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漆酶(laccase,E.C1.10.3.2)能够催化多种有机底物的单电子氧化,同时将分子氧还原成水。真菌漆酶因其在工业中的应用而得到广泛的开发。近年来,细菌漆酶的作用越来越突出,是因为细菌漆酶能够更好的在社会工业应用方面的几个特点,包括热稳定性好并且能够在碱性条件下氧化底物。与真菌漆酶相比,细菌漆酶发酵时间短、易于遗传操作,在异源系统表达更有优势。
本文将天蓝色链霉菌漆酶(SIAC)基因克隆并在大肠杆菌中异源表达,利用镍柱和分子筛进行纯化,获得纯酶。研究了天蓝色链霉菌漆酶催化乳清分离蛋白(WPI)交联,分别从WPI溶液的性质的变化,对WPI成膜性能和对WPI凝胶性能的影响进行研究。主要研究结果分述如下:
1.天蓝色链霉菌漆酶发酵纯化与催化乳清分离蛋白交联
首先,将天蓝色链霉菌漆酶基因克隆并在大肠杆菌中异源表达。将表达后的酶进行镍柱、分子筛纯化,得到了纯酶。利用酶催化作用,将其应用到WPI溶液中,使得WPI的结构和功能性质发生了变化。SLAC处理后WPI的主要组分α-乳白蛋白和β-乳球蛋白的含量降低并在蛋白胶上端产生了高分子聚合物,通过β-巯基乙醇的加入发现α-乳白蛋白和β-乳球蛋白还有部分聚合物没有被还原,说明这些聚合物大部分都是通过二硫键连接在一起的,还有少部分蛋白聚集体以更牢固的共价键连接,证实了天蓝色链霉菌漆酶催化WPI的作用。粒径分布结果表明,SLAC处理的WPI样品中形成了一些相对分子质量较高的配合物。根据圆二色谱结果,SLAC处理后α-螺旋含量下降,β-折叠和无规则卷含量增加,说明WPI的二级结构发生了一些变化。溶液的黏度增加,表面张力增加。巯基含量降低,羰基含量增加。这个结果和聚丙烯酰胺凝胶电泳的结果相符。另外,蛋白的功能性质发生了一些变化。WPI溶液的起泡性从41%最高提高到47%,乳化性从20.7%最高增加到25.4%。但是泡沫稳定性和乳化稳定性却有所下降。
2.天蓝色链霉菌漆酶催化乳清分离蛋白交联对其成膜性能的影响
天蓝色链霉菌漆酶在无酚酸辅助下催化WPI,通过对WPI在90℃加热30min进行预处理使得WPI变得分散容易受到天蓝色链霉菌漆酶的作用,然后在60℃下加入天蓝色链霉菌漆酶催化反应10min,再在沸水浴中煮10min使反应终止。傅里叶变换红外光谱分析表明,SLAC处理后WPI中酰胺区发生了一些构象变化。对SLAC处理后的WPI膜性质进行了测定,结果表明,WPI膜性能均有改善。膜的拉伸强度增加断裂伸长率降低,对水蒸气、氧和二氧化碳阻隔能力提高。膜颜色是无色透明的,经过酶催化后膜的颜色偏黄、膜的透光性下降、透明性增加,热学性能更加稳定等。扫描电镜可以看出与对照膜相比,SLAC处理后WPI膜的表面更加紧密。本研究表明漆酶能直接催化蛋白质交联,这对提高蛋白质可食膜的性能有一定的意义。
3.天蓝色链霉菌漆酶催化乳清分离蛋白交联对其成胶性能的影响
以天蓝色链霉菌漆酶(SLAC)为催化剂,在60℃条件下,在不同酶活(0-20U)下,对乳清分离蛋白(WPI)溶液(5%w/v,90℃,30min)进行了催化。加入葡萄糖酸内酯形成了质地均匀的凝胶。流变学结果表明,SLAC改性WPI凝胶能提高WPI溶液的表观度并延长凝胶时间。SLAC处理提高了WPI凝胶的硬度,弹性和WPI凝胶的持水能力。冷冻电镜显示松散的凝胶网络(16U)与对照相比(0U)。这表明在凝胶化过程中氨基酸的相互作用,通过离子相互作用导致高的持水率。凝胶干燥过程中,凝胶失水,结构变得疏松。
