全 文 ：第 １２卷第 ４期
２０１４年 ７月
生　 物　 加　 工　 过　 程
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｐｒｏｃｅｓｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ􀆰 １２ Ｎｏ􀆰 ４
Ｊｕｌ􀆰 ２０１４
ｄｏｉ：１０􀆰 ３９６９ ／ ｊ􀆰 ｉｓｓｎ􀆰 １６７２－３６７８􀆰 ２０１４􀆰 ０４􀆰 ０１８
收稿日期：２０１３－１０－１４
基金项目：国家自然科学基金（８１２０２４９３）
作者简介：王春丽（１９７１—），女，黑龙江哈尔滨人，副教授，研究方向：天然抗氧化剂，Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｗａｎｇｃｈｕｎｌｉ＠ ｅｃｕｓｔ􀆰 ｅｄｕ􀆰 ｃｎ
酪氨酸酶的研究进展
王春丽，柳　 伟
（１􀆰 华东理工大学 药学院，上海 ２００２３７； ２􀆰 上海市新药设计重点实验室，上海 ２００２３７）
摘　 要：酪氨酸酶（ＥＣ １􀆰 １４􀆰 １８􀆰 １，ｔｙｒｏｓｉｎａｓｅ）是一种含铜需氧酶，广泛存在于微生物、动植物及人体中，具有多种特
征性催化活性和生理功能，受到国内外诸多学者的广泛关注。 结合近年来国内外的研究成果，对酪氨酸酶的机制、
制备、应用等研究现状进行了综述与展望。
关键词：酪氨酸酶；应用；机制；进展
中图分类号：Ｑ８１４􀆰 ９　 　 　 　 文献标志码：Ａ　 　 　 　 文章编号：１６７２－３６７８（２０１４）０４－００９４－０７
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｔｙｒｏｓｉｎａｓｅ
ＷＡＮＧ Ｃｈｕｎｌｉ，ＬＩＵ Ｗｅｉ
（１􀆰 Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｙ，Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２３７，Ｃｈｉｎａ；
２􀆰 Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｎｅｗ Ｄｒｕｇ Ｄｅｓｉｇｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２３７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｙｒｏｓｉｎａｓｅ（ＥＣ １􀆰 １４􀆰 １８􀆰 １） ｗａｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ａｅｒｏｂｉｃ ｅｎｚｙｍｅ ｗｉｔｈ ｃｏｐｐｅｒ， ａｎｄ ａｌｓｏ ｋｎｏｗｎ ａｓ
ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌ ｏｘｉｄａｓｅ， ｉｔ ｗａｓ ｗｉｄｅｌｙ ｅｘｉｓｔｅｄ ｉｎ ｍｉｃｒｏｂｅｓ， ｐｌａｎｔｓ ａｎｄ ａｎｉｍａｌｓ． Ｉｔ ｈａｄ ａ ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｃａｔａｌｙｔｉｃ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ， ａｎｄ ｈａｄ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎｓ． Ｉｎ ｔｈｉｓ
