大蒜果聚糖水解酶的分离纯化及酶学性质研究

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大蒜(Allium Sativum L.)为百合科葱属多年生草本植物,其鳞茎可食用,风味独特,营养价值和药用价值均较高,被誉为“天然的保健品”。果葡糖浆价格低廉,甜度高、热量低,风味独特,口感适宜,被广泛应用于食品和医药行业。大蒜中贮藏着大量果聚糖,占其干重的75%以上。以大蒜为原料制备果葡糖浆,可利用大蒜本身的果聚糖水解酶分解贮藏的果聚糖,其生产工艺简单,转化率高,产物纯,产量高,在果糖和果葡糖浆的生产上具有巨大的工业应用潜力。目前,我国对大蒜中果聚糖水解酶的研究还相对较少,因此研究大蒜果聚糖水解酶的性质,对于果葡糖浆的生产有着重要的经济价值和现实意义。以大蒜为原料,利用DE-52离子交换层析、Sephadex G-200凝胶层析和Phenyl Sepharose CL-4B疏水作用层析等方法对大蒜中的果聚糖水解酶进行分离纯化,并进行大蒜果聚糖水解酶酶学性质的研究。同时探究大蒜果聚糖粗提物在热力条件下自发分解的条件,以期为黑蒜的加工条件和黑变机制研究提供理论依据。主要研究结果如下:1采用硫酸铵分级沉淀、DE-52离子交换层析、Sephadex G-200凝胶层析和Phenyl Sepharose CL-4B疏水作用层析等方法纯化出较高纯度的果聚糖水解酶,通过SDS-PAGE分析,得到三种同工酶的分子量分别为56.3kDa、47.9kDa和69.0kDa,纯化倍数为17.09倍,回收率为14.98%。2对果聚糖水解酶的酶学性质研究表明,大蒜中果聚糖水解酶的最适温度为50℃,最适pH为5.0,酶在温度80℃以下、pH为5.0-8.0范围内可保持较稳定的酶活。果聚糖水解酶动力学常数Km为1.161mg/m L,Vmax为0.474 mg·h-1·m L-1。金属离子Mn2+、Fe2+和牛血清蛋白、亚硫酸钠、巯基乙醇和抗坏血酸等化学物质能够促进果聚糖水解酶活性,而金属离子Cu2+、Fe3+和醇类、水杨酸、山梨酸和过氧化氢等试剂能够抑制酶活性,金属离子Ca2+、Ba2+、Mg2+、Zn2+,乙二胺四乙酸、明胶和羧甲基纤维素钠等对酶活性并无显著影响。对果聚糖水解酶进行修饰,结果表明果聚糖酶组成氨基酸中含赖氨酸,而谷氨酸、组氨酸、色氨酸、半胱氨酸均为酶活表达的必需基团,精氨酸、丝氨酸、酪氨酸和二硫键并非果聚糖酶活表达的必需基团。3探究了大蒜果聚糖在热力条件下自发分解的条件,结果表明,大蒜果聚糖在热力条件下可自发水解,水解在温度80℃、相对湿度50%以下时无法进行;水解的速度与浓度并无明显联系,但随着水解时间的延长,水解速度呈线性逐渐降低;低温下果聚糖分解由果聚糖酶主导,高温下果聚糖分解由温度主导。
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