果膠裂解酶

果膠裂解酶(PL)是果膠酶的一種，它催化果膠分子鏈的消除裂解，在食品加工工業中，提高果汁產量方面有重要意義。

果膠裂解酶(反式消去酶)是通過反式消去作用裂解果膠聚合體的一種果膠酶，裂解酶在C一4位置上斷開糖苷鍵，同時從C一5處消去一個H原子從而產生一個不飽和產物。

基本介紹

• 中文名：果膠裂解酶
• 外文名：Pectate lyase
• 用途：食品酶製劑
• 最適溫度：40～50℃
• 最適pH：7．5～10．0
• 作用底物：果膠

發現的歷史

1960年Albersheim 第一歡從商品酶製劑pectinol R-l0中發現了果膠裂解酶，1962年他從這個商品酶製劑中提純獲得了果膠裂解酶，並研究了果膠裂解酶的性質。以後相繼有人用凝膠過濾和離子交換層析等技術從真菌培養物及細菌培養物中分離得到純的果膠裂解酶。

分類

根據其作用機理以及作用底物的不同，裂解酶可以劃分為：

①內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)。

來源

聚半乳糖醛酸裂解酶(PGLs)可以由多種細菌和一些致病性的真菌產生，內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菌和真菌中分離到PGLs。據報導，從Colletotrichum lindemutmionum，Bacteroides thetaiotaomicrom 等菌株中可以分離到此種酶。

相比之下關於聚甲基半乳糖醛酸裂解酶(PMGLs)的產品卻鮮于報導，僅有少數報導指出我們可以從Aspergillusjaponicus，Penicillium paxilli 等菌株中中分離到此種酶。

酶活力檢測方法

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處測定反應混合物吸光值的增加值。PGL和PMGL的消光係數分別是4.6×10³和5.5×10³M^-1cm^-1。另外，利用測黏度減少量的方法和 HPLC測量中間產物的方法結合起來可以區分出內切或外切裂解酶。

物理化學和生物學特性

大多數裂解酶的分子量在30～40 kDa之間，最適溫度在40～50℃之間，最適pH值在7．5～10．0，等電點在7．0～11．0之間。由Aureobasidium pullulans LV-10 產生的兩種PMGLs，L₁和L₂，最適溫度為40℃，最適pH值分別是5．0和7．5。據Singh et al. 報導，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℃時具有最高的酶活力，此種酶的作用需要Ca+2的參與。據報導，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反應進行，並且內切聚甲基半乳糖醛酸裂解酶是唯一的、不需要其他酶的預處理就可以裂解高酯化果膠中的α一1，4一糖苷鍵的酶。

生物果膠酶在工業生產上的套用

果汁的提取

果膠酶在工業中最主要的用途是用於果汁的提取和澄清。果汁中如果存在果膠物質，果汁的黏度就加大並且變得混濁。工業生產就是利用果膠酶和澱粉酶的混合物來澄清果汁，它能使過濾的時間縮短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量。用果膠酶處理果汁時，其用量對澄清效果有很大影響。果膠酶用量低時，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生渾濁。所以果膠酶的用量有一個最適範圍。據王鴻飛等報導，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，透光率達到95%以上。在工業生產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，結果注射後的桃子的硬度是以前的4倍，這項成果可以套用於醃漬生產過程中。用於防止在發酵和貯藏過程中醃製品過於軟化。

果酒的釀造

隨著生活水平的提高，人們對果酒的消費量也日益增加。果膠酶在果酒生產中的作用也得到了越來越多業界人士的認可。在果酒生產中加入果膠酶能提高果酒產品的色感，具有更好的感官度；可以澄清果酒，使產品更穩定；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，結果表明：加入果膠酶可迅速降低汁液的黏度，利於色素的溶出，顏色較深；加入果膠酶的樣品比未加果膠酶的樣品發酵劇烈、迅速，可降低揮發酸的生成量；可使原酒干浸出物含量和總酚含量增加，提高葡萄酒質量。經岳強等研究發現，在發酵過程中。添加果膠酶可以促進聚合多酚和多品種香氣的生成，增加果酒的香味。李敏傑等利用皂土、PVPP(聚乙烯基聚吡咯烷酮)、果膠酶3種澄清劑對鳳梨發酵原酒進行初步的澄清實驗，並對處理後鳳梨酒的透光度、酒度、總酸和殘糖進行測定，結果表明，果膠酶是最好的澄清劑，且當果膠酶用量為0．012%時，澄清效果最好。楊輝等例將果膠酶套用於蘋果酒生產的榨汁工藝，通過正交實驗最佳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，作用時間1 h。結果表明，套用果膠酶可提高出汁率20%，澄清度可達到90%以上。

在其他行業中的套用

近年來，在紡織業中，人們把果膠酶和澱粉酶、脂肪酶、纖維素酶、半纖維素酶聯合起來用於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，對生態環境更有利。

在飼料生產工業上，由於植物性原料中含有果膠質，它是一種抗營養因子，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，能有效促進營養成分吸收，從而提高飼料的利用率。

造紙工業上，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量。

苧麻脫膠工藝上果膠酶的套用也較為廣泛，由於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%，紡織時須去除。化學脫膠法操作條件艱苦，且產生大量廢水。利用果膠酶分解麻類的果膠質，減少了環境的污染，且人工操作簡單。

此外，隨著生物技術的發展，果膠酶在植物韌皮纖維的脫膠、污水處理、咖啡和茶的發酵生產、飼料等領域都將得以應 用。