关键词：溶菌酶；种类；食品；畜牧；医药；应用
溶菌酶(lysozyme,EC3.2.1.17)又称细胞壁质酶(muramid-ase)或N-乙酰胞壁质聚糖水解酶(N-acetylmuramideglycano-hydralase)。最早对溶菌酶的研究起于Nicolle1907年发表的枯草芽孢杆菌中的溶解子,1922年Fleming等发现,在人的唾液、眼泪中存在有能够溶解细胞壁杀死细菌的酶,因而被命名为溶菌酶[1]。此后人们发现溶菌酶广泛地存在于高等动物组织及分泌物、植物及各种微生物中,其中在新鲜的鸡蛋清中含量最高。1937年Abraham和Robinson从卵蛋白中分离出溶菌酶晶体,揭开了研究溶菌酶的历史篇章。1965年,英国的菲利普等用X衍射法对溶菌酶进行研究分析,第一个完全弄清了溶菌酶的立体结构[2]。它广泛存在于鸟类、家禽的蛋清中和哺乳动物的泪液、唾液、血浆、乳汁、胎盘以及体液、组织细胞内,其中在蛋清中含量最丰富(约0.3%)。在一些植物体如卷心菜、萝卜、无花果和微生物体内也存在溶菌酶,只是含量差异较大。
溶菌酶具有抗菌、抗病毒和消炎作用,与抗生素复合应用能增强抗生素疗效。它还是人体内的非特异性免疫因子,可提高机体的免疫力,并且与其他阳离子抗菌肽类
天然防御因子有很好的协同作用[3]。另外,它本身是1种天然蛋白质,能在胃肠道作为营养物质消化、吸收,无毒性,也不在体内残留,是1种安全性很高的食品保鲜剂、营养保健品和药品[4]。溶菌酶常用于各种加工食品和饮料中,集药理、保健和防腐3种功能于一体[5]。
1溶菌酶的种类
1.1动物溶菌酶
鸡蛋白中约含有3.5%的溶菌酶,可分解革兰氏阳性菌,对革兰氏阴性菌不起作用,其分子量为14000。此外,从其他鸟类蛋白、哺乳动物乳汁及体液中也分离到了溶菌酶。
1.2植物溶菌酶
研究人员对116科410种植物进行普查,发现168种植物中含有溶菌酶。其中木
瓜、无花果,大麦等植物中均可分离出溶菌酶,其分子量较大,约为24000～29000,其对溶壁小球菌的溶菌活性不超过鸡蛋白溶菌酶的1/3。
1.3微生物溶菌酶
人们从上世纪60年代发现微生物也产生溶菌酶,按其作用对象可分为两大类,即细菌溶菌酶和真菌溶菌酶。目前微生物产生的溶菌酶大体上分以下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NAM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。④β-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一种溶菌酶。
2溶菌酶的生物学特性
2.1溶菌酶的抗菌作用
作为非特异性免疫的重要成员，溶菌酶在防御外源微生物入侵方面发挥重要的作用，其在动物的免疫细胞和巨噬细胞中含量比较高。后来在反刍动物的皱胃中发现消化型溶菌酶，此类溶菌酶能消化分解细菌，并吸收微生物分解后的组分来作为自身的营养成分。溶菌酶对革兰氏阳性菌、好气性孢子形成的菌、枯草杆菌和耐辐射微球菌均具有良好的分解作用，对大肠杆菌、普通变球菌和副血性弧菌等革兰氏阴性菌也具有溶解作用。细菌的细胞壁由胞壁质组成，胞壁质是由N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖交替组成的多聚物，胞壁酸残基上可以连接多肽，称为肽聚糖。多糖之间以直链形式存在，彼此临近的多糖链之间可以通过肽链部分相互连接，从而形成三维结构。溶菌酶正是通过水解破坏组成细菌细胞壁的肽糖分子的由N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖氨之间的β-（1,4）糖苷键，使细胞因渗透压不平衡引起破裂，从而导致菌体细胞壁溶解而杀死细菌。
