【摘 要】
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脉冲电场(Pulsed electric fields,PEF)技术被认为是一种极具创新性及可控性的非热加工技术之一,处理效果优良,加工费用相对较低,具有广阔前景。在杀菌钝酶、食品大分子修饰改性等方面已有相当丰富的研究成果。在酶钝化过程中发现,某些作用条件可以增强酶活性,但更深入的研究则较少。本文进一步研究了脉冲电场技术对生物大分子的修饰作用及生产新型改性果胶,围绕着脉冲电场对果胶酶性质、构象的修
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脉冲电场(Pulsed electric fields,PEF)技术被认为是一种极具创新性及可控性的非热加工技术之一,处理效果优良,加工费用相对较低,具有广阔前景。在杀菌钝酶、食品大分子修饰改性等方面已有相当丰富的研究成果。在酶钝化过程中发现,某些作用条件可以增强酶活性,但更深入的研究则较少。本文进一步研究了脉冲电场技术对生物大分子的修饰作用及生产新型改性果胶,围绕着脉冲电场对果胶酶性质、构象的修饰作用途径,酶活性的促进作用机理,并提出PEF-酶联用降解果胶方法,对其降解产物的结构展开研究,主要结论如下:(1)温和处理条件可以提高果胶酶活性,电场强度为7.5 k V/cm、脉冲数为45次为最佳条件。PEF处理组酶活性在设定温度、p H范围内均高于对照组。酶活性激活的修饰作用可维持12 h。修饰后的果胶酶反应体系的活化能、焓变、熵变、自由能变均下降,酶促水解反应速率加快,热稳定性提高。由酶动力学参数可知最大反应速度上升,米氏常数下降,酶催化效率提高,产物转化效率提高。(2)电场修饰后果胶酶的二、三级结构发生明显变化,当电场强度、脉冲数加大,内源性荧光强度下降,最大吸收峰红移;紫外吸收强度在280 nm附近先降低再升高,吸收峰发生蓝移;荧光淬灭常数、表面疏水特性先增大后降低,表面巯基含量上升,总巯基含量下降;果胶酶平均半径和多分散性系数先减少再增大。从构象的变化推测酶活性提高的原因是,电场极化作用和自由基效应导致果胶酶解折叠化,暴露更多活性位点。(3)随着电场强度、脉冲数加大,自由基在修饰体系中累积;3 m M的抗坏血酸溶液有效清除生成的自由基。果胶酶浓度不影响最适修饰条件,浓度低时效果显著。在温和处理条件下,电场中自由基生成数量较少,电场极化为活性提高的主要原因;在剧烈作用条件下,果胶酶活性降低甚至失活,此时自由基效应起主导作用。(4)通过果胶酶促水解率确定最佳联用降解条件,联用酶解效率更高效;联用降解果胶的分子量、酯化度、粘度、平均粒径显著下降。通过结构表征发现果胶经过PEF-酶联用降解后以较短的线性片段存在。电场修饰果胶酶增强活性,提高果胶的降解率;其次,由电场生成的自由基作用于果胶的中性糖侧链的糖苷键及主链上的基团,进一步降解果胶,提供更多酶作用位点。
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