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第十四章溶菌酶要点
第十四章 溶菌酶 食品的防腐保鲜始终是食品领域一个亟待解决的重要问题 微生物是导致食品腐烂变质的罪魁祸首 最有效的解决办法——添加食品防腐剂 目前使用最多的——化学防腐剂 天然食品防腐剂——溶菌酶的研发成为热点 [EC.3.2.1.17],系统名为:N-乙酰胞壁质聚糖水解酶 简称胞壁质酶 溶菌酶的研究最早是从尼科尔(Nicoile)1907年发表枯草杆菌溶解因子的报告开始的。 两年后,Laschtschenko指出:鸡卵白强烈抑菌作用是酶作用的结果。 1922年英国细菌学家A.?Fleming发现人的唾液、眼泪中存在有溶解细菌细胞壁的酶,因其具有溶菌作用,故命名为溶菌酶。Lysozyme(LZM) 一、溶菌酶的来源于分布 广泛存在于人体多种组织中,鸟类和家禽的蛋清; 哺乳动物的泪、唾液、血浆、尿、乳汁等体液; 微生物; 以蛋清含量最为丰富。 溶菌酶的含量比较 来源不同的溶菌酶,活性不同。其中,以人溶菌酶的活性最高,分别是蛋清溶菌酶的3倍,牛乳溶菌酶的3000倍(K.J.Losnedahl,1998) 。 二、性质及作用机理 性质: 溶菌酶纯品为白色或微黄、黄色的结晶体或无定型粉末;无异味,微甜;易溶于水;遇碱易被破坏;在酸性pH下稳定,此时100℃的加热对溶菌酶仅有很小的活性损;,不溶于乙醚。 抗菌机理 细菌的细胞壁由胞壁质组成,胞壁质是由N-乙酰氨基葡萄糖(N-acetylglucosamineNAG)及N-乙酰胞壁酸(N-acetylmuramic acidNAM)交替组成的多聚物,胞壁酸残基上可以连接多肽,称为肽聚糖(Peptidoycan)。 肽聚糖是由NAM、NAG和肽“尾”(一般是4个氨基酸)组成,NAM与NAG通过β-l,4糖苷键相连,肽“尾”则是通过D-乳酰羧基连在NAM的第3位碳原子上,肽尾之间通过肽“桥”(肽键或少数几个氨基酸)连接,NAM、NAG、肽“尾”与肽“桥”共同组成了肽聚糖的多层网状结构,作为细胞壁的骨架。 溶菌酶的功能图示 肽链中Glu35和Asp52所构成的活性中心 专一地作用于细菌细胞壁肽多糖分子中NAM与NAG之间的β-1,4键,从而催化细菌细胞壁中的肽多糖水解,破坏细菌的细胞壁,使细菌溶解死亡 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、抗病毒等作用。 对于G+细菌与G-细菌,其细胞壁中肽聚糖含量不同,G+细菌细胞壁几乎全部由肽聚糖组成,而G-细菌只有内壁层为肽聚糖,因此,溶菌酶只能破坏G+细菌的细胞壁,而对G-细菌作用不大。 三、溶菌酶的种类 根据来源不同,将溶菌酶分为四类 动物源溶菌酶: 鸡蛋清溶菌酶、 人和哺乳动物溶菌酶 植物源溶菌酶 微生物源溶菌酶 噬菌体源溶菌酶 常见的几种溶菌酶 1、蛋清溶菌酶---保鲜中应用最多 鸡蛋清溶菌酶占蛋清总蛋白的3.4%~3.5%,作为溶菌酶类典型代表,是目前重点研究对象,也是了解最清楚溶菌酶之一。 从鸡蛋清中提取分离的溶菌酶是由18种129个氨基酸残基构成的单一肽链。 它富含碱性氨基酸,有4对二硫键维持酶构型,是一种碱性蛋白质,其N端为赖氨酸,C端为亮氨酸。 四条多肽链组成。 相对分子量14000 等电点为10.8 最适温度为50℃,最适pH值为6~7。 化学性质非常稳定,在pH1.2 ~ 11.3范围内剧烈变化时,结构仍稳定不变。遇热也很稳定,在pH4~7、100℃处理1min不失活,是一种稳定的碱性蛋白质,但在碱性条件下对热稳定性较差。 分解G+细菌,但对G-细菌不起作用 其它鸟类如鹌鹑、珍珠鸡、火鸡等的蛋清中也分离纯化出溶菌酶; 与鸡蛋清溶菌酶活性非常相似,也由129个氨基酸组成,虽排列顺序有所不同,活性部位也不相同,但活性部位的氨基酸排列则大体相同 。 2、人及哺乳动物溶菌酶 人溶菌酶存在于眼泪、唾液、鼻粘液、乳汁等分泌液以及淋巴腺、白血球、肝、肾、淋巴组织中,1ml眼泪中含7mg溶菌酶,1ml乳汁中含0.1~0.5mg。 人溶菌酶由130个氨基酸残基组成,有4个S-S键,分子量为14?600,其溶菌活性比鸡蛋清溶菌酶高2倍。 对于哺乳动物溶菌酶,目前已从牛、猪、猫、兔、猴、马、羊等动物的乳汁中分离出溶菌酶,其化学性质与人溶菌酶相似,但结构尚不清楚,其溶菌活性也远低于人溶菌酶约3?000倍。 曾林(1999)采用琼脂平板法测定家兔初乳溶菌酶含量。结果表明:初乳溶菌酶含量为(7.96±2.01)μg/ml,常乳溶菌酶含量(5.01±1.32)μg/ml。人及哺乳动物溶菌酶的作用机制与鸡蛋清溶菌酶相同。 3、植物溶菌酶 目前已从木瓜、无花果、芜菁、大麦等植物中分
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