溶菌酶(1ysozyme；EC3．2．1．17)是一種專門作用于微生物細(xì)胞壁的水解酶，又稱細(xì)胞壁溶解酶。人們對溶菌酶的研究始于本世紀(jì)初，英國細(xì)菌學(xué)家弗萊明發(fā)現(xiàn)人的唾液、眼淚中存在有溶解細(xì)菌細(xì)胞壁的酶，并將其命名為溶菌酶。此后，人們在動物、植物和微生物中都發(fā)現(xiàn)了溶菌酶的存在。 隨著研究的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)溶菌酶不僅對細(xì)菌細(xì)胞壁有作用，還可作用于真菌細(xì)胞壁。根據(jù)來源不同，溶菌酶可以分為以下三類：
1)動物溶菌酶 雞蛋白中約含有3.5％的溶菌酶，可分解革蘭氏陽性菌，對革蘭氏陰性菌不起作用，其分子量為14000。此外，從其他鳥類蛋白、哺乳動物乳汁及體液中也分離到了溶菌酶。
2)植物溶菌酶 研究人員對116科410種植物進行普查，發(fā)現(xiàn)168種植物中含有溶菌酶。其中木瓜、無花果，大麥等植物中均可分離出溶菌酶，其分子量較大，約為24000-29000，其對溶壁小球菌的溶菌活性不超過雞蛋白溶菌酶的1／3。
3)微生物溶菌酶 人們從上世紀(jì)60年代發(fā)現(xiàn)微生物也產(chǎn)生溶菌酶，按其作用對象可分為兩大類，即細(xì)菌溶菌酶和真菌溶菌酶。
溶菌酶的種類
1)細(xì)菌溶菌酶 細(xì)菌溶菌酶通�？煞譃槿箢悾篘-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)糖苷鍵；N-乙酰胞壁酰-丙氨酸酰胺酶，它催化裂解肽聚糖中糖基與肽基；內(nèi)肽酶，它催化裂解肽聚糖肽橋中的肽鍵。研究發(fā)現(xiàn)，溶菌酶的抗菌活性不僅表現(xiàn)在其分解細(xì)菌細(xì)胞壁方面，當(dāng)酶受到不可逆抑制后，它仍然顯示出抗菌效應(yīng)，這可能與溶菌酶呈堿性有關(guān)。不同來源的溶菌酶有不同的抗菌范圍，并對不同類型的肽聚糖有特異性，特別是它們對O-乙酰化肽聚糖的分解能力不同。由于革蘭氏陽性菌無外膜，所以溶菌酶對它們作用較強。溶菌酶與EDTA并用，可加強對革蘭氏陰性菌的抑制作用。用紫蘇醛處理溶菌酶，或?qū)⑷芫高B接到半乳甘露聚糖上，可加強該酶穿過外膜進入靶細(xì)胞，從而增強其對革蘭氏陰性菌的作用。此外，溶菌酶與其他抗微生物酶(葡萄糖氧化酶、乳過氧化物酶)或與傳統(tǒng)的防腐措施(如山梨酸鹽、乙醇、溫度和低PH)聯(lián)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幾丁質(zhì)酶和-β葡聚糖酶。
(1)幾丁質(zhì)酶
雖然一些外幾丁質(zhì)酶(exochitinases；EC3．2．1．30)也表現(xiàn)出抗真菌的特性，但抗真菌的幾丁質(zhì)酶主要是內(nèi)幾丁質(zhì)酶(endochitinases；EC3．2．1．14)。人們已經(jīng)研究了許多來自于植物和微生物的幾丁質(zhì)酶，并對有些幾丁質(zhì)酶抑制真菌生長/裂解真菌細(xì)胞的作用進行了研究�？茖W(xué)家們首先在植物中發(fā)現(xiàn)了幾丁質(zhì)酶的抗真菌作用，這類幾丁質(zhì)酶可以對抗侵入植物體的真菌病原體。