优质食品酶的催化机制及在高端配料创制方面的应用基础

优质食品酶是食品生物加工的核心,是食品制造产业的“芯片”。我国食品酶领域的应用基础研究薄弱,70%以上的酶制剂市场被国际公司垄断,优质食品酶长期受制于人,难以支撑目前食品行业提质升级的发展需求。在此背景下,本文聚焦新型食品酶高效筛选和分泌表达的生物学基础,高端高值食品酶的催化机制,食品酶催化性能改造的结构基础,食品酶创制高端配料的内在规律及作用机制等关键科学问题,综述优质食品酶的催化机制及在高端配料创制方面的应用基础,旨在为食品高端配料的酶法创制提供理论和实践指导。

酶制剂对大米面包品质的改良作用研究

该试验以小麦粉和大米粉为主要原料制备大米面包,研究由葡萄糖氧化酶(glucose oxidase, GOD)、α-淀粉酶(α-amylase, AM)和脂肪酶(lipase, LIP)制备的复配酶制剂对大米面包品质的改良作用。以面包的质构特性、比容、高度、感官评分为评价指标,最终得到3种酶以GOD 25 mg/kg、AM 15 mg/kg、LIP 50 mg/kg复配时,大米面包的硬度和咀嚼性分别为88.71 g和93.12 g,与空白组比较分别减少了51.3%和55.2%;大米面包的弹性、比容、高度、感官评分分别为0.92、4.57 (mL/g)、6.02 cm和80分,与空白组比较分别增加了17.9%、27.3%、32.8%和11.1%。复配酶制剂对大米面包具有良好的改良效果。

双酶分步酶解盐津乌骨鸡肉工艺及其氨基酸组成分析

以云南盐津乌骨鸡肉为原料,蛋白水解度为指标,采用响应面分析法优化盐津乌骨鸡肉酶解条件;用氨基酸分析仪及凝胶渗透色谱法检测酶解液的氨基酸组成和多肽分子量分布。结果表明,双酶分步酶解最佳工艺条件为动物蛋白酶酶解时间5 h、酶添加量2.6%、酶解pH值6.5,灭酶后,再加入木瓜蛋白酶酶解3 h、酶添加量2.5%、酶解温度60℃。在该条件下,盐津乌骨鸡肉水解度为(32.62±0.79)%;酶解液中含有17种氨基酸,总游离氨基酸含量可达6.02 mg/mL,且亮氨酸、精氨酸等呈味氨基酸含量较高,其中多肽的相对分子质量主要集中分布在1 kDa以下。该研究结果可为后续盐津乌骨鸡相关新型调味制品的开发提供一定的理论依据。

芽孢杆菌蛋白酶在食品工业中的应用研究进展

芽孢杆菌蛋白酶是一种重要的微生物源蛋白酶,其种类多样、活性显著、研究较为深入,已被广泛应用于食品行业。本文综述了产蛋白酶芽孢杆菌的筛选、高产蛋白酶菌株的选育与工程菌株的构建、蛋白酶发酵条件的优化,分别以植物蛋白和动物蛋白为作用对象介绍了芽孢杆菌蛋白酶在食品行业中的应用情况,并对将来的研究方向和发展趋势进行了展望,旨在为芽孢杆菌蛋白酶的深入研究和应用提供参考。

热处理方式对大豆脂肪氧合酶活力和构象的影响

通过十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)、圆二色谱、表面疏水性、荧光光谱以及分子对接等方法,研究不同热处理方式对大豆脂肪氧合酶(LOX)活力和构象的影响。结果表明:高温短时热处理可以显著降低LOX活力,其中120℃80 s+140℃15 s和100℃10 min热处理后,LOX活力分别降低了67.47%和60.53%。SDS-PAGE电泳结果显示高温热处理后LOX蛋白条带的分子质量并未发生明显变化,而条带强度减弱;热处理迫使LOX蛋白的α-螺旋和β-折叠相对含量降低,表面疏水性和内源性荧光强度增强,说明其二级结构和三级结构发生变化,LOX活力降低;通过分子对接模拟预测LOX活性中心非血红色铁周围的微环境,其在热处理过程中发生改变。推断高温热处理是通过破坏维持酶蛋白结构稳定的非共价相互作用力,促使LOX活性丧失,其中高温短时升温钝化LOX活性是较为合适的热处理方式。试验结果为大豆产品加工中LOX活性控制提供了数据参考。