ｐａｐｅｒ， ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ， ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ
ｓｕｃｈ ａｓ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ， ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｙｒｏｓｉｎａｓｅ ｗａｓ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ａｎｄ ｉｔｓ ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ ｗａｓ
ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｙｒｏｓｉｎａｓｅ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｐｒｏｇｒｅｓｓ
　 　 酪氨酸酶（ＥＣ １􀆰 １４􀆰 １８􀆰 １，ｔｙｒｏｓｉｎａｓｅ，ＴＹＲ）又
称多酚氧化酶、儿茶酚氧化酶、陈干酪酵素等，是 １
种结构复杂的含多亚基的含铜氧化还原酶，广泛
存在于微生物、动植物和人体中［１］ 。 酪氨酸酶具
有多种生物学功能，近年来对其在医药、美容、食
品和环保等领域的应用，引起了国内外的广泛关
注。 笔者结合近年来国内外有关酪氨酸酶的研究
成果，对酪氨酸酶的作用机制、提取制备以及应用
等方面进行综述，以期为有关产品的研发以及其
深入应用提供参考。
１　 酪氨酸酶的作用机制
酪氨酸酶活性中心呈现出双核铜中心结构（图
１），由 ２个铜离子位点组成，与蛋白质中的组氨酸
残基结合，并且由 １ 个内源桥基将 ２ 个铜离子联系
起来。 当酪氨酸等物质和酶过渡络合时，主要是羟
基和酶的活性中心上的原子键合发生作用［２］。 在
黑色素的催化反应过程中，将其分为氧化态（Ｅｏｘｙ）、
还原态（Ｅｍｅｔ）和脱氧态（Ｅｄｅｏｘｙ）３ 种形式［３］，区别在
于双核铜离子活性中心的结构不同。
图 １　 酪氨酸酶活性中心的双核铜中心结构
Ｆｉｇ􀆰 １　 Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｔｉｖｅ ｃｅｎｔｅｒ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ
Ｃｕ ｏｆ ｔｙｒｏｓｉｎａｓｅ
酪氨酸酶（菌类）催化反应具有单酚酶和双酚
酶活性，能催化氧化单酚和双酚成为苯醌（图 ２）。
在单酚酶循环中， Ｅｏｘｙ 与单酚反应生成苯醌和
Ｅｄｅｏｘｙ，后者与 Ｏ２结合，最终又重新生成 Ｅｏｘｙ。 在双
酚酶循环中，Ｅｏｘｙ与双酚反应生成苯醌和 Ｅｍｅｔ，后者
将另一种双酚转化为苯醌，其自身转化为 Ｅｄｅｏｘｙ形
态，双酚是 Ｅｄｅｏｘｙ形成的必要因素。
ＴＹＲ—酪氨酸酶；ＴＲＰ １—酪氨酸酶相关蛋白 １；ＴＲＰ ２—酪氨酸酶相关蛋白 ２；ＤＨＩ—５，６ 二羟基吲哚；ＤＨＩＣＡ—５，６ 二羟基吲哚 ２ 羧酸
图 ３　 酪氨酸酶催化黑色素的生物合成过程
Ｆｉｇ􀆰 ３　 Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｍｅｌａｎｉｎ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｃａｔａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｔｙｒｏｓｉｎａｓｅ