2.2溶菌酶的其它生物学功能
溶菌酶能激活宿主的免疫系统，增强肿瘤细胞的免疫源性，从而具有抗肿瘤作用。溶菌酶是一种碱性蛋白质，在体内近于中性的pH环境下带有大量的正电荷，可与带负电荷的病毒蛋白直接作用，和DNA、RNA、脱辅盐基蛋白形成复盐，使侵入体内的病毒失活。在被疱疹病毒感染的Hela细胞培养液中，加入溶菌酶后有抑制细胞变性作用。溶菌酶也可抑制腺病毒生长，可用于带状疱疹、腮腺炎、鸡水痘、肝炎及流感病毒性疾患的治疗。
3溶菌酶在食品工业中的应用
在食品工业中，溶菌酶是无毒的蛋白质，能选择性地使目标微生物细胞壁溶解而
使其失去生理活性，而食品中的其它营养成分几乎不会造成任何损失。因此，它可以安全的替代有害人体健康的化学防腐剂（如苯甲酸及其钠盐等），以达到延长食品货架期的目的，是一种很好的天然防腐剂。目前溶菌酶已作为一种防腐剂，广泛应用于各种乳制品、肉制品、饮料及发酵食品中，欧洲已经用其代替亚硫酸盐作为防腐剂。
3.1溶菌酶在乳制品中的应用
在食品工业中，溶菌酶可以作为婴儿食品的添加剂，主要用于牛乳的“人乳化”（尤其在欧洲）。人乳中含有大量的溶菌酶，而牛乳中则甚少，将溶菌酶添加至牛乳或其乳制品中，可改良牛乳品质,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[6]。在乳粉或鲜乳中添加溶菌酶后，不但可以起到防腐保鲜和延长保存期的作用，而且还有利于婴儿肠道细菌正常化，增强婴儿的免疫力。此外，溶菌酶对牛奶中革兰氏阳性菌、好气性孢子形成菌、枯草杆菌、地衣型芽孢杆菌等作用非常强。由于溶菌酶具有一定的耐高温性能，也适用于超高温瞬间杀菌奶，其方法为在包装前添加或在杀菌前添加。每吨牛奶加入0.05～0.1mg溶菌酶，37℃保温3h，可使牛奶中双歧杆菌的含量与人奶无显著差别，从而保证婴儿肠道内双歧杆菌的良好增殖。在半硬干酪中加入0.001%的溶菌酶，可防止香味物质丁酸的损失，同时能阻止由于厌氧孢子增殖体（如酪梭杆菌）的作用所引起的胀气等[7]。
3.2溶菌酶在肉产品中的应用
溶菌酶可作为冷鲜肉以及香肠、红肠等肉类熟制品的防腐剂。在我们的日常生活中，肉类食品是一类必不可少的食物，为人体提供各种必需氨基酸和矿物质。然而肉类食品容易遭受各种微生物的侵害变质。溶菌酶的开发利用正好可以很好地解决这一问题。顾仁勇等研究发现：0.05％Nisin和0.05％溶菌酶混合液能有效延长猪肉的保鲜期，结合真空包装技术则保鲜效果更好[8]。张德权等选取Nisin、溶菌酶、乳酸钠、茶多酚、壳聚糖等5种天然保鲜剂对冷却羊肉进行保鲜处理，结果发现溶菌酶的保鲜效果优于乳酸钠、茶多酚、壳聚糖[9]。林琳等采用四种防腐剂保鲜红肠。结果表明：当以0.2%的山梨酸钾、4％的乳酸钠、0.04%的溶菌酶和0.05%Nisin复配时效果最好，且对红肠品质基本无影响[10]。
3.3用于水产类制品的保鲜和防腐
溶菌酶本身是一种无毒、无害的蛋白质，且具有一定的保健作用，可以选择性地、有目的地杀灭微生物而不作用于食品中的其它物质，保证食品原有营养成分不受损失。对革兰氏阳性菌中的枯草杆菌、耐辐射微球菌有强力分解作用。对大肠杆菌、普通变形菌和副性微生物有特殊的杀灭作用，是婴儿食品中的抗菌蛋白，是一种必需的