微生物阿魏酸酯酶及其在食品中的应用研究进展

阿魏酸酯酶(feruloyl esterases,FAEs)是羧酸酯酶的一个亚类,可特异性催化羟基肉桂酸和植物细胞壁多糖之间的酯键水解释放羟基肉桂酸,在食品行业中被广泛应用。该文对来源于微生物的FAEs的结构、分类、催化机理及分子改造等研究进展进行梳理,并对其在面团发酵、酒类酿造、膳食纤维补充剂、茶叶、食品添加剂中的应用及前景进行讨论和展望,以期为阿魏酸酯酶的应用提供参考。

长双歧杆菌蔗糖磷酸化酶的异源表达及其酶学性质

为挖掘来源于长双歧杆菌的蔗糖磷酸化酶(Bifidobacterium longum sucrose phosphorylase,BloSPase)合成2⁃O⁃α⁃D⁃吡喃葡糖基⁃L⁃抗坏血酸(2⁃O⁃α⁃D⁃glucopyranosyl⁃L⁃ascorbic acid,AA⁃2G)的潜力,该研究将BloSPase基因在大肠杆菌中异源表达,以BloSPase的水解酶活力为指标,通过单因素试验和响应面法对其表达条件进行优化;并通过镍柱纯化后对其转糖基化活力进行研究。结果表明,BloSPase的最佳表达条件为诱导时间10 h、异丙基⁃β⁃D⁃硫代半乳糖苷(isopropylthio⁃β⁃D⁃galactoside,IPTG)浓度0.47 mmol/L、诱导温度23℃。在该条件下,水解酶活力可达到(730.35±0.58)U/mL,比酶活达到(95.22±2.45)U/mg。酶学性质研究显示,BloSPase转糖基化活力的最适反应温度为50℃,最适反应pH值为5.2,在40、50℃时表现出较强的热稳定性。其动力学参数Km值为(266.80±23.76)mmol/L,Vmax值为(0.2350±0.0099)mmol/(L·min)。

源于细菌Dyella caseinilytica的新型N-糖酰胺酶的特性及其功能分析

N-糖酰胺酶(N-glycosidase,PNGase)是一种糖苷水解酶,主要功能为释放糖肽或糖蛋白上的N-糖链,在食品、生物医药等领域中具有重要的应用价值。目前,商业化的PNGase在使用过程中具有一定的局限性,因此,开发性能优良的新型PNGase具有研究意义。该研究在细菌Dyella caseinilytica中利用编码PNGase的基因,通过在大肠杆菌中进行重组表达,成功获得一种新型PNGase,命名为PNGase Dc,该酶分子质量为63.01 kDa。之后对其酶学特性、功能和应用潜力进行分析。酶学特性结果表明,PNGase Dc的最适pH和温度分别为2.0和37℃,酶促反应无金属离子依赖性;此外,该酶稳定性优良,在4℃下保存45 d仍能维持最高活性;分子对接结果表明,PNGase Dc与底物N′N-二乙酰壳二糖的相互作用力以氢键和范德华力为主;定点突变证明,Asp102和Glu236是影响重组PNGase Dc活性的关键氨基酸;PNGase Dc对标准糖蛋白辣根过氧化物酶和牛乳铁蛋白均具有良好的去糖基化效果;最后,以拟南芥和小鼠血浆作为底物评估PNGase Dc应用潜力,证实PNGase Dc在动植物源糖蛋白的研究中具有一定的应用潜力。综上所述,该研究为动植物源糖蛋白的研究提供了一个新的工具酶PNGase Dc,并为该酶的开发利用奠定理论基础。

γ-谷氨酰转肽酶的催化特性及其在食品领域应用研究进展

γ-谷氨酰转肽酶广泛存在于生物体中,可以专一性催化γ-谷氨酰基的转移反应,参与生物体内谷胱甘肽代谢和γ-谷氨酰基循环等生理过程。随着食品酶学、合成生物学技术的发展,γ-谷氨酰转肽酶在生物催化领域的应用也日渐受到重视。基于其水解和转肽催化活性,γ-谷氨酰转肽酶可被应用于茶氨酸等多种γ-谷氨酰化合物的生物催化合成。利用酶工程手段进一步优化γ-谷氨酰转肽酶的催化特性,提高目标产物产率,使得γ-谷氨酰转肽酶在食品功能因子的绿色生物制造领域具有较好的应用前景。文章综述了γ-谷氨酰转肽酶的分子结构、催化机制及其在食品工业中的应用现状,并重点关注γ-谷氨酰转肽酶的分子改造及其在催化合成L-茶氨酸领域的应用,以期为γ-谷氨酰转肽酶在食品领域的研究及应用提供参考。

