溶菌酶综述

溶菌酶综述

溶菌酶(Lysozyme，EC3.21.17)又称为胞壁质酶(Murami dase)．化学名称为N一乙酰胞壁质聚糖水解酶(N-Acety1 muramidi Glrcanohy．dralase)。它于1922年由英国细菌学家费莱明(A，Fleming)在人类的鼻粘液(有的材料为眼泪)中发现的，随后并给它命名为溶菌酶。1963年由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门用x衍射法解析了溶菌酶，是全世界第一个完全弄清了立体结构的酶，是近代酶化学研究的最太成果之一。它广泛存于鸟类、家禽的蛋清和哺乳动物的眼泪、唾液、血液、鼻涕、尿液、乳汁及组织细胞中(如肝、肾、淋巴组织、肠道等)，从术瓜、芜青、大麦、无花果和卷心菜、萝卜等植物中也分离出溶菌酶，其中，以蛋清中含量为最高．约含0.3％．而人乳、眼泪、唾液中的溶菌酶活性远高于蛋清中的溶菌酶的活力。

溶菌酶是一种碱性球蛋白，其分子由129个氨基酸组成，2200个原子，分子量

14388-18000(14388、14500、18000)，等电点为10.7-11.0，分子内有4个二硫键交联，化学性质非常稳定，对热也极为稳定，Sbaharu等报告牛奶中的溶菌酶分子量为18000，一级结构尚未清楚。人乳中的溶菌酶和a-La的一级结构有74％是相同的。Ⅱ一La是人乳中含量较多的蛋白质。它对于乳腺中乳糖的合成是必不可少的．是乳糖合成酶的辅酶。溶菌酶和d-La在生物学上是同源的，但它们的三级结构有很大的区别。它可溶解许多细菌的细胞膜．使细胞膜的糖蛋白类多糖发生加水分解作用。分子中碱性氨基酸、酰氨残基及芳香族氨基酸较高，如色氨酸的比例较高。酶的活性中心是天门冬氨酸和谷氨酸，溶菌酶通过其肤键中第35位的谷氨酸和第52位的天门冬氨酸构成的活性部位水解破坏组成徽生物细胞壁的N_一乙酰葡萄糖胺与N一乙酰胞壁质酸间的B一(1，4)糖苷键，使菌体细胞壁溶解而起到杀死细菌(尤其是球菌)的目的。

因此，溶菌酶是一种无毒、无害．安全性很高的高盐基蛋白质．且具有一定的保健作用。它不仅能选择性地分解微生物，而且又不作用于其它物质。该酶对革兰氏的枯草杆菌、耐辐射微球菌有强力分解作用，对大肠杆菌、普通变球菌和副溶血性弧菌等革兰氏阴性菌也有一定程度的溶解作用．其最有效浓度为0.05％。其同植酸、聚合磷酸盐、甘氨酸等结合使用，可大大提高其防腐效果。由于溶菌酶对多种微生物有很好地抑菌作用，溶菌酶在食品保藏中的作用引起了广泛的重视，尤其是在日本、加拿大、美国等。

溶菌酶的分类：

溶菌酶的底物特异性很强，不同来源溶菌酶作用的底物不同。按溶菌酶的来源可分为蛋清溶菌酶、动物溶菌酶、植物溶菌酶、微生物溶菌酶和细菌噬菌体溶菌酶。按作用细胞壁不同分为细菌细胞壁溶菌酶和真菌细胞壁溶菌酶。细菌细胞壁溶菌酶又细分为两种，一种是作用于β-1,4糖苷键的细胞壁溶解酶，另一种是作用于肽链“尾”端和酰胺部分的细胞壁溶解酶。真菌细胞壁溶菌酶包括酵母菌细胞壁溶解酶和霉菌细胞壁溶解酶。溶菌酶大体分为5种：(1)内N-乙酰己糖胺酶，此酶同于鸡蛋清溶菌酶，破坏细菌细胞壁肽聚糖中的β-1,4糖苷键。(2)酰胺酶,切断细菌细胞壁肽聚糖中N-乙酰氨基葡萄糖胺与肽“尾”之间的N乙酰胞壁酸- L-丙氨酸键。(3)内肽酶,使肽“尾”及肽“桥”内的肽键断裂。(4)β-1,3、β-1,6葡聚糖酶和甘露聚糖酶,此酶分解酵母细胞的细胞壁。(5)壳多糖酶,这是分解霉菌细胞壁的一种溶菌酶。

