全 文 ：香料香精化妆品　2008年12月第 6期
FLAVOUR FRAGRANCE COSMETICS　December , 2008 ,NO.6 综述与专论
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香荚兰内源酶研究进展
作　者
云南省香料研究开发中心 ,云南昆明　650051
…………………………………………………… 任洪涛
摘　要
　　简述了国内外香荚兰中内源酶的研究进展 , 重点介绍了 β-D-葡萄糖苷酶的研究情况 , 并提出了一些新的见解。
关键词
香荚兰　内源酶　β-D-葡萄糖苷酶　研究进展
Research Progress on Endogenous Enzymes in Vanilla
REN Hongtao
(Yunnan Flavo r &Frag rance Research &Development Center , Kunming　650051 , China)
Abstract　This paper introduced the research pro gr ess of endogenous enzymes in Vanilla at home and abroad , with an emphasis
on β-D-gluco sidase in vanilla.Some new opinions w ere put fo rw ard as well.
Key words　vanilla　endogenous enzymes　β-D-g luco sida se　re sear ch pro g ress
收稿日期:2008-06-12
　　香荚兰(Vani lla plani folia Andrews),又名香
子兰 、香草兰 、香果兰 ,系兰科香荚兰属多年生大型
肉质攀援草本植物 ,广泛分布于热带和亚热带地
区 ,是一种优质食用香料植物 。其果荚经生香加工
后有一种沁人心脾的独特香气 ,被广泛用于各种食
品的增香[ 1] 。香气是决定香荚兰品质的重要因素之
一。Klins(1976)等在马达加斯加产的豆荚中鉴定
了 170个挥发成份[ 2] 。这些化学成份的形成机理较
为复杂 ,至今还未被人们所完全了解。但酶作用和
非酶转化对其形成所起的重要作用已得到明确证
实。许多香气组分在鲜荚中是以与糖类结合的香
气前体物形式存在的 , 加工过程中 ,这些香气组分
在内源酶的作用下释放出来。香兰素和其他芳香
化合物的产生(尤其是酯类),是加工过程中由酶系
作用所引起的一系列复杂变化的结果。酶系主要
是多酚氧化酶 、氧化酶 、水解酶 、过氧化物酶 、过氧
化氢酶 ,以及果胶蛋白酶等 。Ranadive 等(1983)认
为 ,1/3的香兰素是在酶促反应阶段进行生物合
成的[ 3] 。
1　香荚兰中的 β-葡萄糖苷酶
β-葡萄糖苷酶属于水解酶类 ,广泛存在于自然
界的许多植物 、动物和微生物中。它的特性是可水
解 β-D-葡萄糖苷键 ,同时释放 β-D-葡萄糖和相应的
配基 。早在 1924年 ,研究人员就发现香荚兰经加工
后所产生的重要成份香兰素在刚采收的青荚中是
以 β-葡萄糖苷的形式存在的。Leong 等(1989)利用
色谱和光谱技术从青豆荚中成功分离和鉴定了香
兰素葡萄糖苷 。随后又发现另外三个成份香兰酸 、
对羟基苯甲酸 、对羟基苯甲醛 ,均是以葡萄糖甙的
形式存在 ,并做了合成工作[ 4-5] 。刚采收的青豆荚中
香兰素葡萄糖苷和 β-D-葡萄糖苷酶是共同存在的 ,
这时候没有水解作用发生 ,所以这些豆子不具备成
品香草的特点[ 6] 。
Arana(1943)认为香兰素(Vani llin)是由其前
体 β-葡萄糖苷香兰素(Glucovani llin)经 β-葡萄糖苷
酶(β-D-gluco sidase)在加工过程中水解而来 ,β-葡萄
糖苷酶是参与该过程的所有酶中最重要的[ 7] 。
Odoux等(2003年)用连续阴离子交换色谱 、疏
水相互作用色谱以及体积排阻色谱对香荚兰豆中的
β-D-葡萄糖苷酶进行纯化 ,发现该酶(分子量为 201
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千道尔顿)是由 4个(分子量为 50千道尔顿)相同大