本文将天蓝色链霉菌漆酶(SIAC)基因克隆并在大肠杆菌中异源表达,利用镍柱和分子筛进行纯化,获得纯酶。研究了天蓝色链霉菌漆酶催化乳清分离蛋白(WPI)交联,分别从WPI溶液的性质的变化,对WPI成膜性能和对WPI凝胶性能的影响进行研究。主要研究结果分述如下:
1.天蓝色链霉菌漆酶发酵纯化与催化乳清分离蛋白交联
首先,将天蓝色链霉菌漆酶基因克隆并在大肠杆菌中异源表达。将表达后的酶进行镍柱、分子筛纯化,得到了纯酶。利用酶催化作用,将其应用到WPI溶液中,使得WPI的结构和功能性质发生了变化。SLAC处理后WPI的主要组分α-乳白蛋白和β-乳球蛋白的含量降低并在蛋白胶上端产生了高分子聚合物,通过β-巯基乙醇的加入发现α-乳白蛋白和β-乳球蛋白还有部分聚合物没有被还原,说明这些聚合物大部分都是通过二硫键连接在一起的,还有少部分蛋白聚集体以更牢固的共价键连接,证实了天蓝色链霉菌漆酶催化WPI的作用。粒径分布结果表明,SLAC处理的WPI样品中形成了一些相对分子质量较高的配合物。根据圆二色谱结果,SLAC处理后α-螺旋含量下降,β-折叠和无规则卷含量增加,说明WPI的二级结构发生了一些变化。溶液的黏度增加,表面张力增加。巯基含量降低,羰基含量增加。这个结果和聚丙烯酰胺凝胶电泳的结果相符。另外,蛋白的功能性质发生了一些变化。WPI溶液的起泡性从41%最高提高到47%,乳化性从20.7%最高增加到25.4%。但是泡沫稳定性和乳化稳定性却有所下降。
2.天蓝色链霉菌漆酶催化乳清分离蛋白交联对其成膜性能的影响
天蓝色链霉菌漆酶在无酚酸辅助下催化WPI,通过对WPI在90℃加热30min进行预处理使得WPI变得分散容易受到天蓝色链霉菌漆酶的作用,然后在60℃下加入天蓝色链霉菌漆酶催化反应10min,再在沸水浴中煮10min使反应终止。傅里叶变换红外光谱分析表明,SLAC处理后WPI中酰胺区发生了一些构象变化。对SLAC处理后的WPI膜性质进行了测定,结果表明,WPI膜性能均有改善。膜的拉伸强度增加断裂伸长率降低,对水蒸气、氧和二氧化碳阻隔能力提高。膜颜色是无色透明的,经过酶催化后膜的颜色偏黄、膜的透光性下降、透明性增加,热学性能更加稳定等。扫描电镜可以看出与对照膜相比,SLAC处理后WPI膜的表面更加紧密。本研究表明漆酶能直接催化蛋白质交联,这对提高蛋白质可食膜的性能有一定的意义。
3.天蓝色链霉菌漆酶催化乳清分离蛋白交联对其成胶性能的影响
以天蓝色链霉菌漆酶(SLAC)为催化剂,在60℃条件下,在不同酶活(0-20U)下,对乳清分离蛋白(WPI)溶液(5%w/v,90℃,30min)进行了催化。加入葡萄糖酸内酯形成了质地均匀的凝胶。流变学结果表明,SLAC改性WPI凝胶能提高WPI溶液的表观度并延长凝胶时间。SLAC处理提高了WPI凝胶的硬度,弹性和WPI凝胶的持水能力。冷冻电镜显示松散的凝胶网络(16U)与对照相比(0U)。这表明在凝胶化过程中氨基酸的相互作用,通过离子相互作用导致高的持水率。凝胶干燥过程中,凝胶失水,结构变得疏松。