阿魏酸酯酶的研究与应用

表１黑曲霉来源的阿魏酸酯酶的理化性质
３ 阿魏酸酯酶的应用 ３．１在食品工业中的应用
研究表明阿魏酸可以作为抗氧化剂｜１ｑ用于油脂的抗氧 化，除此之外，阿魏酸还具有的抗肿瘤、消炎、促进伤口愈合㈣ 等保健作用，所以阿魏酸可作为功能因子开发功能性的食 品。同时，阿魏酸可以作为合成天然香兰素的前体㈣，以阿 魏酸为原料，利用微生物的方法生产的香兰素与合成的香 兰素相比具有毒性低，安全性高的特点，可以用作食品和化 妆品行业的香料。
研究表明真菌、细菌和酵母都能分泌阿魏酸酯酶咖。 各种微生物分泌的阿魏酸酯酶在氨基酸序列、肽链的结 构、物化性质和催化特性上都有所不同。目前由黑曲霉 （Ａｓｐｅ曙ｉⅡｕｓ ｎｉｇｅｒ）得到的两种阿魏酸酯酶ＡｎＦａｅＡ和Ａｎ— ＦａｅＢ受到了研究者的普遍关注。 １ 阿魏酸酯酶的结构以及催化特性 １．１阿魏酸酯酶的结构与催化机理
又称肉桂酸酯酶。它是一种羧酸酯酶，指能水解阿魏酸甲
酯、低聚糖阿魏酸酯和多糖阿魏酸酯中的酯键，将阿魏酸 游离出来的酶㈣。用阿魏酸酯酶处理植物性原料在食品、
饲料和造纸工业中有着光明的前景。
阿魏酸在植物细胞壁结构中起着重要的作用，它可以 在植物细胞壁的木质素与木质素之间、木质素与半纤维素
之间、半纤维素与半纤维素之间形成交接，从而构成一个
［１ ｏ】 Ｍ．Ｔ．７ｒｅｎａ，Ａ．Ｒｉｏｓ，Ｍ．Ｖａｌｃａｒｃｅｌ，Ｍ．Ｓａｎｃｈｅｚ—Ａｌ盯ｃｏｎ．ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ
Ｆｌｕｉｄ Ｅｘｔｒａ“ｏｎ ｏｆ ０ｒｇａｎｏｐｈ０８ｐｈｏｍｓ Ｐｅｓｌｉｃｉｄｅｓ ｆｒｏｍ（）ｒａｎｇｅ Ｓ枷一 ｐｌｅｓ：ＥⅡｊｃｔ ｏｆ ｓｏｌｉｄ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ ｏｎ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ【Ｊ】．ｃｈｒｏｍａＩｏｇｍｐｈｉａ， １９９７，４６（９，１０）：５２４～５２８． 周芳，孙成，钟明，等．同相蒂敢毛细管气相色谱法分析水【１１有 机磷农药残锄Ｊ】．环境污染与防治，２００５，２７（２）：１５ｌ～１５３．
综述
食品研究与开发
６９暑 ２００６．ｖ０｜２７．ＮＯ，５ ｌ
阿魏酸酯酶的研究与应用
刘鹏展，欧仕益。包惠燕 （暨南大学食品科学系，广东广州５１０６３２）
摘要：阿魏酸酯酶指能水解阿魏酸甲酯、低聚糖阿魏酸酯和多糖阿魏酸酯中的酯键，将阿魏酸游离出来的一种酶。 它能切断细胞壁中多糖一多糖、多糖一木质素间的交联，有利于细胞壁物质中多糖的降解和木质素的释放，因此在食 品、饲料和造纸工业具有广阔的应用前景。本文介绍了阿魏酸酯酶的结构特征、酶学特性、产酶微生物及其在食品、饲 料和造纸工业中应用的前景。 关键词：阿魏酸酯酶；食品；饲料；造纸
【ｔ３１ 【舯ｐｅｚ—Ａｖｉｌ Ｖ，Ｂｅｎｅｄｉｃｔｏ Ｊ，Ｌａｎｅ Ｒ．Ｊ．Ａｓｓ（，（－．（《Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ， １９９８，８ｌ（６）：１２２４～１２３２．
