漆酶在食品工业中的应用与研究进展

潘志恒，岳，孙勇民，刘 鹏

（天津现代职业技术学院，天津 300350）

漆酶在食品工业中的应用与研究进展

潘志恒，*岳，孙勇民，刘 鹏

（天津现代职业技术学院，天津 300350）

漆酶在食品工业中的应用范围不断扩展，研究日渐深入。通过对该领域的众多成果进行整理，对漆酶在作为食品、饮料加工中的添加剂、测定饮料中某些化合物、食品工业废水处理等方面的重要作用进行了分类综述，展示了漆酶良好的发展前景。

漆酶；食品；应用

0 引言

漆酶（Laccase）是一种结合多个Cu2+的糖蛋白酶，酶的命名和分类号为EC 1.10.3.2，学名应为对二酚∶二氧氧化还原酶，属于氧化酶的蓝铜家族。它们广泛地存在于自然界中，植物及几乎所有的真菌中都有。这一类酶最初发现于漆树的树脂中，也因此得名。典型的真菌漆酶是胞外蛋白，大小约为60～70 kDa，等电点约为pH值4.0。漆酶通常是被糖化，含有大概10%～25%糖化基团，只有在少数情况下高于30%［1-2］，这也可能是漆酶稳定性高的原因［3］。不同漆酶的作用范围也不尽相同，据目前统计，漆酶可催化的不同类型底物己达250个。目前，随着对漆酶催化性能研究的不断深入，国内外漆酶应用范围也在不断扩大，包括食品、造纸、环保、医药、纺织等领域［4］。在过去的几十年中，由于其氧化木质素酚醛树脂和非酚类化合物以及非常顽固的环境污染物能力受到研究者的极大关注。漆酶作为食品添加剂在食品和饮料加工中具有巨大潜力，并在节能、生物降解、基于漆酶的生物催化剂方面，与环保产业发展有相当的契合点。本文综述了漆酶在食品工业中的应用和研究进展。

1 漆酶在食品工业中的应用

很多漆酶底物，如碳水化合物、不饱和脂肪酸、酚类化合物、含巯基的蛋白质，是各种食品和饮料的重要组成部分。应用漆酶可改善食品成分的功能，提高品质、降低成本。

1.1 作为食品、饮料加工中的添加剂

漆酶可以应用于调整食物或饮料的颜色外观。

1.1.1 在葡萄酒中的应用

漆酶可以提高葡萄酒稳定性，是其在食品工业中主要应用之一。葡萄酒是一种含有乙醇、盐类、有机酸和酚类等成分的复杂混合物。酚类的存在是葡萄酒风味和颜色改变的重要因素，为了去除多酚，同时避免葡萄酒感官特性的改变，Tanrioven D等人［5］用漆酶将葡萄酒中的多酚去除取得不错效果［5］。漆酶可以将多酚类物质氧化并聚合，然后沉淀，通过过滤的方法即可除去。此外，漆酶已被应用于制备处理酒瓶的软木塞［6］，用于氧化、降低由于瓶塞频繁地接触葡萄酒带来的涩味。

1.1.2 在啤酒中的应用

啤酒经过长时间贮藏后，往往会形成浑浊，其中的原因是多方面因素造成的，如形成浑浊的内在潜力、氧含量和温度。生产贮藏啤酒过程中产生了少量的花色素和其前体多酚类，这些物质常常使蛋白质变性产生沉淀，从而形成混浊。传统方法是用聚乙烯吡咯烷酮除去多酚类，但由于后续处理聚乙烯吡咯烷酮也是较复杂的工艺，并且对人体及环境均带来不利影响。因此，采用多酚氧化酶（如漆酶）是一种较好新方法，已经有多个研究者进行了相关研究。同时，漆酶也可以用于在啤酒生产过程结束阶段氧气的去除。Petersen等人［6］在成品啤酒中添加了漆酶，去除了剩余的氧气，从而延长了啤酒的贮藏时间。

