崔 紅

(遼寧現(xiàn)代服務職業(yè)技術學院，沈陽 110164)

防腐劑是一類能抑制食品微生物生長繁殖，延長保存時間的一類食品添加劑。根據(jù)其來源不同分為天然防腐劑和化學合成防腐劑。目前，我國食品工業(yè)生產(chǎn)過程中以化學合成防腐劑為主，尤其是山梨酸鉀和苯甲酸鈉因其價格低廉、防腐效果好在食品中得到廣泛應用，但在廣泛使用化學合成防腐劑的同時，人們逐漸看到了它對人體的毒副作用。隨著科學技術的不斷發(fā)展，天然防腐劑備受人們關注，目前，我國《食品添加劑使用標準》(GB 2760-2011)允許使用的天然防腐劑有乳酸鏈菌肽、納他霉素、溶菌酶和ε-聚賴氨酸(2014 年新增)，其中溶菌酶是國內外研究較多的一種酶制劑。本文主要就溶菌酶的結構、性質、作用機理、提取方法，以及其在食品中的應用展開論述，以期為研究人員提供參考。

1 溶菌酶的結構及性質

1.1 結構

1922 年，F(xiàn)leming 發(fā)現(xiàn)人的鼻涕、唾液、眼淚具有很強的溶菌活性，由于其具有溶菌作用，故命名為溶菌酶，全稱1，4-β-N-溶菌酶。溶菌酶是一種堿性球蛋白，相對分子量為14 300KD，由18 種、129 個氨基酸殘基構成的單肽鏈蛋白質，分子中有4 個二硫鍵。1965 年Phillips 等人發(fā)現(xiàn)溶菌酶分子近橢圓形，大小為4.5nm ×3.0nm ×3.0nm，其空間結構中α-螺旋占25%，疏水作用在其構像中起到重要作用［1］。自1937年Abraham 與Robinson 從卵蛋白中分離出溶菌酶，迄今為止，人們已經(jīng)先后從植物、動物和微生物體內提取出溶菌酶，并根據(jù)來源將其分為三大類，見表1。

表1 溶菌酶的種類

1.2 性質

溶菌酶是一種化學性質穩(wěn)定的葡萄糖苷酶，在干燥的室溫下可以長時間保存。純溶菌酶是白色(或微黃色)結晶或不定型粉末，味甜、無臭，易溶于水，不溶于丙酮、乙醚等有機溶劑［2］。

溶菌酶是一種無毒蛋白質，等電點為10.7～11.3，最適pH 6～7，最適溫度50℃。在酸性條件下溶菌酶活性很穩(wěn)定，當pH 等于3 時，在100℃的高溫下，溶菌酶能耐受45min;當pH 等于4.5 時，溶菌酶在100℃的高溫下耐受3min 也不會失活，但在中性或堿性條件下，溶菌酶的耐高溫性較差［3］。費國琴［4］利用溶菌酶試劑盒對微生物酶學性質的研究也充分表明了溶菌酶在酸性條件下穩(wěn)定，其對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均有一定的抑制作用，最低抑菌濃度0.005～0.6mg/mL。在應用溶菌酶進行生產(chǎn)時，由于生產(chǎn)環(huán)境環(huán)境和加工工藝等原因，溶菌酶極易失活。王彥等［5］研究發(fā)現(xiàn)，當脲濃度高時，硫酸銨能很好地提高溶菌酶的復性回收率。董曉燕等［6］也發(fā)現(xiàn)，在適宜的鹽酸胍濃度下，利用十六烷基三甲基溴化和β-環(huán)糊精的協(xié)同作用，可以使溶菌酶100%復性。