漆酶在食品分子修饰和食品胶体体系中的应用

近年来,改善食品分子的功能和营养特性一直是研究的热点。食品分子的酶促修饰可用于增强其在食品中的功能性质。漆酶可催化蛋白质、多糖和多酚的氧化,在食品分子以及食品胶体的构建中具有巨大的应用潜力。文章总结了漆酶的结构、来源、对食品分子修饰的催化机制及其在食品胶体体系中的应用。研究发现漆酶分两步催化食品分子的氧化:第一步涉及产生自由基或醌的酶促反应;第二步涉及自由基或醌与其他分子的非酶促反应。漆酶在整个过程中主要起着引发反应的作用。由漆酶诱导的食品分子交联有助于改善食品分子的性质和功能,从而增加食品分子的功能性质、扩展用途,以及改善食品胶体体系(如乳液、纳米颗粒和微凝胶)的形成和稳定性,从而增强它们封装、保护和递送生物活性化合物的潜力。

带电短肽T_(7)+、T_(6)-对α-淀粉酶活性和构象的影响

利用带不同电荷的短肽T_(7)+、T_(6)-,探讨正电荷短肽T_(7)+和负电荷短肽T_(6)-对α-淀粉酶的活性和构象的影响。将短肽加入α-淀粉酶体系后,测定其相对酶活、米氏常数(Km)、活化能、Zeta电位等指标。为了更清晰地观察不同带电量的短肽对α-淀粉酶构象的影响,通过紫外吸收光谱、荧光光谱、同步荧光光谱、圆二色光谱进一步考察α-淀粉酶构象的变化。结果表明,将带电短肽加入α-淀粉酶的酶促反应中,正电荷短肽T7+抑制α-淀粉酶酶活,当短肽质量浓度为10^(-7)g/mL时,α-淀粉酶相对酶活降低2.40%,同时也使α-淀粉酶与可溶性淀粉的亲和力降低,活化能升高,Zeta电位增加。负电荷短肽T_(6)-促进α-淀粉酶酶活,当短肽质量浓度为10^(-7)g/mL时,α-淀粉酶相对酶活升高1.40%,同时也使α-淀粉酶与可溶性淀粉的亲和力升高,活化能降低,Zeta电位增加。光谱分析表明,不同带电短肽使α-淀粉酶的紫外-可见吸收光谱、荧光光谱以及二级结构发生不同程度的改变。这表明不同带电短肽可以发挥与电场相似的作用,即电场在作用于蛋白质时,产生的电场力促使蛋白质构象发生改变,人工设计合成短肽所带的表面电荷影响酶表面电荷的分布,进而导致酶的活性和构象发生改变。

复合酶酶解法制备中华草龟皮胶原蛋白肽的工艺优化

该研究探讨了不同种类蛋白酶对中华草龟皮胶原蛋白酶解液的水解度和DPPH自由基清除率的影响,并进一步研究了复合蛋白酶对胶原蛋白的酶解效果。此外,通过正交试验优化了复合酶酶解条件。结果表明,由胰蛋白酶和碱性蛋白酶按1∶1组成的复合酶对龟皮胶原蛋白进行酶解,可显著提高酶解液的水解度和DPPH自由基的清除率(P<0.05);优化的复合酶酶解工艺为复合酶添加量5000 U/g、酶解pH值7.5、酶解温度50℃、酶解时间3 h,在该酶解工艺条件下,水解度达(51.19±2.45)%,DPPH自由基清除率达(51.78±2.21)%。影响复合酶酶解效果的主次顺序为酶添加量>酶解pH值>酶解时间>酶解温度。

混料设计优化酶法制备中长链甘三酯复合酶配比

以癸酸插入率为指标,采用混料设计对酶法合成中长链甘三酯(MLCT)的3种Sn-1,3位特异性脂肪酶(Lipozyme RM IM、Lipozyme TL IM和NS40086)配比进行优化,并对MLCT产物的脂肪酸组成及复合酶的稳定性进行分析。结果表明:3种酶对MLCT产物癸酸插入率的影响依次为NS40086>Lipozyme RM IM>Lipozyme TL IM,Lipozyme RM IM、Lipozyme TL IM和NS40086的最佳质量比为0.323∶0.122∶0.555,在此条件下MLCT产物的癸酸插入率为46.87%±0.24%,Sn-2位油酸含量为73.13%,Sn-1,3位癸酸含量为62.60%,制得的复合酶具有良好的稳定性。