由于其催化底物的结构复杂，相应的阿魏酸酯酶也有 着相当复杂的结构。虽然不同的阿魏酸酯酶结构有差异， 但都为球蛋白质（图２），且大都具有Ｓｅ卜Ｈｉｓ—Ａｓｐ的“三点 催化活性中心”（图３），仅结核分枝杆菌（Ｍｙｃｏｂａｃｔ耐ｕｍ ｔｕ— ｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ）产生的酶的活性中心由ｓｅ卜Ｇｌｕ—Ｈｉｓ组成ｌ１０１。
此外，也有研究者依据诱导产酶培养基、能水解的酯 键、肽链中氨基酸的序列和产物中是否产生阿魏酸的二聚 体等因素进一步把阿魏酸酯酶细分为Ａ、Ｂ、ｃ、Ｄ ４类１２】。 ２．３阿魏酸酯酶的最适作用条件
阿魏酸酯酶种类不同，其作用的最适条件也不尽相 同陋”】，表１列出了典型的产酶微生物黑曲霉所产生的几 种阿魏酸酯酶的最适作用条件。
ＲＥＳＥＡＲＣＨ ＡＮＤ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ ０Ｆ ＦＥＲＵＬＩＣ ＡＣＩＤ ＥＳＴＥＲＡＳＥ
ＵＵ Ｐｅｎｇ—ｚｈａｎ，ＯＵ Ｓｈｉ—ｙｉ，ＢＡＯ Ｈｕｉ—ｙａｎ （Ｆ００ｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｃｏｌｌｅｇｅ，ＪｉｎａＩｌ ｕｎｉＶｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎ铲ｈ叫５ １ ０６３２，Ｇｕａｎ鲥ｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｎ：Ｆｅｍｌｉｃ ａｃｉｄ ｅｓｔｅｒａｓｅｓ（ＦＡＥ）ｉｓ ａｎ ｅｓｔｅｒａｓｅ ｗｈｉｃｈ ｃ肌ｈｙｄｍｌｙｚｅ ｍｅｔｈｙｌ ｆｅｍｌａｔｅ，ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ
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万方数据
在食品工业中，利用阿魏酸酯酶来降解植物细胞壁中 的阿魏酸酯键，可以得到有药用价值和保健功能的游离阿 魏酸。而植物性原材料通过阿魏酸酯酶的处理细胞壁变的 疏松，作为饲料工业的原料更容易被禽畜消化利用，作为 制浆造纸工业的原料可以减少制浆工序化学药品的使用， 减少污染，并有利于后续工序的进行。
ｅｎｚｙｍｅ—ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｍｉｃｍｏｒｇａｎｉｓｍｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａ舱ａ ａｒｅ ｒｅＶｉｅｗｅｄ． Ｋｅｙ、７ｍｒｄｓ：ｆｅｒｕｌｉｃ ａｃｉｄ ｅｓｔｅｒａｓｅ；ｆｂｏｄ；ｆｅｅｄ；ｐａｐｅｒ—ｍａｋｉｎｇ
阿魏酸酯酶（Ｅ．ｃ．３．１．１．７３，Ｆｅｍｌｉｃ ａｃｉｄ ｅｓｔｅｒ髂ｅｓ，ＦＡＥ）
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图３ ３种不同阿魏酸酯酶的活性中心 ＦＡＥ一¨Ｉ（黄）。ＦＡＥ—－ｘｙｎｌ ０Ｂ（蓝），ＦＡＥ—×ｙｎＺ（绿）
图４阿魏酸酯酶Ｘ”１ ０Ｂ与阿魏酸残基结合 阿魏酸酯酶对苯乙酸酯类具有催化专一性，然而不同 的阿魏酸酯酶的催化专一性也有所不同，依据催化专一性 的不同，阿魏酸酯酶最初被分为Ａ、Ｂ两种类型，后来又发 现了一些其他类型。 ２·２·ｌ Ａ型