2 溶菌酶的作用機理及提取方法

2.1 作用機理

微生物溶菌酶是一種的天然防腐劑，能夠有效地抑制微生物的生長，起到保鮮作用。它可以通過其活性中心水解細菌細胞壁肽聚糖上的N-乙酰胞壁酸與N-乙酸葡萄糖胺之間的β-1，4 糖苷鍵，將肽聚糖骨架結構斷裂，使細胞壁受損，從而引起細菌破裂，最終導致細胞溶解，直至死亡［7］。由于革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌細胞壁中肽聚糖含量不同，革蘭氏陽性菌細胞壁90%有肽聚糖組成，故溶菌酶對其作用十分顯著;而革蘭氏陰性菌內壁為肽聚糖結構，外面有一層由脂多糖、磷脂和糖脂形成的外殼，故溶菌酶對其作用較弱。

2.2 提取方法

目前，溶菌酶主要從雞蛋清和蛋殼膜中提取，方法很多，而且各有優(yōu)勢，具體如表2 所示。

表2 溶菌酶的提取方法

3 溶菌酶在食品防腐中的應用

3.1 溶菌酶在肉制品中的應用

鮮肉含有豐富的營養(yǎng)成分，易被微生物腐敗變質，儲存過程中，即使在低溫條件下，也不能徹底殺死微生物或抑制其生長，因而保鮮期較短。溶菌酶本身無毒害作用，還可以延長食品的保質期，因此很多學者對其在肉制品中的保鮮作用做了大量研究。李永富［8］等在研究豬肉保鮮過程中發(fā)現(xiàn)，溶菌酶活力為80 000U/mL 時能夠較好的抑制微生物的生長繁殖，豬肉的色澤保持較好。如果與0.1% (w/v)異VC 鈉和5.0% (w/v)茁酶多糖復合保鮮效果更好，能夠有效抑制微生物生長繁殖。顧仁勇等［9］在研究溶菌酶、Nisin、山梨酸鉀用于冷鮮肉保鮮配比方案中發(fā)現(xiàn)，0.05%的溶菌酶和同濃度的Nisin 混合保鮮豬肉是效果較好，4℃下可保鮮12d，真空包裝可保鮮24d。王永剛等［10］在利用動物源天然保鮮液對羊肉保鮮效果的研究中，跟蹤測定羊肉的相關理化指標和感官指標發(fā)現(xiàn)，最有效的復合保鮮液配方為:2.0g/L 蜂膠、1.0g/L 殼聚糖、0.2g/L 溶菌酶和0.2g/L魚精蛋白。該保鮮液能保鮮羊肉達21d 之久?？祽驯颍?］在對低溫禽肉保鮮作用的研究中發(fā)現(xiàn)，0.05%Nisin、0.05%溶菌酶、1%雙乙酸鈉和2%乳酸鈉的復合保鮮液可將15～20℃禽肉保鮮期延長至20d。

在熟制肉制品中添加一定量的溶菌酶，也可有效延長這些食品的保質期。Athina G 等［8］將溶菌酶與植物抗菌天然成分混合涂在半數(shù)的雞肉上，發(fā)現(xiàn)真空包裝在4℃下可儲存18d。2012 年，馬龍等［11］研究了溶菌酶對燒全雞優(yōu)勢腐敗菌的抑制作用，結果表明，溶菌酶能夠有效抑制該腐敗菌。相關的研究在對臘腸的報道中也可見。綜上我們可以看到，溶菌酶和其他天然防腐劑復合而成的保鮮劑，在鮮肉和熟制肉品的保鮮過程中確實有明顯的效果。

3.2 溶菌酶在乳制品中的應用

溶菌酶作為一種非特異性免疫因子，對腸道中腐敗性微生物有特殊殺滅作用，在牛乳中添加溶菌酶能夠使牛乳具有殺菌和增強雙歧桿菌的的能力。有研究發(fā)現(xiàn)，在牛乳中加入0.05～1mg 溶菌酶，37℃保溫3h，可使牛乳中的雙歧桿菌含量與人乳幾乎無區(qū)別，有平衡嬰幼兒腸道菌群的作用。溶菌酶含量不同時人乳與牛奶之間主要區(qū)別之一，向牛乳中添加溶菌酶可使其更接近母乳，更適合嬰兒食用。目前，日本森將公司已經(jīng)采用蛋清溶菌酶保存嬰兒食用的乳制品。另外，在巴氏殺菌奶中也可用溶菌酶做保鮮劑。