酪氨酸酶的单酚酶活性表现出特异的时滞，直
到 Ｅｏｘｙ提供足够的双酚。 时滞长短受酶的来源、单
酚酶浓度等影响，浓度增大，时滞缩短，但不可完全
消除，而双酚可以完全消除时滞［４］。
ＥｏｘｙＤ—双酚酶 Ｅｏｘｙ复合物；ＥｏｘｙＭ—单酚酶 Ｅｏｘｙ复合物；
ＥｍｅｔＤ—双酚酶 Ｅｍｅｔ复合物；ＥｍｅｔＭ—单酚酶 Ｅｍｅｔ复合物
图 ２　 酪氨酸酶的反应机制
Ｆｉｇ􀆰 ２　 Ｒｅａｃｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｔｙｒｏｓｉｎａｓｅ
酪氨酸酶催化酪氨酸氧化成多巴，多巴氧化形
成多巴醌反应，控制黑色素细胞的活性，是黑色素
合成的关键酶（图 ３）。 酪氨酸酶抑制剂的浓度增
５９　 第 ４期 王春丽等：酪氨酸酶的研究进展
大，酶活力受到抑制而使得催化效率降低。 根据抑
制机制的不同，将酪氨酸酶抑制剂一般分为竞争
型、非竞争型、反竞争型和混合型［５］。
２　 酪氨酸酶的制备及其活性研究
迄今为止，成功分离出酪氨酸酶的生物主要有
真菌（包括霉菌、食用伞菌、酵母菌等）、细菌、裸子
植物、被子植物，昆虫，脊索动物类，哺乳动物（包括
人） ［６］。 但从植物中提取制备酪氨酸酶的报道较
少，实验中以食用菌与水果为主要酶源，常见原料
包括蘑菇、马铃薯和苹果等。 实验中所用的酪氨酸
酶纯酶大多为国外进口，价格昂贵且不宜大规模
应用。
研究者通常借鉴国内外常用提取酪氨酸酶的
方法，选用国内低价常用原料来制备酶液。 例如王
宁芳［７］以 ｐＨ 为 ７􀆰 ２ 的 Ｎａ２ＨＰＯ４ －ＨＣｌ 缓冲溶液为
体系，通过研磨挤压、过滤、离心分离，提取马铃薯
中的酪氨酸酶，用分光光度计在 ４８０ ｎｍ处测定马铃
薯提取液的吸光度，以吸光度对时间的变化率为反
应速率，建立多巴溶液的转换动力学曲线；发现所
测数据波动小，酪氨酸酶的催化活性稳定性高，准
确度高且效果好，但是多巴价格昂贵。 鲁卫斌等［８］
则以邻苯二酚（儿茶酚）为底物研究自制马铃薯酪
氨酸酶，发现其催化产物的最大吸收波长为 ４１０
ｎｍ，最佳反应条件为 ｐＨ ６􀆰 ８、３０ ℃；并用其处理羊
毛织物，发现酪氨酸残基被催化氧化为多巴醌结
构，且能与含有—ＮＨ２的物质反应，为进一步研究羊
毛改性奠定了基础。 樊倩等［９］以新鲜马铃薯、红富
士苹果、红蛇果、秀珍菇和紫茄子为研究对象，从中
分别提取酪氨酸酶并测定其酶活力，发现紫茄子
的酪氨酸酶活力最为理想，并选择邻苯二酚作为
紫茄子酪氨酸酶底物；而后研究了有机合成、无机
盐和天然提取物 ３ 大类抑制剂对酪氨酸酶的催化
影响，发现有机合成化合物效果最佳。 Ｆａｒｉｄｉ
等［１０］从产自伊朗北部的花生中提取酪氨酸酶。 花
生以液态氮为体系，随后通过（ＮＨ４） ２ＳＯ４沉淀和透
析。 电泳显示存在 ２ 个可能的同工酶。 酶活性在
纯化的不同阶段中进行测定，也测量一些具有重
要物理性质的酶。 结果表明，花生酪氨酸酶的最
佳 ｐＨ为 ５􀆰 ２、最适温度为 ４０ ℃。 动力学研究也确
定了米氏常数 Ｋｍ ＝ ２５７􀆰 ５ ｍｍｏｌ，最大反应速度 Ｖｍａｘ
＝ ０􀆰 ００４ ２１ ｍｍｏｌ ／ ｍｉｎ。
目前，已从各种微生物中分离出不同特性的酪
氨酸酶，但要用于商业目的，其成本高、效率低、产
量少仍是棘手问题。 随着生物技术的成熟发展，利
用基因工程构建大量高效的酪氨酸酶工程菌已成
为可能。 Ｄｏｌａｓｈｋｉ 等［１１］对土壤细菌产酪氨酸酶进
行分 离 和 鉴 定。 通 过 离 心 分 离， 而 后 经 过
（ＮＨ４） ２ＳＯ４沉淀法和超滤法获得粗酶，除去褐色素
（可能黑色素）后，通过体积排阻色谱进一步分离天
