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有机磷农药残留问题一直是食品安全中最受关注的问题之一。近年来,植物酯酶抑制法检测有机磷农药被广泛研究和应用。小麦酯酶因为来源广泛,价格便宜成为研究者首选的研究目标,然而从小麦面粉中提取的天然酶活性低,稳定性差,应用范围受到一定限制。本文以从面粉中提取的小麦酯酶为研究对象,根据羧酸酯水解酶家族其他酯酶的同源性,初步预测小麦酯酶活性位点的结构功能,并研究了制备小麦酯酶的一种工艺流程。另外,探讨了不同的酶修饰对小麦酯酶酶学特性、酶活和酶稳定性的影响。这为小麦酯酶的应用提供理论参考价值。 主要研究内容及结论如下: (1)对模板2o7r进行BLAST搜索,利用VectorNTI软件分别对植物羧酸酯酶和三类羧酸酯水解酶的氨基酸一级结构进行比对,得到植物羧酸酯酶序列比对的同源性为77.4%,而三类酯酶一起比对的同源性为47.6%;用ESPript2.2对羧酸酯水解酶家族的羧酸酯酶模板(2o7r)、乙酰胆碱酯酶模板(1acj)和丁酰胆碱酯酶模板(1p0i)二级结构的比对进行探讨,分析了其保守区域氨基酸组成,并初步预测了小麦酯酶的结构功能特点。 (2)通过硫酸铵盐析沉淀和Ultra-1550k超滤浓缩的纯化实验,确定小麦酯酶经过30%-60%硫酸铵分级盐析和超滤浓缩,纯化倍数分别提高了2.78和5.97倍。通过SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳对纯化结果分析,验证了纯化效果,并分析小麦酯酶的分子量大概在30-60kD范围之间。 (3)探究了面粉制备小麦酯酶的过程,1kg面粉最后得到17.92g冻干酶粉,酶活为2.22×106U,最终得率为0.72%,而添加聚乙二醇保护剂进行冻干处理后的小麦酯酶相对酶活在两个月后仍有着近75%,稳定性较好。 (4)研究大分子右旋糖酐、PVP和mPEG对制备的小麦酯酶液酶活,动力学参数的影响,并通过红外技术分析了修饰酶的表征学特征。右旋糖酐修饰酶酶活回收率为67.1%,mPEG修饰酶酶活回收率为87.7%,而PVP修饰酶得到的酶活保持率为130.1%,可以提高近30%酶活。在0.2mol/L的磷酸缓冲液、pH6.38、35℃和底物为乙酸-1-萘酯的条件下,三种修饰酶与底物的亲和能力增强。与纯化酶相比,三种修饰酶对温度和酸碱的敏感性降低,表现出较好的稳定性,而mPEG修饰可以改变酶的最适pH值,使之更趋于碱性环境。 (5)通过DTNB、NBS、PMSF、溴乙酸和DTT对小麦酯酶功能性基团的修饰,分析色氨酸的吲哚基、丝氨酸残基、组氨酸咪唑基可能是小麦酯酶酶活性功能性基团,推测巯基不是酶活性中心的功能性基团。 (6)通过计算酶活保持率,分析Mg2+、Fe2+和Ca2+可以提高小麦酯酶酶活,而Cu2+和Ba2+可以降低酶活,Mn2+、Zn2+和EDTA对小麦酯酶的酶活影响不大。