生物胺降解酶研究进展及其应用

生物胺是存在于发酵食品和酒精饮料中的潜在胺类危害物。如果人体摄入过量的生物胺,则会引起呼吸困难、呕吐和发烧等过敏反应。生物胺降解酶是通过将生物胺氧化成醛类物质来实现降解生物胺的一类酶。目前发现的具有降解生物胺能力的酶主要包括胺氧化酶、胺脱氢酶和多铜氧化酶。本文详细阐述了这3类主要生物胺降解酶的催化机理、底物特异性、酶学性质、应用特性和它们对生物胺的降解效果,归纳和总结了生物胺降解酶的异源表达和分子改造的研究进展,并对生物胺降解酶在基因挖掘、分子改造和表达等方面的研究趋势进行了展望,以期为研究和开发食品中生物胺的酶法降解策略提供参考。     

融合表达过氧化氢酶提高多铜氧化酶稳定性及降解生物胺能力

多铜氧化酶 (Multicopper oxidase,MCO) 家族中的某些酶可以通过氧化反应降解食品中的胺类危害物生物胺。然而酶在催化时因为持续被氧化可能会影响整个反应过程中MCO的活性及稳定性,使酶的催化效率和降解生物胺的能力下降。文中成功在大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3) 中构建并表达了来源于发酵乳杆菌Lactobacillus fermentum的多铜氧化酶 (MCOF) 与枯草芽孢杆菌过氧化氢酶 (CAT) 的融合酶。8种融合酶对H2O2的耐受性提高了51%–68%,融合酶CAT&MCOF在降解组胺的过程中稳定性比MCOF提高了17.3%。以2,2′-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid),ABTS)为底物时,CAT&MCOF对底物的亲和力 (Km) 提高了1.0倍,催化效率 (kcat/Km) 提高了1.7倍,摩尔比酶活提高了1.2倍,且在酸性 (pH 2.5–4.5) 和中高温 (35–55 ℃) 条件下的稳定性都有不同程度的提高。此外,CAT&MCOF对腐胺、尸胺和组胺的降解率分别为31.7%、36.0%和57.8%,分别比MCOF提高了132.5%,45.7%和38.9%。多铜氧化酶与过氧化氢酶融合表达提高酶催化稳定性和催化效率的策略将为通过酶的分子改造提高其应用特性提供参考。