将要求有细胞化学、发酵化学、免疫化学和多肽排列结构
等多方面学科知识的支持，这也是农药残留分析工作者面 临的新课题。
参考文献： … 冯秀琼．农药残留分析技术进展概况【Ｊ】．农药，１９９８，３７（２）：８． 【２】 ｗｅｉｌ“．金小雷译．农药及其代谢物的免疫测定【Ｊ】－农药译丛，
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图５阿魏酸醑酶催化机机理 ２．２＿３第三种类型
目前还发现一种称作ｘＹＬＤ的乙酸酯酶具有阿魏酸 酯酶活性，它是从荧光假单胞杆菌的一个亚种中分离得到 的，它对苯乙烯酚酸酯类（阿魏酸酯、咖啡酸酯、香兰酸酯以 及芥子酸酯）的化合物同样有催化作用。用ｘＹＬＤ处理小麦 的外壳，产物中有５，５’一阿魏酸二聚体【１１１。
［９】
Ｍ．ＬＨｏｐｐｅｒ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｌｌｄ Ｃｌｅａｎｕｐ ０ｆ ０ｒｇａｎｏｃｈｌｏｒｉｎｅ肌ｄ
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催化过程中，阿魏酸酯酶的催化中心和辅助中心将阿 魏酸酯化合物中的阿魏酸残基束缚（图４，５），而后经过一 系列化学过程将酯键断裂，使阿魏酸游离出来。 ２．２阿魏酸酯酶的分类和催化专一性
＝Ｊ ２００６．Ｖｏｔ．２７．ＮＯ．５ ７Ｄ
食品研究与拜发
综述
图２阿魏酸酯酶ＸｙｎｌＯＢ的三维结构图
阿魏酸二聚体游离出来。Ｂ型阿魏酸酯酶表现为对苯环上
ｆｅｍｌａｔｅ ａＪｌｄ ｐｏｌｙｓａｃｃｈ莉ｄｅｓ ｆ抽ｌａｔｅ， ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｂｒｅａｋ ｃｍｓｓ—ｌｉｎｋｉｎｇ ｂｅ附ｅｅｎ ｐｏｌｙｓａｃｃｈ赫ｄｅｓ
ｐｏｌｙｓａｃｃｈ商ｄｅｓ ａＩｌｄ ｌｉｇｎｉｎ ｉｎ ｐｌａｌｌｔ ｃｅｌｌ ｗａｌｌ．Ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｉｔ ｓｈｏｗｓ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉＶｅ印ｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｆ砺ｄ，ｆｅｅｄ ａｎｄ ｐ印ｅｒ ｉｎｄｕｓｔｒｙ，ａｓ ｉｔ ｉｓ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ｆｏｒ ｈｙｄｍｌｙｚｉｎｇ ｐｏｌｙｓａｃｃｈ赫ｄｅｓ ａｎｄ ｒｅｌｅ嬲ｅ ｌｉｇｎｉｎ ｗｈｅｎ ｃｏ—ｃａｔａｌｙｚｉｎｇ ｗｉｔｈ ｐｏｌｙｓａｃｃｈ撕ｄｅｓ ｈｙｄｒｏｌａｓｅｓ． Ｉｎ ｔｌｌｉｓ ｐ印ｅｒ， ｉｔｓ ｓｔｍｃｔｕｒｅ， ｃａｔａｌｙｓｉｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ， ｔｈｅ ｍａｊｎ