然蛋白质混合物获得纯化酶。 双酚基质 Ｌ 多巴、多
巴胺以及单酚基质 Ｌ 酪氨酸的动力学参数已确定，
即 Ｋｍ为 ４􀆰 ５、１􀆰 ５和 ０􀆰 ０５５ ｍｍｏｌ ／ Ｌ，纯化酶最大活性
条件为 ｐＨ ６􀆰 ８。 王戈林等［１２］在微生物产黑色素的
发酵条件研究中，将嗜麦芽假单胞菌的酪氨酸酶基
因用重组 ＤＮＡ 技术转入大肠杆菌 ＨＢ１０１ 中，获得
了酪氨酸酶基因表达较好的工程菌 ＷＹ８。 何伟
等［１３］采用比较酪氨酸酶的同源保守结构域氨基酸
序列的方法设计引物，从苏云金芽孢杆菌 ４Ｄ１１ 中
通过 ＰＣＲ扩增得到了包含酪氨酸酶基因的 ＤＮＡ 片
段，并在大肠杆菌中获得了表达，验证了该基因产
生的黑色素可在一定程度上保护菌体免受紫外辐
射，为构建产黑色素杀虫基因工程菌提供了有益的
参考。 Ｒｅｎ 等［１４］基于 Ｖ􀆰 ｓｐｉｎｏｓｕｍ 中的酪氨酸酶基
因在大肠杆菌中的成功克隆，建立了 １ 个酪氨酸酶
在大肠杆菌中高效表达的有效模式，并对温度、诱
导物浓度以及不同操作模式下诱导的启动时间进
行了研究，经过 ２８ ｈ的孵化获得大约 ３ ｇ ／ Ｌ 活性的
酪氨酸酶。
３　 酪氨酸酶的应用研究
作为 １ 种重要的生物资源，酪氨酸酶有着广泛
的用途，在生物体内具有多种重要的生理功能，特
别在皮肤美白、抗氧化作用等方面表现尤为突出。
另外，结合固定化［１５］、生物传感器等技术，在有机合
成、环境保护、生物检测等领域，利用酪氨酸酶进行
催化氧化、处理工业废水、检测化合物等方向已经
逐渐成为目前国内外研究的热点。
３􀆰 １　 有机合成方面
酪氨酸酶的氧化反应可广泛用于有机合成领
域，可以利用其选择性羟基化、催化生成活泼中间
体合成新化合物等，合成化学方法难以一步合成的
化学物质或难以实现的化学反应过程。 如 Ｍüｌｌｅｒ
等［１６］报道了在氯仿中由固定化酪氨酸酶催化苯酚
串联羟基化 ／氧化 ／ Ｄｉｅｌｓ Ａｌｄｅｒ 反应生成二环
［２􀆰 ２􀆰 ２］辛烯二酮的一系列合成；徐迪等［１７］发现用
６９ 生　 物　 加　 工　 过　 程　 　 第 １２卷　
固定化酪氨酸酶催化 ４ 取代烷基或烷氧基单酚类
化合物的氧化反应可得到相应的 ４ 取代邻苯醌，这
类邻苯醌能和芳香胺发生迈克尔加成反应，烷基或
烷氧基从醌环 ４位上脱落，继而得到三取代胺的化
合物。 将抗炎药布洛芬引入到单酚的苯环 ４ 位上，
在酪氨酸酶和芳香胺同时存在的条件下，也得到脱
布洛芬的加成取代产物，显示 ４ 羟基布洛芬苯酚酯
可作为布洛芬药物载体；另外，以对苄氧基苯酚、对
苄基苯酚和对苯氧基苯酚为底物，初步探讨了在无
溶剂体系中酪氨酸酶催化与邻氨基苯甲醚的氧化
迈克尔加成反应，并考察了各因素对该反应速率的
影响［１８］；Ｃａｓｅｌｌａ等［１９］研究发现，酪氨酸酶对苯硫基
甲烷（茴香硫醚）具有硫化氧化作用，可以获得高对
映体过剩值的（Ｒ） 亚砜。 这一发现扩大了酪氨酸
酶催化底物的范围，也为生物法生产高光学纯度的
手性化合物开辟了一条新途径；Ｓｔｒａｔｆｏｒｄ 等［２０］发现
４ 氟邻苯二酚在水缓冲液中由酪氨酸酶催化氧化
生成的 ４ 氟 １，２ 苯醌，可通过邻位亲核试剂（水
或儿茶酚类）快速进行替换，并释放氟离子。 ４ 氯
及 ４ 溴邻苯二酚也有类似反应；Ｂｒｏｏｋｓ 等［２１］实现
了蘑菇酪氨酸酶催化生成 １ 个手性乙醇———１ （３，
４ 二羟苯基）乙醇，这是从非手性底物通过酪氨酸
酶产生的第一个手性产品。
３􀆰 ２　 医药美容方面
３􀆰 ２􀆰 １　 国内研究近况
陈景华等［２２］的实验结果表明，０􀆰 ５ ～ ２ ｇ ／ Ｌ 当归
提取物能显著促进细胞增殖（Ｐ＜０􀆰 ０１）；０􀆰 ２５～２ ｇ ／ Ｌ