小的亚基所组成的四聚体。并测得该酶最适宜 pH
值为 6.5 ,最适宜温度为 40 ℃,在pH 值为 7.0时 ,水
解对硝基苯-β-D-葡萄糖苷和香兰素葡萄糖苷的 Km
值分别为 1.1和 20.0 mmol/L ,Vmax值分别为 4.5和
5.0 microkat/mg 。δ-葡萄糖酸内酯和 1-脱氧野尻霉
素对 β-D-葡萄糖苷酶表现出抑制作用[ 8] 。Dignum
(2004)等对香荚兰豆中自然产生的 8种葡萄糖苷进
行了鉴定研究 ,并且分别以人工合成的对硝基苯-β-葡
萄糖苷和自然产生的葡萄糖苷为底物 ,对该酶动力学
进行了研究 。研究表明 , β-葡萄糖苷酶并不具较高的
底物专一性[ 9] 。Odoux 等(2003 、2006年)对 β-D-葡萄
糖苷酶的活性和香兰素葡萄糖苷在香荚兰豆中的分
布进行了研究 ,结果表明 ,香兰素葡萄糖苷的水解可
以通过细胞进行调节。即使大部分的 β-葡萄糖苷酶
活性丧失 ,仍然可以完成对香兰素葡萄糖苷的水解。
β-葡萄糖苷酶的活性水平仅影响香兰素葡萄糖苷水
解反应动力学[ 10-11] 。
2　香荚兰内源酶活性研究
江明等(2000)对不同级别的香荚兰成熟荚果
中三种酶的活性进行了测定。研究表明 ,高等级香
荚兰成熟荚果中 β-葡萄糖苷酶的酶活性高于低等级
香荚兰成熟荚果 。荚果中种子中的酶活性远远高
于果壳。说明香荚兰荚果中的 β-葡萄糖苷酶主要存
在于种子中[ 12] 。江明等(2005)还对不同加工处理
条件下香荚兰荚果中二种酶的活性变化进行了研
究 ,结果表明 ,香荚兰在经过杀青和干燥处理后 ,其
β-葡萄糖苷酶的活性较对照明显升高 ,杀青后过氧
化物酶的活性与对照相比明显降低 ,干燥处理后过
氧化物酶的活性与对照相比明显升高。在实验室
条件下最适宜的杀青条件为 75 ℃、30 s ,干燥条件
为 50 ℃、48 h 及 72 h 。干燥后的最适宜含水量为
30%～ 35%,与传统的加工工艺相似[ 13] 。
3　香荚兰酶促反应研究
Ranadive等(1992)及浦帆等(1998)在未经杀青
处理的成熟香荚兰果荚中添加外源 β-葡萄糖苷酶可
使豆荚中的主要成份香兰素等的含量明显提高 ,证明
β-葡萄糖苷酶在香荚兰的生香过程中起着重要的作
用。因此推测豆荚中的主要成份香兰素 、香兰酸 、对
羟基苯甲醛 、对羟基苯甲酸的形成与内源 β-葡萄糖苷
酶有关[ 14-16] 。同时也证明了酶促生香的可行性 。
酶促反应速度受 pH 值 、温度 、酶浓度 、激活剂 、
抑制剂等多种因素的影响 。Odoux(2000)研究认
为 ,在传统生香过程中 ,香气成分的形成主要依赖
豆荚中内源酶的作用 ,但作用并不完全 。以香兰素
葡萄糖苷为例 ,经过 6个月的陈化过程后香兰素葡
萄糖苷的转化率约为 40%[ 17] 。浦帆等(1998)采用
HPLC 分析监测不同生香阶段和陈化期的香荚兰
豆荚中香兰素等 4个糖苷水解成分的含量变化 。用
β-葡萄糖苷酶处理香荚兰青荚 ,处理后豆荚中香兰
素等 4个糖苷水解成分的含量均远高于对照。并对
酶促反应的关键因素进行条件筛选研究 ,得出结论
为:加酶量为每 g 样品 50 个单位 ,酶促反应时间为
24 h , 酶促反应可在较宽温度范围内进行(10 ～
65 ℃),反应 pH 值以中性为佳[ 15] 。
4　结语
香荚兰中含有的多种香气前体在内源酶的作
用下水解释放出香气 ,已逐渐成为香荚兰香气形成
的共识。通过研究内源酶在香荚兰生长及加工中
的变化 、内源酶的多样性 、内源酶的作用机理等将
会更详细揭示香荚兰香气的形成机理。同时 ,进一
步研究内源酶在香荚兰生长及加工过程中的变化
规律也会为适时采收以及生香加工提供理论依据。
今后应从分子生物学水平对香荚兰中 β-葡萄糖
苷酶基因展开研究 ,这样可以认识其分子本质及表达
情况 ,通过分子生物学技术控制 β-葡萄糖苷酶的活
性 ,使其按照人们的意愿进行表达 。这必将极大促进
香荚兰的研究和生产 ,对香荚兰育种也具有重要
意义。
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[ 6] ～ [ 17] 略(详见网刊上所列)
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