[科普中国]-果胶裂解酶

发现的历史

1960年Albersheim 第一欢从商品酶制剂pectinol R-l0中发现了果胶裂解酶，1962年他从这个商品酶制剂中提纯获得了果胶裂解酶，并研究了果胶裂解酶的性质。以后相继有人用凝胶过滤和离子交换层析等技术从真菌培养物及细菌培养物中分离得到纯的果胶裂解酶。1

分类根据其作用机理以及作用底物的不同，裂解酶可以划分为：

①内切聚半乳糖醛酸裂解酶(EndoPGL，E．c．4．2．2．2)；

②外切聚半乳糖醛酸裂解酶(ExoPGL，E．c．4．2．2．9)；

⑨内切聚甲基半乳糖醛酸裂解酶(EndoPMGL，E．C．4．2．2．10)；

④外切聚甲基半乳糖醛酸裂解酶（ExoP-MGL)。2

来源聚半乳糖醛酸裂解酶(PGLs)可以由多种细菌和一些致病性的真菌产生，内切聚半乳糖醛酸裂解酶比外切聚半乳糖醛酸裂解酶要丰富。可以从腐烂食物中的细菌和真菌中分离到PGLs。据报道，从Colletotrichum lindemutmionum，Bacteroides thetaiotaomicrom 等菌株中可以分离到此种酶。

相比之下关于聚甲基半乳糖醛酸裂解酶(PMGLs)的产品却鲜于报道，仅有少数报道指出我们可以从Aspergillusjaponicus，Penicillium paxilli 等菌株中中分离到此种酶。2

酶活力检测方法检测裂解酶酶活最便利的方法就是以聚半乳糖醛酸为底物，在波长235nm处测定反应混合物吸光值的增加值。PGL和PMGL的消光系数分别是4.6×103和5.5×103M-1cm-1。另外，利用测黏度减少量的方法和 HPLC测量中间产物的方法结合起来可以区分出内切或外切裂解酶。2

物理化学和生物学特性大多数裂解酶的分子量在30～40 kDa之间，最适温度在40～50℃之间，最适pH值在7．5～10．0，等电点在7．0～11．0之间。由Aureobasidium pullulans LV-10 产生的两种PMGLs，L1和L2，最适温度为40℃，最适pH值分别是5．0和7．5。据Singh et al. 报道，来自Bacillus sp. 的一种耐热外切聚半乳糖醛酸酶在pH为11．0，且温度为69℃时具有最高的酶活力，此种酶的作用需要Ca+2的参与。据报道，PGLs的作用必须有Ca+2参与，因此螯合剂例如EDTA是他们的抑制剂，而PMGLs的作用不必要阳离子的参与，但有Ca+2或其他阳离子参与能促进反应进行，并且内切聚甲基半乳糖醛酸裂解酶是唯一的、不需要其他酶的预处理就可以裂解高酯化果胶中的α一1，4一糖苷键的酶。2

生物果胶酶在工业生产上的应用果汁的提取果胶酶在工业中最主要的用途是用于果汁的提取和澄清。果汁中如果存在果胶物质，果汁的黏度就加大并且变得混浊。工业生产就是利用果胶酶和淀粉酶的混合物来澄清果汁，它能使过滤的时间缩短50%。用果胶酶处理香蕉、葡萄和苹果等的果肉，它能够提高果汁的产量。用果胶酶处理果汁时，其用量对澄清效果有很大影响。果胶酶用量低时，果胶分解不完全，澄清效果差；用量过高，酶蛋白又会使果汁产生浑浊。所以果胶酶的用量有一个最适范围。据王鸿飞等报道，在猕猴桃果汁中的用量为0．09～0．17 mL/L，而在桑椹果汁中的用量为0．15～0．21mL/L，，果汁中的果胶能基本分解，透光率达到95%以上。在工业生产中还利用向柑橘类水果中注射果胶酶的方法来软化去除橘皮。往贮藏的桃子中注射果胶甲酯酶和钙，结果注射后的桃子的硬度是以前的4倍，这项成果可以应用于腌渍生产过程中。用于防止在发酵和贮藏过程中腌制品过于软化。

果酒的酿造随着生活水平的提高，人们对果酒的消费量也日益增加。果胶酶在果酒生产中的作用也得到了越来越多业界人士的认可。在果酒生产中加入果胶酶能提高果酒产品的色感，具有更好的感官度；可以澄清果酒，使产品更稳定；可以增加果酒的香味，使口感更饱满等。屈慧鸽等研究了果胶酶对红葡萄酒主要成分的影响，结果表明：加入果胶酶可迅速降低汁液的黏度，利于色素的溶出，颜色较深；加入果胶酶的样品比未加果胶酶的样品发酵剧烈、迅速，可降低挥发酸的生成量；可使原酒干浸出物含量和总酚含量增加，提高葡萄酒质量。经岳强等研究发现，在发酵过程中。添加果胶酶可以促进聚合多酚和多品种香气的生成，增加果酒的香味。李敏杰等利用皂土、PVPP(聚乙烯基聚吡咯烷酮)、果胶酶3种澄清剂对菠萝发酵原酒进行初步的澄清实验，并对处理后菠萝酒的透光度、酒度、总酸和残糖进行测定，结果表明，果胶酶是最好的澄清剂，且当果胶酶用量为0．012%时，澄清效果最好。杨辉等例将果胶酶应用于苹果酒生产的榨汁工艺，通过正交实验优化了果胶酶处理果汁的工艺条件，其最佳工艺条件为：pH 4．2，温度50℃，果胶酶用量为250mL/L果汁，作用时间1 h。结果表明，应用果胶酶可提高出汁率20%，澄清度可达到90%以上。2

在其他行业中的应用近年来，在纺织业中，人们把果胶酶和淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶、半纤维素酶联合起来用于去除棉花上的胶状物。此种方法取代了以往用有毒且具有腐蚀性的苏打水的方法，该法更安全，对生态环境更有利。

在饲料生产工业上，由于植物性原料中含有果胶质，它是一种抗营养因子，影响饲料的利用率。饲料中添加果胶酶能有效的降解果胶质，能有效促进营养成分吸收，从而提高饲料的利用率。

造纸工业上，果胶酶可以将果胶或者聚半乳糖醛酸降解，减少纸张漂白过程中阳离子的使用。在热磨机械纸浆过程中，溶解性的胶体物会释放出来阴离子多糖，使用果胶酶可以消除其危害，还可以提高纸浆的质量。

苎麻脱胶工艺上果胶酶的应用也较为广泛，由于麻类植物中含有纤维素、果胶半纤维素等，其中非纤维部分占麻类成分的20-30%，纺织时须去除。化学脱胶法操作条件艰苦，且产生大量废水。利用果胶酶分解麻类的果胶质，减少了环境的污染，且人工操作简单。

此外，随着生物技术的发展，果胶酶在植物韧皮纤维的脱胶、污水处理、咖啡和茶的发酵生产、饲料等领域都将得以应 用。23