质量浓度可明显抑制黑素合成 （ Ｐ ＜ ０􀆰 ０５ 或 Ｐ ＜
０􀆰 ０１）；不同浓度提取物均能显著抑制酪氨酸酶，其
中 １、２ ｇ ／ Ｌ试验组抑制作用比熊果苷组（Ｐ＜０􀆰 ０１）
弱，０􀆰 １２５、０􀆰 ２５和 ０􀆰 ５ ｇ ／ Ｌ试验组和熊果苷组相当。
朴香兰等［２３］将连翘用乙醇回流提取，用二氯甲烷、
正丁醇和水萃取其有效成分，并检测出它们均呈浓
度依赖性的抑制酪氨酸酶活性。 通过硅胶色谱柱
法分离成分，利用质谱、核磁共振分析手段鉴定出
酪氨酸酶抑制成分为白桦脂酸，为五环三萜类化合
物，其 ＩＣ５０值为（１３８􀆰 ５±１􀆰 ６） μｍｏｌ ／ Ｌ。 唐建阳等［２４］
研究发现，当质量浓度达到 １０􀆰 ５ μｇ ／ ｍＬ 时，砂仁的
３０％乙醇提取物（体积分数）可使单酚酶的稳定态
酶活力下降 ４０％，迟滞时间延长了 ３􀆰 １２ 倍；对二酚
酶活力的抑制作用也呈现浓度依赖性关系，酶活力
下降 ６０％，ＩＣ５０值为 ６４ μｇ ／ ｍＬ，作用机制为可逆混
合型抑制，抑制常数 Ｋ１和 Ｋ１Ｓ分别为 ４１􀆰 ８５ 和 ９８􀆰 ５１
μｇ ／ ｍＬ。 穆燕等［２５］研究发现，以体积分数为 ２０％乙
醇水溶液为溶剂的白附子粗提物对酪氨酸酶的抑
制作用最强，抑制率可达 ９６􀆰 ３５％；与酪氨酸酶抑制
率可达 ９０􀆰 ７％的恒温水浴振荡提取法相比，超声波
辅助提取法的抑制率达 ９８􀆰 １％。 在此提取条件下
所得的白附子粗提物的 ＩＣ５０值为 ２４􀆰 ６９ μｇ ／ ｍＬ。 孙
培冬等［２６］测定出藤茶中二氢杨梅素对酪氨酸酶单
酚酶的抑制率为 ９５􀆰 ８７％，抑制作用表现为酶催化
反应的迟滞时间延长；二氢杨梅素对二酚酶的抑制
率为 ６９􀆰 ０１％，抑制作用表现为可逆混合型抑制，对
游离酶的抑制常数和对酶 底物络合物的抑制常数
分别为 １５０和 ８３ μｍｏｌ ／ Ｌ。 沈晓佳等［２７］研究发现，
紫娟茶的 ３种提取物对酪氨酸酶单酚酶和二酚酶均
有较好的抑制作用，尤其是含有花青素和茶多酚混
合物的提取物 Ｉ。 严航等［２８］通过添加 ８倍量的体积
分数为 ７０％乙醇提取 ２ ｈ，以进行优化工艺，测定得
出提取 ２次得到的薏苡仁提取物对酪氨酸酶的抑制
率达 ３３􀆰 ３％，ＩＣ５０值为 １􀆰 ４ ｍｇ ／ ｍＬ；Ｌｉｎｅｗｅａｖｅｒ⁃Ｂｕｒｋ
双倒数作图显示，薏苡仁提取物对酪氨酸酶的抑制
作用属于线性混合型抑制。 李红艳等［２９］的筛选结
果显示，红花水提物的酪氨酸酶抑制作用较强，推
测其中 ９种成分可能具有酪氨酸酶抑制作用，选取
验证并确认了羟基红花黄色素 Ａ 对酪氨酸酶的抑
制作用较为明显。
３􀆰 ２􀆰 ２　 国外研究近况
Ｄｕｎｇ等［３０］评估了金银花的花、叶、枝各部分的
乙醇提取物的酚类物质、抗氧化性以及酪氨酸酶的
抑制活性。 实验结果显示，花、叶、枝的酚类物质提
取率分别为 ３０􀆰 ００、１８􀆰 ５７和 ９􀆰 １２ ｍｇ ／ ｇ；抑制酪氨酸
酶活性的 ＩＣ５０值分别为 （ １１􀆰 １６ ± ２􀆰 ６１）、 （ １５􀆰 ８１ ±
３􀆰 ８９）和 （ １７􀆰 １８ ± １􀆰 ７６） μｇ ／ ｍＬ，对照品曲酸为
（３􀆰 ５０±０􀆰 ９４） μｇ ／ ｍＬ。 Ｚｈａｎｇ等［３１］从灵芝的乙醇可
溶性酸性成分 （ ＥＳＡＣｓ） 分离出赤芝酸 Ｆ 甲酯
（ｍｅｔｈｙｌ ｌｕｃｉｄｅｎａｔｅ Ｆ），以邻苯二酚为底物测定酪氨
酸酶的抑制活性，结果显示为非竞争性抑制作用，
Ｌｉｎｅｗｅａｖｅｒ⁃Ｂｕｒｋ 图中 Ｖｍａｘ为 ０􀆰 ４３６ ７ ｍｉｎ
－１， Ｋｍ为
６􀆰 ７６５ ｍｍｏｌ ／ Ｌ，非竞争性抑制常数 （ＫＩ ）为 １９􀆰 ２２