微生物幾丁質(zhì)酶主要是由鏈霉菌屬、桿菌和大多數(shù)真菌產(chǎn)生的。細(xì)菌分泌幾丁質(zhì)酶主要用于真菌細(xì)胞壁的降解和重組，但在大多數(shù)產(chǎn)幾丁質(zhì)酶的真菌中，此酶主要用于真菌細(xì)胞壁的成型過程。只有在一些特定的寄生霉菌中，如 Trichoderma harzianum、APhanocladium album和Gliocladium vixens中，胞外幾丁質(zhì)酶和β-葡聚糖酶用來附著和降解目的菌絲。這些抗真菌的幾丁質(zhì)酶與植物幾丁質(zhì)酶相似，多為內(nèi)幾丁質(zhì)酶。由于肽聚糖和甲殼質(zhì)的糖骨架具有相似的結(jié)構(gòu)，因此，一些幾丁質(zhì)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為它能水解β(1→3)糖苷鍵。研究表明：β(1→3)葡聚糖酶對幾丁質(zhì)降解真菌細(xì)胞壁具有顯著的協(xié)同作用。如將純化的幾丁質(zhì)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。內(nèi)葡聚糖酶與外葡聚糖酶、不同內(nèi)葡聚糖酶間也具有協(xié)同抗真菌作用。因為許多植物性食品中含有β-葡聚糖成分，它對維持產(chǎn)品的組織性、黏度和外觀都有重要作用，將β-葡聚糖酶加入這類食品，可能會引起不良影響。真菌的細(xì)胞壁主要組分為幾丁質(zhì)和β-葡聚糖，但一些真菌和大多數(shù)酵母細(xì)胞壁含有其他類型的多糖(甘露聚糖、α-葡聚糖和纖維素)，因此，甘露聚糖酶、α-葡聚糖酶也可作為抗真菌的酶類應(yīng)用于食品工業(yè)。
溶菌酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用
1)溶菌酶在乳制品中的應(yīng)用
人乳中含有大量的溶菌酶，而牛乳中則很少，將溶菌酶添加到牛乳及其制品中，可使牛乳人乳化；研究還表明，溶菌酶是雙歧桿菌增長因子，有防止腸炎和變態(tài)反應(yīng)的作用，對嬰、幼兒的腸道菌群有平衡作用；在干酪生產(chǎn)中添加溶菌酶可代替硝酸鹽等抑制丁酸菌的污染，防止干酪產(chǎn)氣，并對干酪的感官質(zhì)量有明顯改善作用。
2)溶菌酶在新鮮海產(chǎn)品、肉類制品中的應(yīng)用
研究表明，溶菌酶、氯化鈉和亞硝酸鹽聯(lián)合應(yīng)用到肉制品中可延長肉制品的保質(zhì)期，其防腐效果比單獨使用時效果更好。對于-些新鮮的海產(chǎn)品和水產(chǎn)品經(jīng)溶菌酶處理后均可延長儲存期。
3)溶菌酶在低度酒類和飲料中的應(yīng)用
在低度酒中添加20mg/kg的溶菌酶不僅對酒的風(fēng)味無任何不良影響，還可防止產(chǎn)酸菌的生長，同時受酒類澄清劑的影響很小，是低度酒類較好的防腐劑，如日本就把溶菌酶用于清酒的防腐。此外，溶菌酶還可用于pH 6.0-7.5的飲料和果汁的防腐。
4)溶菌酶在其他食品中的應(yīng)用