溶菌酶的应用：

溶菌酶作为一种存在于人体正常体液及组织中的非特异性免疫因素，具有多种药理作用，它具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤的功效，目前日本已生产出医用溶菌酶，其适应症为出血、血尿、血痰和鼻炎等。

溶菌酶具有破坏细菌细胞壁结构的功能，以此酶处理G+细菌得到原生质体，因此，溶菌酶是基因工程、细胞工程中细胞融合操作必不可少的工具酶。

溶菌酶是一种无毒、无副作用的蛋白质，又具有一定的溶菌作用，因此可用作食品防腐剂。现已广泛应用于水产品、肉食品、蛋糕、清酒、料酒及饮料中的防腐；还可以添入乳粉中，使牛乳人乳化，以抑制肠道中腐败微生物的生存，同时直接或间接地促进肠道中双歧杆菌的增殖。此外，还能利用溶菌酶生产酵母浸膏和核酸类调味料等。

目前实际应用的、业已商品化的是鸡蛋清溶菌酶。我国是采用蛋厂鸡蛋壳中残留的蛋清为原料生产的，为白色、无臭结晶粉末，味甜。近年来，人们正研究用微生物发酵法生产溶菌酶，同时还采用酶修饰法先后合成了溶菌酶-环糊精和溶菌酶一半乳甘露聚糖，经过修饰后的溶菌酶不仅抗菌活性稳定，而且具有良好的乳化性能，应用于发酵饮料中防腐效果较好。此外，由于溶菌酶抗菌谱较窄，只对G+细菌起作用，为了加强其溶菌作用，人们常与甘氨酸、植酸、聚合磷酸盐等物质配合使用，以增强对G-细菌的溶菌作用，在食品防腐中效果显著。

有关溶菌酶的最新研究进展：

1、溶菌酶可以固定于一些包装纸上，如湿墙纸和玻璃纸上，应用于医院手术室及食品包装。如用提取的蛋清溶菌酶配制(2%～3%)的酶液，喷洒于包装纸上或将包装纸浸入酶液(2～3h)，取出后在温度50～60℃条件下烘干(酶活力基本不损失)，用溶菌酶处理过的包装纸包装煮熟的大豆和新蒸的馒头，结果在贮存近1周的时间内不变味；而用普通纸包装的这些食品贮存1d就会变味(常温下)

发黏。

2、采用固定化技术将溶菌酶固定在HEPA(空气过滤器)上，作为空调的空气净化系统，使其具有高效除尘和杀菌两大功能。当空气通过滤网时，先滤集捕捉尘粒和细菌，然后将捕捉到的细菌杀灭。

3、用溶菌酶非专一性地降解海洋生物高分子壳聚糖，使其成为能被人体吸收的、低分子量的、有独特的生理活性和功能性质的低聚壳聚糖。

4、海洋溶菌酶在化妆品中具有抑菌的作用。

目前，国内对溶菌酶的研究虽然也取得了一些成果，但由于起步较晚与发达国家之间仍有很大差距。溶菌酶的高端产品主要被美国、日本、加拿大等国公司垄断，我国的溶菌酶只能作为粗品原料出口，而且高端产品还要依赖进口，这些事实严重阻碍了我国溶菌酶产业的发展。为了打破上述局面，开发应用价值高，具有自主知识产权的溶菌酶相关产品并实现产业国际接轨就显得尤为重要。

我国具有丰富的动植物资源可以为溶菌酶的研究提供更广阔的空间。溶菌酶可作为潜在的抗生素替代品添加剂具有较为广阔的前景。通过基因工程途径生产溶菌酶可能较大程度地降低成本，以推动其在医药业、食品加工业、畜牧业等领域中的应用。