μｍｏｌ ／ Ｌ，同时赤芝酸 Ｆ甲酯显示出高度酪氨酸酶抑
制活性，其 ＩＣ５０值为 ３２􀆰 ２３ μｍｏｌ ／ Ｌ。 Ｋｉｍ 等［３２］从黄
芪中分离出毛蕊异黄酮－７ Ｏ β Ｄ 葡糖苷，检
测出其酪氨酸酶抑制活性的 ＩＣ５０值为 ６８ μｍｏｌ ／ Ｌ，其
降低 Ｍｅｌａｎ Ａ 细胞黑色素含量的 ＩＣ５０值为 ７５􀆰 ７８
μｍｏｌ ／ Ｌ。 Ｄｉｎｇ等［３３］对牡丹根皮提取物（ Ｐｓ １ 到
７９　 第 ４期 王春丽等：酪氨酸酶的研究进展
Ｐｓ ８）的抗氧化性能和抗黑色素生成进行评价，其
中 Ｐｓ ８的清除自由基能力、鏊合离子能力、还原能
力以及抑制脂质过氧化反应较强，可能是因为含有
丰富的黄酮类和酚类；提取物 Ｐｓ １，尤其是提取物
Ｐｓ ６大大抑制了 Ｂ１６细胞酪氨酸酶和多巴氧化酶
的活性，并且通过减少黑素皮质受体 １（ＭＣ１Ｒ）、眼
球相关转录因子（ＭＩＴＦ）、酪氨酸酶、酪氨酸酶相关
蛋白－１（ＴＲＰ １）的表达来减少 Ｂ１６ 细胞中黑色素
的含量。 Ｌｉ等［３４］在银合欢中发现抗氧化剂羽扇豆
醇和酪氨酸酶抑制剂脱镁叶绿酸 ａ 甲酯，二者均显
示出清除 ＤＰＰＨ·的有效活性（维生素 Ｃ 为对照）以
及蘑菇酪氨酸酶的抑制作用（曲酸为对照）。 Ｚｈｅｎｇ
等［３５］在小叶桑的根中发现包括 ａｕｓｔｒａｏｎｅ Ａ 在内的
２２种新化合物，并通过质谱和核磁共振谱确定其结
构，发现在酪氨酸酶活性抑制的测试中，其中氧化
白藜芦醇、桑白皮素 Ｄ、桑根酮 Ｔ 以及桑酮 Ｏ 的酪
氨酸酶抑制作用比曲酸强。 Ｃｈｅｎ 等［３６］的结果表
明，红花黄色素以剂量依赖性方式抑制蘑菇酪氨酸
酶活性，其 ＩＣ５０值约为（１􀆰 ０１±０􀆰 ０３） ｍｇ ／ ｍＬ；动力学
研究显示为竞争性抑制模式，ＫＩ为 ０􀆰 ６０７ ｍｇ ／ ｍＬ；细
胞活力分析表明，１􀆰 ０～４􀆰 ０ ｍｇ ／ ｍＬ 的红花黄色素质
量浓度对 Ｂ１６Ｆ１０ 黑色素瘤细胞并无细胞毒性作
用，使用 ４􀆰 ０ ｍｇ ／ ｍＬ 的红花黄色素可使 Ｂ１６Ｆ１０ 黑
色素瘤细胞的黑素产生降至（８２􀆰 ３±０􀆰 ４）％。
３􀆰 ３　 环境保护方面
酪氨酸酶能够催化氧化单酚化合物， Ｗａｄａ
等［３７］研究表明，其清除水溶液中取代苯酚的速率依
次为邻苯二酚、对甲苯酚、对氯苯酚、苯酚和对甲氧
基苯酚。 酪氨酸酶不仅能除去酚类物质，还能去除
有机胺等多种有机物，最终形成沉淀而易被处理。
因此，可以利用微生物中的酪氨酸酶，用于工厂、医
院等环境工程领域中来以降解处理酚类及胺类
废水［３８］。
随着处理工艺的不断摸索，其反应条件逐渐得
到优化。 Ｉｋｅｈａｔａ等［３９］观察到蘑菇酪氨酸酶去除废
水中酚类化合物最大催化活性的 ｐＨ为 ７，超过最佳
活性 ５０％的 ｐＨ范围为 ５～８。 酪氨酸酶在高温和酸
性条件下不稳定，以 Ｌ 酪氨酸为底物，在 ｐＨ 为 ７
的条件下热钝化酪氨酸酶的活化能为 １􀆰 ８５ ｋＪ ／ ｍｏｌ。
Ｙａｍａｄａ等［４０］发现酪氨酸酶与壳聚糖组合去除人工
废水中酚类化合物的效果较好。 酪氨酸酶催化氧
化苯酚化合物成为醌的衍生物，随后化学吸附到壳
聚糖膜上。 对甲基苯酚而言，决定醌吸附的最佳条
件是 ｐＨ为 ７，温度为 ４５ ℃。 某些烷基取代酚，比如
对甲基苯酚、对乙基苯酚、对丙基苯酚、对丁基苯酚
和对氯苯酚的去除率可达 ９３％。 另外，Ｐａｌｍａ 等［４１］
开发了 １种在搅拌容器中使用纯酪氨酸酶的新型经
济酶法工艺处理酚类污染物，确定了最佳反应条件
（温度 ４５ ℃、ｐＨ ６􀆰 ６、转速 ４００ ｒ ／ ｍｉｎ、初始苯酚质量
浓度 ０􀆰 ０００ １ ｍｏｌ ／ Ｌ和酶质量浓度 ５０ Ｕ ／ ｍＬ）下酪氨