干酪生產(chǎn)過程中，由于酪酸菌作用產(chǎn)生酪酸和氣體，易造成干酪膨脹，添加一定量的溶菌酶，可防止有微生物引起的發(fā)酵。德國早在1995 年發(fā)布的奶酪法規(guī)中就批準，可以使用溶菌酶來阻止奶酪生產(chǎn)中引起的脹氣現(xiàn)象。我國《食品添加劑使用標準》 (GB2760—2011)中也允許在生產(chǎn)奶酪過程中，按照生產(chǎn)需要量添加適量的溶菌酶。其對于低鹽、高發(fā)酵pH 值、儲存溫度較高的奶酪［2］，如瑞士奶酪，能起到良好的防腐效果。

3.3 溶菌酶在水產(chǎn)品中的應用

微生物是引起水產(chǎn)品腐敗變質的主要原因，對水產(chǎn)品的保鮮實質就是抑制其體內酶活性，阻止引起腐敗變質的微生物生長繁殖，延緩腐敗。溶菌酶對水產(chǎn)品的保鮮作用國內外均有報道。2003 年，Hikima［12］通過研究發(fā)現(xiàn)，日本囊對蝦的C 型溶菌酶對多種弧菌及魚類的病原菌都有不同程度的殺菌作用。2010 年，藍蔚青等［13］研究發(fā)現(xiàn)，在4℃條件下，溶菌酶對帶魚具有明顯的保鮮作用。但從報道來看，單一使用溶菌酶對水產(chǎn)品進行保鮮的不多，而將溶菌酶復合生物保鮮劑應用在水產(chǎn)品中的研究較多。如Wang 等［14］利用溶菌酶-EDTA 復合劑有效降低了鱈魚李斯特菌數(shù)量，延長鱈魚保質期。郭良輝等研究表明，溶菌酶、Nisin、山梨酸鉀等幾種復合保鮮劑可延長三角蚌的冷藏時間。2011 年，藍蔚青等［15］研究發(fā)現(xiàn)，溶菌酶與殼聚糖復合生物保鮮劑對帶魚具有保鮮作用。目前，國內外有關溶菌酶復合保鮮劑在水產(chǎn)品中的應用研究已經(jīng)較為成熟，但同時關于溶菌酶的最適作用條件及其純化等問題也有待進一步研究。

3.4 溶菌酶在飲料中的應用

低度酒中常用水楊酸做防腐劑，但其對人體有一定的毒副作用，所以人們考慮用無毒害的天然微生物防腐劑溶菌酶來替代水楊酸。最多的相關報道就是將其添加到清酒中去。清酒含有15%左右的乙醇，由于乙醇本身具有一定的防腐作用，因此，絕大多數(shù)微生物不能在清酒中生存。但有一種叫火落菌的乳酸菌能在清酒中生長繁殖，產(chǎn)酸，從而使酒變質，若向清酒中添加溶菌酶便能有效抑制該菌生長，延長清酒的保質期［6］。倪英等［16］報道，向葡萄酒中加入一定量的溶菌酶，還可大大減少二氧化硫的使用量。我國《食品添加劑使用標準》(GB2760—2011)中指出在發(fā)酵酒中溶菌酶的添加量為0.5g/kg［17］。此外，溶菌酶還可用于pH 6.0～7.5 的飲料和果汁的防腐。

3.5 溶菌酶在水果中的應用

溶菌酶在抑制水果表皮細菌生長、防止水果腐爛、延長水果保鮮期等方面具有重要作用。早在1999 年時，張銀良等利用溶菌酶、氯化鈉、甘氨酸復合保鮮劑等草莓進行保鮮，取得較好效果。吳曉英等在對楊梅的研究中發(fā)現(xiàn)，利用溶菌酶對楊梅進行處理，大大降低了楊梅的爛果率和失重率。目前，溶菌酶在水果中的應用報道較少，尤其是對于易腐爛的漿果類水果的防腐保鮮作用仍有待于進一步研究。

