第二章、 文獻回顧
2.3. 幾丁聚醣水解物
2.3.4. 常見的水解酵素
用來水解幾丁質之酵素稱為幾丁質水解酵素（chitinolytic
enzymes），主要分為兩大類：專一性酵素（specific enzyme）及非專 一性酵素（non-specific enzyme）。專一性酵素為幾丁質酶（chitinase）, 多以膠體幾丁質誘發菌體所產生。常見的幾丁質酶產生菌有
Streptomyces griseus（Aiba, 1994a）、Trichoderma harzianum,
Rhizoctonia solani（del Soglio et al., 1998）、B. licheniformis SK-1, B.
cepacia TU09（Pichyangkura et al., 2002）、Aeromonas hydrophila
H-2330（Sashiwa et al., 2002）、Penicillium aculeatum NRRL 2129
（Binod et al., 2005）、Lecanicillium fungicola（Ramírez-Coutiño et al., 2006）等菌株。而非專一性酵素多為目前市售可利用來降解幾丁聚醣 的商業酵素，如lysozyme（Aiba, 1992; 1994b）、cellulase, α-amylase, proteinase（Zhang et al., 1999）、hemicellulase, lipase, pectinase
（Sukwattanasinitt et al., 2002; Sashiwa et al., 2003）、pepsin, papain,
（Ilankovan et al., 2006）等酵素。
2.3.4.1. 幾丁質酶
最近幾年，能製造chitinase的微生物被認為對真菌和線蟲所 引起的農作物疾病，有很好的生防治作用，在植物中存在的chitinase 通常被認為是抵抗外來病原體的一種自我防禦機制，其chitinase表現 和外界環境刺激有關，如：真菌的入侵、滲透壓的改變、或與成長的 階段有關，如：果實的成熟（鐘, 2004）。
這類的酵素屬於glycosidases（EC 3.2.1.14），用在切斷glycosidic bond，chitinase依其催化功能區（catalytic domain）被歸類於family 18 和19中。若根據其特性以及作用方式的不同則可以分為二大類：一為 endochitinase（EC 3.2.1.14），可以隨機將大分子chitin由中間切開，
成水解成較小片段的chitosan；另一類為exochitinase，可分為兩種：
chitobiosidases（EC 3.2.1.29），兩者可分別從小分子chitin之非還原端 (non-reducing end)水解，釋放出dimer及N-acetyl-glucosaminidases（EC 3.2.1.30）（Patil et al., 2000）。
圖六為幾丁質酶降解幾丁質之水解機制（Aiba, 1994a）。（a）
為去乙醯度90%、（b）為去乙醯度70%、（c）為去乙醯度50%，白 圈所代表的為glucosamine，黑圈代表的為N-acetyl-D- glucosamine，
chitinase 能隨意的從N-acetyl-D- glucosamine端將切除glycosidic bond，而無法從glucosamine的還原端進行水解。
圖六、幾丁質酶作用不同去乙醯度幾丁聚醣之機制。（Aiba, 1994a）
2.3.4.2. 溶菌酶
溶菌酶（EC 3.2.1.17）是醣苷水解酶，分子量為14-15 kDa，等 電點為11。溶菌酶以溶解革蘭氏菌的細胞壁，使其崩壞而產生溶菌作 用。其機制是在於能水解N-乙醯葡萄胺醣與N-乙醯壁酸之間的ß-1.4 醣苷鍵，也因此命名為溶菌酶。
溶菌酶發揮溶菌作用的最適pH值在8.0 - 9.0左右（Davies et al.,
圍內。溶菌酶在pH 1.2～11.3 的廣泛範圍內，都沒有發現溶菌酶活性 有任何改變，因此溶菌酶對酸鹼度的變化不敏感。
目前已證實溶菌酶必須有三至六個N-乙醯葡萄胺醣才具有水解 切點（圖七）（Aiba, 1992）。而以lysozyme 作為水解酵素時，最佳 的水解樣品其去乙醯度為56％，當樣品去乙醯度為11％或97％時均無 法水解（Kurita et al., 2000）。
圖七、溶菌酶水解作用於兩種型態的幾丁聚糖。(●)N-乙醯-D-葡萄胺 醣，(○)D-葡萄胺醣，(E)溶菌酶（Aiba, 1992）
2.3.4.3. 纖維酵素
纖維酵素為一複合酵素，可將不具溶解性的纖維素分解成單糖
（Wood, 1985），於蝸牛的消化液、吃木質部的昆蟲類、微生物等含 有此酵素，而反芻動物則是其腸道內的微生物會產生纖維酵素，故可 分解纖維素。該酵素系統包括三大型式：
（1）內切型纖維素纖維分解酵素（Endo-β-1,4-D-glucanase，E.C.
3.2.1.4）：
內切型纖維素纖維分解酵素又稱為Cx、CMCase、
carboxymethylcellulase、endoglucanase、β-1,4-D-glucanhydrolase、
β-1,4-D-glucan-4-glucanhydrolase，為一種glycoprotein，分子量約為53 kDa～145 kDa。該酵素之可以作用在纖維素內部的非結晶區，以非特 異性的方式打斷纖維素的β-1,4鍵結，減少纖維素聚合度之程度，並得 水解產物葡萄糖、纖維二糖、纖維糊精，也可分解羧甲基化纖維素
（CMC）。
（2）外切型纖維素纖維分解酵素（exo-β-1,4-D-glucanase，E.C.
3.2.1.91）：
外切型纖維素纖維分解酵素又稱C1、avicelase、cellobiohydrolase
、exocellobiohydrolase、cellulose-β-1,4-glucancellobiohydrolase或 Exo-glucanase，也是為一種glycoprotein，分子量約為42 kDa - 65 kDa
（吳, 2005）。該酵素此酵素可分解結晶型纖維素，亦可從纖維素的 非還原端開始降解，每次以纖維二醣為一單位水解成纖維二糖，與內 切酶共同作用時，對分解結晶型纖維素具有良好的效果（程, 2001）。
（3） β-葡萄醣苷酵素（β-1,4-D-glucosidase, E.C. 3.2.1.21.）：
β-葡萄醣苷酵素，亦稱為β-glucosidase、cellobiase或β-1,4-gluco- hydrolase，同樣是一種glycoprotein，分子量約為50 kDa - 410 kDa。此 酵素是針對纖維雙醣或纖維寡醣自非還原端以葡萄糖為一個單位水 解（尤, 2003; 吳, 2005）。此外，該酵素可水解纖維二醣和水溶性
cello-oligosaccharides變成葡萄糖，而減少纖維二醣對Cx酵素或Cl酵素 抑制作用，而β-glucosidase的活性，亦會受產物葡萄糖的抑制。