酸酶的氧化效率为 ８８􀆰 １％，初始氧化速率为 １０􀆰 ２
ｍｇ ／ （Ｌ·ｍｉｎ），以及达到反应终点所需时间为
４０ ｍｉｎ。
固定化技术的普及，使得固定化材料具有广大
的发展空间。 将酪氨酸酶固定化到疏水基团修饰
的琼脂珠上，蛋白吸附率和酶活力回收分别达到了
９０％和 ８０％［４２］；而通过酶中的氨基基团固定于阳离
子交换树脂的酪氨酸酶可重复使用，２ ｈ 后苯酚完
全移除并且重复使用 １０ 次之后其活性几乎没有减
弱［３７］；固定于改性的铝硅酸钠（ＮａＡ）和铝硅酸钙
（ＣａＡ）的酪氨酸酶也可使用多次且活性没有丝毫下
降［４３］。 邵健等［４４］将酪氨酸酶固定于海藻酸钠 ／二
氧化硅（ＡＬＧ ／ ＳｉＯ２）凝胶复合物中，发现 ｐＨ 为 ７􀆰 ０
时，固定化酪氨酸酶的比酶活为 １ １２０ Ｕ ／ ｇ，２５ ℃时
以邻苯二酚为底物的 Ｋｍ为 １０􀆰 ６ ｍｍｏｌ ／ Ｌ。 相对于游
离酶和海藻酸钠固定化酶，该杂化凝胶固定酪氨酸
酶具有良好的热稳定性、贮存稳定性及连续使用
性。 Ｂａｙｒａｍｏｇｌｕ等［４５］使用天然生物矿化硅藻开发
了 １个新型酪氨酸酶固定化系统，使得有望替代传
统合成的高分子材料。 Ｘｕ 等［４６］采用实用又经济的
交联法，又称无载体固定化法，获得交联酪氨酸酶
聚集体作为催化剂，有效治理污水中的酚类化合
物。 同时，纳米材料与多酚氧化酶形成的复合物可
有效减少传统酶处理污水的缺点［４７］。
３􀆰 ４　 生物检测方面
生物传感器作为生物检测的 １ 种新兴技术，是
将酶、ＤＮＡ、抗体、细胞等作为分子识别物质固定在
传导器上，将化学变化、热变化等转变成电信号的
分析器件，具有灵敏、专一、微量、快速和准确等特
点，被广泛应用于空间生命科学、食品工业、环境工
程、发酵工程以及医学等领域［４８］。 柳亚玲［４９］探讨
了非导电聚合物固定的酪氨酸酶生物传感器检测
灭菌磷、甲基氯吡硫磷、二嗪磷和碘硫磷 ４种有机磷
农药的效果； Ｗｕ等［５０］利用纳米级石墨烯为基本成
分的酪氨酸酶生物传感器快速检测到双酚 Ａ；Ｙａｎｇ
等［５１］研制了 １种基于壳聚糖 碳包覆镍复合膜的新
８９ 生　 物　 加　 工　 过　 程　 　 第 １２卷　
型酪氨酸酶生物传感器，用于检测儿茶酚，具有快
速、可重复使用以及稳定性好的特点；Ｊｉａｎｇ 等［５２］基
于层层组装技术，创建了固定化毛细管酪氨酸酶反
应器，用于筛选酪氨酸酶抑制剂，并经 １９ 种天然中
药提取物进行筛选验证，发现固定酶能够承受连续
２５次检测，而仅失去 １２％的活性；Ｓｉｇｏｌａｅｖａ 等［５３］也
通过层层组装技术，利用聚二甲基二烯丙基氯化铵
（ＰＤＤＡ） ／酪氨酸酶 ／戊二醛石墨基质生物传感器测
定血液中羧酸酯酶和神经病变靶酯酶的活性，表现
出了良好的再现性；Ｓｉｎｇｈ 等［５４］提出了 １ 种利用表
面等离子体激元共振（ ＳＰＲ）建立的光纤生物传感
器，用于检测水溶液中的酚醛化合物。 通过热蒸发
技术将银膜沉积在光纤芯上以制备传感探头，而后
使用凝胶诱捕技术固定酪氨酸酶。
４　 展　 望
酪氨酸酶具有操作条件温和、反应专一、可重
复使用等特点，被广泛用于食品、美容、医药、环境
等领域。 由于酪氨酸酶在生物体内含量低，目前由
植物来制备酪氨酸的研究未见详细报道，实验室用
作制备酪氨酸酶的原料较为单一（蘑菇、马铃薯、苹
果）。 针对进口纯酶价格昂贵且需求量大的问题，
今后的主要研究任务是提高国内生产酪氨酸酶的
能力，扩展该酶来源物种种类。 同时，应用基因重
组等生物学技术制备优质高效表达酪氨酸酶基因
的工程菌是其制备技术的发展方向，有望提高酪氨
酸酶的产量。