除了上述食品中使用溶菌酶，在醬油、焙烤食品和保健食品中均有關于溶菌酶保鮮作用的報道。如陸正清、范蘊瑩［18，19］等先后報道溶菌酶在醬油釀造中的防腐作用優(yōu)于其他化學防腐劑。對于蛋糕、面包等易腐敗變質的食品，在制作過程中添加一定量的溶菌酶，可以起到較好的防腐效果。

溶菌酶作為一種安全、無毒副作用的天然微生物防腐劑越來越受到食品企業(yè)的關注，但同時很多問題也亟待解決，如溶菌酶分離提取方法的工業(yè)化生產(chǎn)還不成熟，成本較高;溶菌酶與其他食品添加劑的相互協(xié)同保鮮作用優(yōu)化配比等［20］。相信隨著溶菌酶研究的深入和成熟，其在食品中的應用也會越來越廣泛，必將會給人們帶來更安全、更營養(yǎng)的食品。

［1］林翠花，肖素榮，等.溶菌酶結構特點及其應用［J］.濰坊學院學報，2005，5(2):108-110.

［2］郝常明，錢方，等.溶菌酶在乳制品工業(yè)中的應用［J］.中國食品添加劑，2010，3:158-161.

［3］張紅印，吳祖興，等.天然防腐劑及其在食品加工中的應用［J］.冷飲與速凍食品工業(yè)，2001，7(3):20-21.

［4］費國琴，李曉暉，等.微生物溶菌酶酶學性質及抑菌特性研究［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學，2012，9:286-288.

［5］王彥，耿信篤，等.離子交換色譜流動相組成對溶菌酶復性的影響［J］.西北大學學報，2004，27(1):47-51.

［6］馬正智，等.我國溶菌酶的研究與應用進展［J］.中國食品添加劑，2007，3:177-182.

［7］曹濤，劉同軍，等.微生物溶菌酶的研究及應用［J］.中國調味品，2011，3(36):23-25.

［8］趙華.溶菌酶在肉制品保鮮中的應用［J］.肉類研究，2010，7(135):31-35.

［9］顧仁勇，馬美湖，付偉昌，等.溶菌酶、Nisin、山梨酸鉀用于冷卻肉保鮮的配比優(yōu)化［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2003，29(7):45-48.

［10］王永剛.動物源天然保鮮液對羊肉保鮮效果的研究［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工，2009，8(7):41-43.

［11］馬龍，丁李倩，曾衛(wèi)國，等.溶菌酶對燒全雞優(yōu)勢腐敗菌抑菌性能研究［J］.食品科技，2012，1:125-126.

［12］Hikima S，Hikima J，Rojtinnakorn J，et al.Characterization and function of kuruma shrimp lysozyme possessing lytic activity agaist Vibrio species ［J］.Geng，2003，316:187-195.

［13］藍蔚青，謝晶.溶菌酶對帶魚冷藏保鮮效果的影響［J］.湖南農(nóng)業(yè)科學，2010，(17):114-117.

［14］任西營，胡亞芹，胡慶蘭，等.溶菌酶在水產(chǎn)品防腐保鮮中的應用［J］.食品工業(yè)科技，2013，8:390-399.

［15］藍蔚青，謝晶.殼聚糖復合生物保鮮劑對冷藏帶魚保鮮效果的優(yōu)化配比［J］.福建農(nóng)林大學學報，2011，40(3):311-317.

［16］倪瑛，鐘立人.溶菌酶在葡萄酒中的應用［J］.食品研究與開發(fā)，2003，24(6):162-163.

［17］《食品添加劑使用標準》GB2760-2011［S］.

［18］陸正清，劉連成.溶菌酶在醬油釀造中的應用研究［J］.中國釀造，2012，4:132-136.

［19］范蘊瑩.溶菌酶在醬油中的抑菌效果研究［J］.中國食品添加劑，2012，4:117-120.

［20］楊雙春，鄧昊，潘一.微生物食品防腐劑的研究與應用現(xiàn)狀［J］.中國食品添加劑，2013，2:186-189.