α－乙酰
乳酸脱羧酶主要产于细菌，可以催化α－乙酰乳酸脱羧产生3-羟基丁酮和CO2，降低双乙酰含量，缩短啤酒熟化期，故一直受到啤酒行业的重视，有着广泛的应用前景。
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生产
菌种
表.1能产生α－乙酰乳酸脱羧酶的生物
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微 生 物 |
活性 |
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细菌
真菌
藻类
原生动物 |
原核生物
真核生物
真核生物
真核生物 |
＋
－
－
－ |
|
|
|
|
能产生α－乙酰乳酸脱羧酶的主要菌种：双乙酰乳酸链球菌（
Streptococcus diacetylactis）、产气气杆菌（
Acrobacter aerogenes）、干酪乳杆菌(
Lactobacillus casei)、短芽孢杆菌（
Bacillus brevis）、地衣芽孢杆菌（
Bacillus licheniformis）、肺炎克氏杆菌（
Klebsiella pneumonium）、乙酰短杆菌（
Brevibacterium acetylium）、醋化醋杆菌木质亚种（
Acetobacter aceti subsp .xylinum）、土生克氏杆菌（
Klebsiella terrigena）、乳酸乳杆菌亚种（
Lactobacillus lactis subup Lactis）、肠膜明串珠菌亚种（
Leuconostoc mesenteroides subup cremoris）、乳明串珠菌（
Leuconostoc lactis）、酒明串珠菌（
Leuconostoc oenos）、干酪乳杆菌鼠李糖亚种（
Lactobacillus casei subsp rhamnosus）、枯草芽孢杆菌（
Bacillus subtilis）、嗜热链球菌（
stretococcus thermophilus）等。
催化机理
在啤酒发酵过程中添加α－乙酰乳酸脱羧酶后，可催化α－乙酰乳酸直接转化成3-羟基丁酮，进而转化成2，3-丁二醇，从而不经形成双乙酰的过程，可有效控制啤酒中双乙酰的含量，其反应过程见图1。
图1 α－乙酰乳酸脱羧酶反应机理图
酶学性质
早在1970年Loken和Stormer就从产气气杆菌（Aerobacter aerogenes）中提取并纯化了α-ALDC并开始了酶学性质的研究。
表2 不同菌株来源的ALDC的酶学性质
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来源 |
分子量 |
PI |
最适
pH值 |
最适反
应温度 |
金属离子 |
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产气气杆菌A.aerogenes |
31000/62000 |
4.7 |
6.2/6.4 |
40℃ |
Sn2+ ,Zn2+,Fe2+,Ca2+,
Ba2+, Mn2+,Mg2+ |
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地衣芽孢杆菌B.licheniformis |
31000/62000 |
4.7 |
5--6 |
40℃ |
Zn2+ |
|
乙酰短杆菌B.acetylium |
31000/62000 |
4.4 |
6 |
40℃ |
Cu2+,Fe2+,Mn2+,Zn2+(*) |
|
短芽孢杆菌
B.brevis |
35000/70000 |
7.6 |
6--7 |
40℃ |
Zn2+ |
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双乙酰乳酸链球菌
S.diacetylactis |
31000/62000 |
4.7 |
5--6 |
40℃ |
Zn2+ |
|
干酪乳杆菌