1.1.3 在果汁加工中的应用

果汁中自然存在的酚类及其氧化产物能够影响果汁饮料特有的风味和色泽，因此果汁饮料中酚类的含量是一个很重要的检测指标。通过酶分析法和Folin-Ciocalteu法分析总酚类，可以得到果汁中酚类的含量和漆酶的线性关系。多酚与蛋白质相互作用是果汁中沉积物的形成关键因素，因此果汁要保持品质稳定就要延缓蛋白质和多酚相互作用形成沉淀而引起浑浊［7-8］。Cantarelli和Giovanelli［9］使用突变漆酶处理黑葡萄原汁，结果表明总多酚含量减少了50%，并且比物理-化学方法处理的果汁稳定性更高。漆酶在过滤工艺结合使用显示了更好的结果，Ritter和Maierg等人［10-11］联合漆酶和超滤的方法获得品质稳定的苹果汁，相比传统的加入抗坏血酸和硫酸盐方法，大大改善了果汁的颜色和风味，并提高了品质稳定性。此外，Stutz［12］应用漆酶和超滤技术生产出了颜色更淡、稳定性更高的果汁。Artik等人［13］研究了漆酶在酸樱桃汁生产中的应用，他们发现果汁在50℃加热6 h时加入漆酶处理1 h，再通过 20 kDa的滤膜过滤后，酚的含量减少了70%左右。乔晓兰等人［14］发现在苹果汁处理过程中，加入1.5%的漆酶，45℃酶解40 min，总酚含量大大减少，含量仅为2.98 mg/L。

1.1.4 在烘烤食品中的应用

漆酶在烘烤应用主要是由于其交联聚合物能力。据报道，在烘焙中使用漆酶可以增加面团的机械强度、稳定性和降低的黏性，从而改善面团的机械加工性。此外，漆酶还可以增加和改进面团的结构及烘焙产品柔软度［15］。漆酶氧化面筋蛋白中的巯基为二硫键使面筋蛋白发生交联，从而改善面团的功能性质。

1.1.5 在食品感官品质提高中的应用

食品理化性质发生变化会影响食品品质，漆酶在气味控制、品质提高等方面有不少的应用。

Takemori等人［16］将可可豆用云芝所产的粗漆酶浸泡、干燥、烘干后，制作的巧克力味道明显改善，其原因是漆酶处理可以增加巧克力的香气和味道，并去除苦味等不良味道；也可以用漆酶处理其他食物产品（如果汁、汤、精矿、原浆、膏和酱汁），使这些食品里面的含氧量减少。Tsuchiya R等人［17］使用重组菌种Myceliophthora thermophilum产生的漆酶和绿原酸来减少半胱氨酸的恶臭，处理组呈微弱的气味而未处理的对照组带有很强的H2S气味，高效液相色谱法分析表明，该法减少了超过50%的半胱氨酸。Bouwens等人［18］用漆酶处理茶基产品，增强了茶基产品的颜色。同样在切碎的橄榄和橄榄水混合物中添加Trametes villosa产生的漆酶，大大降低了苦味，同时还改善色泽。

1.1.6 在糖用甜菜果胶凝胶化中的应用

糖用甜菜果胶是从甜菜渣中提取出的一种多糖，作为一种功能性食品成分，具有优越的乳化机能，能够形成热可逆凝胶，然则其乳液的稳固性较差。郦金龙等人［19］研究了过氧化物酶和漆酶催化甜菜果胶间交联的反应条件，结果表面二者在水相中均可催化甜菜果胶间形成共价交联，但是过氧化物酶需加入过氧化氢，而漆酶可以直接利用产品中的氧，且形成交联后不可逆，在加热时可以保持稳定。Norsker等人［20］分析了漆酶和过氧化物酶在午餐肉和牛奶等食品中的作用，他们发现漆酶作为午餐肉的胶凝剂比过氧化物酶效果更好；但在牛奶中，因氧化了短链脂肪酸，从而导致了牛奶严重变味。此外，在许多国家禁止将双氧水添加到食品，因此无法使用过氧化物酶作为胶凝剂。所以，漆酶是更理想的食品凝胶剂。