奶油蛋糕是容易腐敗變質(zhì)的食品之一，在糕點中加入溶菌酶，可防止微生物的繁殖，起到防腐作用。章銀良研究了溶菌酶對草莓的保鮮作用，發(fā)現(xiàn)將溶菌酶與甘氨酸聯(lián)用，保鮮效果更佳。由于處于酵母細(xì)胞壁中的蛋白質(zhì)利用率很低，所以利用溶菌酶破壞酵母細(xì)胞壁，可制成微生物蛋白質(zhì)，提高酵母蛋白質(zhì)的利用率。用含放線菌體的溶菌酶處理酵母液可生產(chǎn)出含有5'-肌苷酸、5'-鳥苷酸及其他呈味物質(zhì)。
1)動物溶菌酶 雞蛋白中約含有3.5％的溶菌酶，可分解革蘭氏陽性菌，對革蘭氏陰性菌不起作用，其分子量為14000。此外，從其他鳥類蛋白、哺乳動物乳汁及體液中也分離到了溶菌酶。
2)植物溶菌酶 研究人員對116科410種植物進行普查，發(fā)現(xiàn)168種植物中含有溶菌酶。其中木瓜、無花果，大麥等植物中均可分離出溶菌酶，其分子量較大，約為24000-29000，其對溶壁小球菌的溶菌活性不超過雞蛋白溶菌酶的1／3。
3)微生物溶菌酶 人們從上世紀(jì)60年代發(fā)現(xiàn)微生物也產(chǎn)生溶菌酶，按其作用對象可分為兩大類，即細(xì)菌溶菌酶和真菌溶菌酶。
溶菌酶的種類
1)細(xì)菌溶菌酶 細(xì)菌溶菌酶通�？煞譃槿箢悾篘-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)糖苷鍵；N-乙酰胞壁酰-丙氨酸酰胺酶，它催化裂解肽聚糖中糖基與肽基；內(nèi)肽酶，它催化裂解肽聚糖肽橋中的肽鍵。研究發(fā)現(xiàn)，溶菌酶的抗菌活性不僅表現(xiàn)在其分解細(xì)菌細(xì)胞壁方面，當(dāng)酶受到不可逆抑制后，它仍然顯示出抗菌效應(yīng)，這可能與溶菌酶呈堿性有關(guān)。不同來源的溶菌酶有不同的抗菌范圍，并對不同類型的肽聚糖有特異性，特別是它們對O-乙酰化肽聚糖的分解能力不同。由于革蘭氏陽性菌無外膜，所以溶菌酶對它們作用較強。溶菌酶與EDTA并用，可加強對革蘭氏陰性菌的抑制作用。用紫蘇醛處理溶菌酶，或?qū)⑷芫高B接到半乳甘露聚糖上，可加強該酶穿過外膜進入靶細(xì)胞，從而增強其對革蘭氏陰性菌的作用。此外，溶菌酶與其他抗微生物酶(葡萄糖氧化酶、乳過氧化物酶)或與傳統(tǒng)的防腐措施(如山梨酸鹽、乙醇、溫度和低PH)聯(lián)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幾丁質(zhì)酶和-β葡聚糖酶。
(1)幾丁質(zhì)酶
雖然一些外幾丁質(zhì)酶(exochitinases；EC3．2．1．30)也表現(xiàn)出抗真菌的特性，但抗真菌的幾丁質(zhì)酶主要是內(nèi)幾丁質(zhì)酶(endochitinases；EC3．2．1．14)。人們已經(jīng)研究了許多來自于植物和微生物的幾丁質(zhì)酶，并對有些幾丁質(zhì)酶抑制真菌生長/裂解真菌細(xì)胞的作用進行了研究�？茖W(xué)家們首先在植物中發(fā)現(xiàn)了幾丁質(zhì)酶的抗真菌作用，這類幾丁質(zhì)酶可以對抗侵入植物體的真菌病原體。微生物幾丁質(zhì)酶主要是由鏈霉菌屬、桿菌和大多數(shù)真菌產(chǎn)生的。細(xì)菌分泌幾丁質(zhì)酶主要用于真菌細(xì)胞壁的降解和重組，但在大多數(shù)產(chǎn)幾丁質(zhì)酶的真菌中，此酶主要用于真菌細(xì)胞壁的成型過程。