ｌ 这一类阿魏酸酯酶对以１，５一酯键连接茬阿拉伯糖残 基ｃ一５上的阿魏酸具有催化专一性。当原料用木聚糖酶预 处理过或用木聚糖酶与阿魏酸酯酶协同水解时，产物中有 少量的５，５’一和８一Ｏ＿４’一阿魏酸二聚体。Ａ型的阿魏酸酯 酶对苯环上有甲氧基（特别是在３，５位）的酚类酯都有催化 特性。Ａ型阿魏酸酯酶还可以催化水解人工合成的阿魏酸 甲酯、芥子酸甲酯以及香兰酸甲酯中的酯键，但是对咖啡酸 甲酯无效。ＡｎＦ舱Ａ就是属于Ａ型的阿魏酸酯酶。当以谷物 作为培养基时，微生物倾向于产生Ａ型阿魏酸酯酶。 ２．２．２ Ｂ型 以甜菜渣做培养基时，微生物倾向于分泌Ｂ型阿魏酸 酯酶。Ｂ型的阿魏酸酯酶对连接在阿拉伯糖残基ｃ一２和半 乳糖残基ｃ一６上的阿魏酸酯键具有专一性，黑曲霉来源的 Ｂ型阿魏酸酯酶对１，５一阿魏酸阿拉伯糖酯键也有催化作 用，但效果远远低于Ａ型。另外Ｂ型的阿魏酸酯酶不能使
分析中的应用Ｕ】．食品科学，２００４，２５（１０）：２３５． 【４】 仲维科，郝晋，孙梅心，等．我国食品的农药污染问题硼．农药，
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［１２】 Ｉ，叩ｅｚ—ＡｖｉＩａ Ｖ．，Ｙｏｕｎｇ Ｒ．，Ｔ色ｐｌｉｔｓｋｙ Ｎ．．Ｍｉｃｍｗａｖｅ—ＡｓｓｉｓＩｅｄ Ｅｘ— ｔｒａｃｔｉｏｎ ａｓ ａｆｌ Ａｌｔｅｍａｔｉｖｅ ｌｏ Ｓ０ｘｈｋｔ，Ｓｏｎｉｃａｔｉｏｎ｛ｌｌｌｄ Ｓｕｐｅ阳ｒｉｔｉｃａｌ ｎｕｉｄ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ【Ｊ】．Ｊ．ＡＯＡＣ．Ｉｎｔ．，１９９６，７９（１）：１４２～１５６．
阿魏酸大量存在于植物的细胞壁中，研究者使用阿魏 酸酯酶和使用阿魏酸酯酶与其他酶协同作用从各种农作物
万方数据
万方数据
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５ 前景展望
有机磷农药残留分析是一门综合性强，涉及面广的分
析学科。食品的多样性及其成分的复杂性对应用于食品分 析的方法提出了很高的要求。一个理想的分析方法最好可
羟基较多的酚酸酯具有较好的催化作用，当苯环上有甲氧
基时，催化作用会明显降低。Ｂ型阿魏酸酯酶还可以催化水
解人工合成的阿魏酸甲酯、咖啡酸甲酯以及香兰酸甲酯中 的酯键，但是对芥子酸甲酯无效。Ｂ型阿魏酸酯酶的产酶微
生物主要有黑曲霉、青霉和链孢霉菌等。
Ⅲ。
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以应用于不同的食品基质，并可测定同一食品基质中不同
的复杂食品成分。新的分析技术将要求多方面学科知识的
支持。目前有机磷农药残留成分大都是分子量一般在５００ 以下，而未来的１５～２０年，有可能发生由化学品向用生物
工程生产出来的生物制品的转化。那时，分析对象的分子量
将会大得多。要将分析对象与原动植组织中的蛋白质、多 肽、核酸、细菌或病毒等分离将会更加困难。新的分析技术
骨架结构，使得整个细胞壁变得坚硬。在谷物的细胞壁中，
阿魏酸的单体和多种二聚体主要以酯键的形式连接在阿 拉伯木聚糖的阿拉伯糖残基上（图１）㈨。
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“ 阿魏酸
图１阿魏酸和阿魏二聚体与阿拉伯木聚糖的链接 基金项目：广州市重点攻关引导项目，编号：２００３２３一Ｅ００６ｌ 作者简介：刘鹏展（１９７６一），男，在读研究生，研究方向：功能性食品。