1.2 测定饮料中某些化合物

漆酶可用于食品各项参数的测定，而且对检测系统的处理过程也有应用，特别是基于漆酶的各种传感器，可以检测各类食物产品（如葡萄酒、啤酒和茶）中的多酚类物质，在漆酶的氧化过程中，氧气是第二底物，不会形成非产物型的酶-底复合物，使测定结果更加准确。Ghindilis等人［21］用固定化漆酶制成高活力稳定的传感器，用于茶叶加工过程中儿茶酚含量的检测。Montereali等人［22］通过基于酪氨酸酶和漆酶的生物传感器，检测葡萄汁和葡萄酒中多酚的含量。Di M Fusco等人［23］研究了基于T.versicolor和T.hirsutaL来源的漆酶生物传感器，进行了葡萄酒中多酚含量的测定，结果表明生物传感器的性能依赖于漆酶源，T.hirsutaL来源的漆酶测定多酚酯结果跟Folin-Ciocalteu法测定接近，而T.versicolor来源的漆酶则有所不同。Ibarra-Escutia P等人［24］开发和优化基于漆酶的生物传感器检测酚醛化合物在茶汤中的含量，结果表现出优异的稳定性和良好的性能，响应时间短、灵敏度高、稳定性好，并且制造工艺简单，可以用于没有任何预处理样品酚含量的准确测定。陈晓东［25］制作漆酶生物传感器，具有高稳定性、良好的重现性和选择性，可高灵敏地检测实际水样中的邻苯二酚，灵敏度高达1.626 μA/μM。娄童芳［26］制备了漆酶电化学传感器，能够灵敏地检测水体中邻苯二酚和对苯二酚的含量，检出限分别为4.0× 10-6mol/L和2.7×10-6mol/L。

1.3 食品工业废水的生物修复

由于环境不断恶化，现在政府对污染控制变得越来越严格，食品工业需要更先进的废水处理技术。由于酚类化合物（如苯酚和芳香胺）在饮用和灌溉用水中是一个重大的对健康和环境产生危害的因素，而漆酶可以很好地降解酚类化合物。利用有机凝胶固定化漆酶后，可以很好去除水体中的酚类，并很容易回收利用。啤酒厂废水特别是酒精糟液里含大量多酚，废液氧化后颜色为深褐色。大部分酒精糟液的有机物可以通过常规的厌氧耗氧消化减弱，但颜色仍较难被消除。这些废水染物遮挡了阳光透入河水，从而阻断了光合作用并引起水体富营养化。Strong和Burgess［27］研究了真菌和漆酶修复不同酒厂废水的功能，他们发现真菌培养在去除这些总酚类化合物和颜色性能较好，比单独的漆酶效果要好。油橄榄压榨废水是橄榄油生产特征副产品，包含大量的酚类化合物（多达10g/L）［28］。Martirani等人［29］在阿布鲁佐橄榄油工厂收集了油橄榄压榨废水，用纯化的漆酶处理后其酚含量显著降低（高达90%），但对蜡样芽孢杆菌的测试时，没有观察到毒性的降低。Gianfreda等人［30］表明来自Cerrena unicolor的漆酶能够氧化油橄榄压榨废水中不同酚类物质，漆酶处理24 h后，酚类含量降低了60%～100%。

2 未来的趋势和前景

本文综述了漆酶在食品行业的几个领域具有很大发展的潜在应用。然而，大规模应用漆酶的局限性之一是迄今难以低成本生产大量的高活性漆酶，最近有学者正在探讨使用廉价原料生产漆酶。另外，一个新兴的领域就是如何高效环保地处理食品加工工业废水及其他工业废水，利用漆酶去除废物及其去营养化的能力将是一个特别有潜力的应用，也是漆酶最新研究的热点。

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Progress in Application and Research of Laccase for Food Industry

PAN Zhiheng，*YUE Kun，SUN Yongmin，LIU Peng
（Tianjin Modern Vocational Technology College，Tianjin 300350，China）

The research and application of Laccase in food industry are becoming more and more extensive and deep.In this paper，the numerous achievements are collated on laccase as additives in food and beverage processing，determination of the certain compounds in beverage，food industry wastewater treatment，showing thegood prospects for development of Laccase.

Laccase；food；application

TS201.2

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.04.015

1671-9646（2016）04a-0049-03

2016-02-22

天津市技术开发工作扶持经费项目（ysk2011-29）。

潘志恒（1984— ），男，硕士，讲师，研究方向为生物发酵及检测分析。*