶菌酶的使用范围定会越来越广，将会在各行业发挥不可估量的作用。

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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

长春市科技成果转化百亿增值工程资助项目（09BZ12）

冯棋琴（1982—），女（侗），助教，硕士，研究方向：营养与食品卫生学。