L.casei |
24000/48000 |
4.7 |
5--6 |
40℃ |
Zn2+(*) |
|
肺炎克氏杆菌
K.pneumonium |
31000/62000 |
4.7 |
6--7 |
40℃ |
Zn2+ |
|
乳明串珠菌
Leuconostoc lactis |
49000/98000 |
4.2 |
6 |
60℃ |
活性与金属离子和分支氨基酸无关 |
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乳酸乳球菌
L.lactis |
26500/150000 |
4.5 |
6 |
40℃ |
Mn2+(*),Zn2+(*) |
α-乙酰乳酸脱羧酶的分子生物学研究
20世纪80年代以来，随着α-乙酰乳酸脱羧酶的广阔应用和分子生物学技术的发展，国内外学者开始对α-乙酰乳酸脱羧酶的分子生物学性质进行研究，对α-乙酰乳酸脱羧酶进行了DNA序列分析。Svendsen等人依据短芽孢杆菌ALDC的DNA序列，分析得出短芽孢杆菌ALDC完整260个氨基酸序列，并根据其一级结构推测了二级结构。
1988年Sone等人通过对产气气杆菌的α-乙酰乳酸脱羧酶基因克隆、活性测定等发现了产气气杆菌的ALDC基因定位在BamHI-EcoRI片断上，他们测定了该片断的核苷酸序列，证明该片断含有一个780个核苷酸的完整蛋白编码区，从DNA序列推导出ALDC的260个氨基酸序列。经过大量研究发现，不同来源的α-乙酰乳酸脱羧酶的DNA序列不完全相同，酶学性质也存在差异，但是都含有必须的氨基酸序列组成酶的活性中心，因此ALDC的氨基酸序列又有一定的保守性和同源性。
克隆表达的研究：有许多学者克隆了不同菌株的α-乙酰乳酸脱羧酶基因并进行了不同载体的表达。也有一些学者将外源的α-乙酰乳酸脱羧酶基因引入本身不含α-乙酰乳酸脱羧酶基因的啤酒
酵母中表达，构建了带有α-乙酰乳酸脱羧酶基因的啤酒酵母工程菌用于啤酒酿造。1995年Yamano等构建了醋化醋酸杆菌（Acetobacter aceti）α-乙酰乳酸脱羧酶基因的啤酒酵母工程菌。实验室研究表明工程菌发酵的啤酒中总双乙酰的含量仅为亲株的60%。1996年Onnel等人进行了α-乙酰乳酸脱羧酶基因在啤酒酵母菌中的表达研究，构建了啤酒酵母工程菌，中试规模实验结果证明，该菌产生的α-乙酰乳酸脱羧酶足以降低双乙酰的含量。研究发现，不同来源的α-乙酰乳酸脱羧酶的DNA序列不同，蛋白质组成又有一定的同源性。2001年郭文洁等将枯草芽孢杆菌α-乙酰乳酸脱羧酶基因在啤酒酵母生产菌株中表达，可以将双乙酰的生成量明显降低,缩短了啤酒熟化时间。
α-乙酰乳酸脱羧酶的应用
我国科学家将国产酶和进口酶进行对比试验，对ALDC的使用量、不同的发酵条件以及对啤酒风味的影响等几方面进行了探讨，认为使用国产ALDC同样可以加快双乙酰还原速度，从而缩短啤酒后熟期约30~40%，提高了设备利用率，可提高啤酒产量40%以上，但又不影响啤酒生产的任何工艺、参数。相比之下，较进口ALDC成本明显下降，因此，ALDC国产化前景十分广阔。ClaireDulieu等对啤酒发酵中包埋α-乙酰乳酸脱羧酶的模型进行研究，认为包埋酶与游离酶相比具有节约成本的优势。因为同样数量的酶 (当固定化后 )可以重复使用数次，该模型作为包埋生物催化剂在酿造工业上的应用研究已引起重视。
据国内文献报道，在啤酒发酵中加入α-乙酰乳酸脱羧，每瓶啤酒成本升高0.3分，发酵周期缩短到3~4天，发酵时间减少3天左右，就年产5万吨的啤酒企业而言，每月可多生产500吨，增产大约数百万元，其效益远远超过添加酶的费用。
α-乙酰乳酸脱羧酶除用于啤酒生产外，亦可用于葡萄汁发酵生产葡萄酒时降低双乙酰量。此外还用于
酒精生产，双乙酰在工业酒精生产中也是有害的，特别是在制造无水
乙醇时，用苯共沸法使乙醇脱水，双乙酰会在苯中积累，给苯的回收带来困难，因此也必须设法除去。
随着生物技术的发展，对酶固定化实用将会有更广阔前景，同时分子生物学的应用，对转基因的啤酒酵母稳定性、和酶的产量都会有较大的提高，从而达到工业化生产的要求。
