果膠裂解酶

1960年Albersheim 第一歡從商品酶制劑pectinol R-l0中發(fā)現(xiàn)了果膠裂解酶，1962年他從這個(gè)商品酶制劑中提純獲得了果膠裂解酶，并研究了果膠裂解酶的性質(zhì)。以后相繼有人用凝膠過濾和離子交換層析等技術(shù)從真菌培養(yǎng)物及細(xì)菌培養(yǎng)物中分離得到純的果膠裂解酶。 

根據(jù)其作用機(jī)理以及作用底物的不同，裂解酶可以劃分為：

①內(nèi)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內(nèi)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)。

聚半乳糖醛酸裂解酶(PGLs)可以由多種細(xì)菌和一些致病性的真菌產(chǎn)生，內(nèi)切聚半乳糖醛酸裂解酶比外切聚半乳糖醛酸裂解酶要豐富。可以從腐爛食物中的細(xì)菌和真菌中分離到PGLs。據(jù)報(bào)道，從Colletotrichum lindemutmionum，Bacteroides thetaiotaomicrom 等菌株中可以分離到此種酶。

相比之下關(guān)于聚甲基半乳糖醛酸裂解酶(PMGLs)的產(chǎn)品卻鮮于報(bào)道，僅有少數(shù)報(bào)道指出我們可以從Aspergillusjaponicus，Penicillium paxilli 等菌株中中分離到此種酶。 

檢測裂解酶酶活最便利的方法就是以聚半乳糖醛酸為底物，在波長235nm處測定反應(yīng)混合物吸光值的增加值。PGL和PMGL的消光系數(shù)分別是4.6×103和5.5×103M-1cm-1。另外，利用測黏度減少量的方法和 HPLC測量中間產(chǎn)物的方法結(jié)合起來可以區(qū)分出內(nèi)切或外切裂解酶。 

大多數(shù)裂解酶的分子量在30～40 kDa之間，最適溫度在40～50℃之間，最適pH值在7．5～10．0，等電點(diǎn)在7．0～11．0之間。由Aureobasidium pullulans LV-10 產(chǎn)生的兩種PMGLs，L1和L2，最適溫度為40℃，最適pH值分別是5．0和7．5。據(jù)Singh et al. 報(bào)道，來自Bacillus sp. 的一種耐熱外切聚半乳糖醛酸酶在pH為11．0，且溫度為69℃時(shí)具有最高的酶活力，此種酶的作用需要Ca+2的參與。據(jù)報(bào)道，PGLs的作用必須有Ca+2參與，因此螯合劑例如EDTA是他們的抑制劑，而PMGLs的作用不必要陽離子的參與，但有Ca+2或其他陽離子參與能促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行，并且內(nèi)切聚甲基半乳糖醛酸裂解酶是唯一的、不需要其他酶的預(yù)處理就可以裂解高酯化果膠中的α一1，4一糖苷鍵的酶。 

果膠酶在工業(yè)中最主要的用途是用于果汁的提取和澄清。果汁中如果存在果膠物質(zhì)，果汁的黏度就加大并且變得混濁。工業(yè)生產(chǎn)就是利用果膠酶和淀粉酶的混合物來澄清果汁，它能使過濾的時(shí)間縮短50%。用果膠酶處理香蕉、葡萄和蘋果等的果肉，它能夠提高果汁的產(chǎn)量。用果膠酶處理果汁時(shí)，其用量對澄清效果有很大影響。果膠酶用量低時(shí)，果膠分解不完全，澄清效果差；用量過高，酶蛋白又會使果汁產(chǎn)生渾濁。所以果膠酶的用量有一個(gè)最適范圍。據(jù)王鴻飛等報(bào)道，在獼猴桃果汁中的用量為0．09～0．17 mL/L，而在桑椹果汁中的用量為0．15～0．21mL/L，，果汁中的果膠能基本分解，透光率達(dá)到95%以上。在工業(yè)生產(chǎn)中還利用向柑橘類水果中注射果膠酶的方法來軟化去除橘皮。往貯藏的桃子中注射果膠甲酯酶和鈣，結(jié)果注射后的桃子的硬度是以前的4倍，這項(xiàng)成果可以應(yīng)用于腌漬生產(chǎn)過程中。用于防止在發(fā)酵和貯藏過程中腌制品過于軟化。

隨著生活水平的提高，人們對果酒的消費(fèi)量也日益增加。果膠酶在果酒生產(chǎn)中的作用也得到了越來越多業(yè)界人士的認(rèn)可。在果酒生產(chǎn)中加入果膠酶能提高果酒產(chǎn)品的色感，具有更好的感官度；可以澄清果酒，使產(chǎn)品更穩(wěn)定；可以增加果酒的香味，使口感更飽滿等。屈慧鴿等研究了果膠酶對紅葡萄酒主要成分的影響，結(jié)果表明：加入果膠酶可迅速降低汁液的黏度，利于色素的溶出，顏色較深；加入果膠酶的樣品比未加果膠酶的樣品發(fā)酵劇烈、迅速，可降低揮發(fā)酸的生成量；可使原酒干浸出物含量和總酚含量增加，提高葡萄酒質(zhì)量。經(jīng)岳強(qiáng)等研究發(fā)現(xiàn)，在發(fā)酵過程中。添加果膠酶可以促進(jìn)聚合多酚和多品種香氣的生成，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)、果膠酶3種澄清劑對菠蘿發(fā)酵原酒進(jìn)行初步的澄清實(shí)驗(yàn)，并對處理后菠蘿酒的透光度、酒度、總酸和殘?zhí)沁M(jìn)行測定，結(jié)果表明，果膠酶是最好的澄清劑，且當(dāng)果膠酶用量為0．012%時(shí)，澄清效果最好。楊輝等例將果膠酶應(yīng)用于蘋果酒生產(chǎn)的榨汁工藝，通過正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了果膠酶處理果汁的工藝條件，其最佳工藝條件為：pH 4．2，溫度50℃，果膠酶用量為250mL/L果汁，作用時(shí)間1 h。結(jié)果表明，應(yīng)用果膠酶可提高出汁率20%，澄清度可達(dá)到90%以上。

近年來，在紡織業(yè)中，人們把果膠酶和淀粉酶、脂肪酶、纖維素酶、半纖維素酶聯(lián)合起來用于去除棉花上的膠狀物。此種方法取代了以往用有毒且具有腐蝕性的蘇打水的方法，該法更安全，對生態(tài)環(huán)境更有利。

在飼料生產(chǎn)工業(yè)上，由于植物性原料中含有果膠質(zhì)，它是一種抗?fàn)I養(yǎng)因子，影響飼料的利用率。飼料中添加果膠酶能有效的降解果膠質(zhì)，能有效促進(jìn)營養(yǎng)成分吸收，從而提高飼料的利用率。

造紙工業(yè)上，果膠酶可以將果膠或者聚半乳糖醛酸降解，減少紙張漂白過程中陽離子的使用。在熱磨機(jī)械紙漿過程中，溶解性的膠體物會釋放出來陰離子多糖，使用果膠酶可以消除其危害，還可以提高紙漿的質(zhì)量。

苧麻脫膠工藝上果膠酶的應(yīng)用也較為廣泛，由于麻類植物中含有纖維素、果膠半纖維素等，其中非纖維部分占麻類成分的20-30%，紡織時(shí)須去除。化學(xué)脫膠法操作條件艱苦，且產(chǎn)生大量廢水。利用果膠酶分解麻類的果膠質(zhì)，減少了環(huán)境的污染，且人工操作簡單。