作为国内外皮肤美白产品的重点研究对象，以
天然产物为来源的酪氨酸酶抑制剂，具有广阔的应
用前景，对其增效减毒、美白机制等的研究也将是
重点方向。 另外，随着对酪氨酸酶性质和功能的深
入了解，以固定化技术为代表的酶工程技术的应
用，已经成为开发新型材料的研究热点之一。 随着
化学、生物学、医学等多学科及相关多技术的不断
发展、交叉和融合，将有利于拓展酪氨酸酶的研究
和应用。
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９９　 第 ４期 王春丽等：酪氨酸酶的研究进展
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［５２］ 　 Ｊｉａｎｇ Ｔ Ｆ， Ｌｉａｎｇ Ｔ Ｔ，Ｗａｎｇ Ｙ Ｈ， ｅｔ ａｌ． Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ ｃａｐｉｌｌａｒｙ
ｔｙｒｏｓｉｎａｓｅ ｍｉｃｒｏｒｅａｃｔｏｒ ｆｏｒ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ ｉｎ ｎａｔｕｒａｌ ｅｘｔｒａｃｔｓ
ｂｙ ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ ［ Ｊ］ ． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ ａｎｄ
Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ，２０１３，８４：３６⁃４０．
［５３］ 　 Ｓｉｇｏｌａｅｖａ Ｌ Ｖ，Ｄｕｂａｃｈｅｖａ Ｇ Ｖ，Ｐｏｒｕｓ Ｍ Ｖ，ｅｔ ａｌ．Ａ ｌａｙｅｒ⁃ｂｙ⁃ｌａｙｅｒ
ｔｙｒｏｓｉｎａｓｅ ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ ｆｏｒ ａｓｓａｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｘｙｌｅｓｔｅｒａｓｅ ａｎｄ ｎｅｕｒｏｐａｔｈｙ
ｔａｒｇｅｔ ｅｓｔｅｒａｓｅ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｉｎ ｂｌｏｏｄ［Ｊ］ ．Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｍｅｔｈｏｄｓ，２０１３，５
（１６）：３８７２⁃３８７９．
［５４］ 　 Ｓｉｎｇｈ Ｓ，Ｍｉｓｈｒａ Ｓ Ｋ，Ｇｕｐｔａ Ｂ Ｄ．ＳＰＲ ｂａｓｅｄ ｆｉｂｒｅ ｏｐｔｉｃ ｂｉｏｓｅｎｓｏｒ
ｆｏｒ ｐｈｅｎｏｌｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｕｓｉｎｇ ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｙｒｏｓｉｎａｓｅ ｉｎ
ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅ ｇｅｌ［Ｊ］ ．Ｓｅｎｓｏｒｓ ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ｂ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ，２０１３，
１８６：３８８⁃３９５．
（责任编辑　 周晓薇）
００１ 生　 物　 加　 工　 过　 程　 　 第 １２卷