只有在一些特定的寄生霉菌中，如 Trichoderma harzianum、APhanocladium album和Gliocladium vixens中，胞外幾丁質(zhì)酶和β-葡聚糖酶用來附著和降解目的菌絲。這些抗真菌的幾丁質(zhì)酶與植物幾丁質(zhì)酶相似，多為內(nèi)幾丁質(zhì)酶。由于肽聚糖和甲殼質(zhì)的糖骨架具有相似的結(jié)構(gòu)，因此，一些幾丁質(zhì)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為它能水解β(1→3)糖苷鍵。研究表明：β(1→3)葡聚糖酶對幾丁質(zhì)降解真菌細(xì)胞壁具有顯著的協(xié)同作用。如將純化的幾丁質(zhì)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。內(nèi)葡聚糖酶與外葡聚糖酶、不同內(nèi)葡聚糖酶間也具有協(xié)同抗真菌作用。因為許多植物性食品中含有β-葡聚糖成分，它對維持產(chǎn)品的組織性、黏度和外觀都有重要作用，將β-葡聚糖酶加入這類食品，可能會引起不良影響。真菌的細(xì)胞壁主要組分為幾丁質(zhì)和β-葡聚糖，但一些真菌和大多數(shù)酵母細(xì)胞壁含有其他類型的多糖(甘露聚糖、α-葡聚糖和纖維素)，因此，甘露聚糖酶、α-葡聚糖酶也可作為抗真菌的酶類應(yīng)用于食品工業(yè)。
溶菌酶在食品工業(yè)中的應(yīng)用
1)溶菌酶在乳制品中的應(yīng)用
人乳中含有大量的溶菌酶，而牛乳中則很少，將溶菌酶添加到牛乳及其制品中，可使牛乳人乳化；研究還表明，溶菌酶是雙歧桿菌增長因子，有防止腸炎和變態(tài)反應(yīng)的作用，對嬰、幼兒的腸道菌群有平衡作用；在干酪生產(chǎn)中添加溶菌酶可代替硝酸鹽等抑制丁酸菌的污染，防止干酪產(chǎn)氣，并對干酪的感官質(zhì)量有明顯改善作用。
2)溶菌酶在新鮮海產(chǎn)品、肉類制品中的應(yīng)用
研究表明，溶菌酶、氯化鈉和亞硝酸鹽聯(lián)合應(yīng)用到肉制品中可延長肉制品的保質(zhì)期，其防腐效果比單獨使用時效果更好。對于-些新鮮的海產(chǎn)品和水產(chǎn)品經(jīng)溶菌酶處理后均可延長儲存期。
3)溶菌酶在低度酒類和飲料中的應(yīng)用
在低度酒中添加20mg/kg的溶菌酶不僅對酒的風(fēng)味無任何不良影響，還可防止產(chǎn)酸菌的生長，同時受酒類澄清劑的影響很小，是低度酒類較好的防腐劑，如日本就把溶菌酶用于清酒的防腐。此外，溶菌酶還可用于pH 6.0-7.5的飲料和果汁的防腐。
4)溶菌酶在其他食品中的應(yīng)用
奶油蛋糕是容易腐敗變質(zhì)的食品之一，在糕點中加入溶菌酶，可防止微生物的繁殖，起到防腐作用。章銀良研究了溶菌酶對草莓的保鮮作用，發(fā)現(xiàn)將溶菌酶與甘氨酸聯(lián)用，保鮮效果更佳。由于處于酵母細(xì)胞壁中的蛋白質(zhì)利用率很低，所以利用溶菌酶破壞酵母細(xì)胞壁，可制成微生物蛋白質(zhì)，提高酵母蛋白質(zhì)的利用率。用含放線菌體的溶菌酶處理酵母液可生產(chǎn)出含有5'-肌苷酸、5'-鳥苷酸及其他呈味物質(zhì)。