重组磷脂酶D Sp-TLI146的发掘及其在DHA磷脂酰单甘油酯的合成中的应用

从链霉菌中克隆一个磷脂酶D(phospholipase D,PLD)的编码基因Sp-TLI146,并将其在大肠杆菌BL21(DE3)中进行异源表达。利用镍离子亲和层析后得到纯酶并对其酶学性质进行研究。酶学性质研究显示,重组PLD的最适温度为65℃,在50~65℃时,其相对酶活力仍高于60%;最适pH值为6.0的磷酸-磷酸钠缓冲液,在pH4.0~8.0的相对酶活力高于70%。以鱿鱼卵为来源,使用有机溶剂浸提法提取DHA磷脂酰胆碱(docosahexaenoic acid phosphatidylcholine,DHAPC)并对其进行纯化,在重组PLD Sp-TLI146的催化作用下,与不同的甘油酯反应合成DHA磷脂酰单甘油酯,在最适条件下,反应4 h转化率可达90%以上。

壳聚糖酶的结构特征及其应用

随着酶学研究和微生物学的发展,壳聚糖酶已从多种菌株筛选、分离和鉴定出来,通过基因工程和蛋白质工程的方法进行系统的酶学性质表征,可获得一系列高活性的壳聚糖酶。文章系统总结和归纳壳聚糖酶的研究进展状况,介绍壳聚糖酶的微生物来源、分类、酶学性质、三维结构和催化机制及其应用研究,指出其在科学研究上的瓶颈并提出展望。

适冷β-半乳糖苷酶及其在食品工业中的应用

β-半乳糖苷酶,又称乳糖酶,广泛存在于细菌、真菌、酵母菌等微生物中,主要功能是乳糖水解和合成低聚半乳糖。利用β-半乳糖苷酶生产低乳糖牛奶等乳制品成为解决乳糖不耐受问题最有效的途径,然而常用的商业化β-半乳糖苷酶的最适反应温度大多较高,对pH的要求比较严格,存在生产成本较高、消耗能量高等问题。适冷β-半乳糖苷酶在低温下也具有较高的酶活性,广泛应用于食品行业中,尤其在乳品工业。在低温下水解乳糖,生产低乳糖或无乳糖乳制品,供乳糖不耐受者食用,可降低成本、节约能源,具有重要意义。该文综述了β-半乳糖苷酶的微生物来源、特性、催化特性的研究现状,对适冷β-半乳糖苷酶的来源、特性、耐冷机制及工业化应用进行了系统阐述,并对其前景进行了展望。

玛咖黑芥子酶的酶学性质及加工稳定性

新鲜玛咖块茎中的黑芥子酶经提取、透析、凝胶过滤层析纯化后,对其酶学性质、酶动力学参数以及干燥加工前、后玛咖中的黑芥子酶酶活力及其酶解产物异硫氰酸苄酯(BITC)的变化进行研究。凝胶渗透色谱测得纯化后的玛咖黑芥子酶的分子质量为190.9 ku。酶学性质研究结果显示:该酶的最适温度40℃,最适pH 7.0,金属离子Fe^(3+)、Cu^(2+)、Al^(3+)、Mg^(2+)、Zn^(2+)、Ba^(2+)对其有显著的抑制作用。采用Lineweaver-Burk法测得玛咖黑芥子酶的动力学参数Vmax=0.2383(μmol/L)/min,Km=0.1425 mmol/L。玛咖鲜果中的黑芥子酶酶活力为0.7256 U/g,BITC含量为3.3190 mg/g。将玛咖鲜果样品切片后分别在温度为50,60,70,80℃下干燥处理,结果显示:随着干燥温度的上升,玛咖干片样品中的黑芥子酶酶活力显著下降,BITC含量呈下降趋势。本研究完善了玛咖黑芥子酶的理论研究,并提出采用60℃以上温度对玛咖进行干燥处理可有效抑制黑芥子酶酶活力,为玛咖的加工利用提供了参考。

乳酸菌葡聚糖蔗糖酶的研究进展

葡聚糖蔗糖酶(Glucansucrase)(EC.2.4.5.1)是一类α-转糖苷酶(Glucosyltransferase),主要由明串珠菌属(Leuconostoc)、链球菌属(Streptococcus)及乳杆菌属(Lactobacillus)等乳酸菌产生。葡聚糖蔗糖酶的结构和催化机制具有多样性,是生物合成胞外多糖的一种重要工具酶。本文主要综述了乳酸菌葡聚糖蔗糖酶的来源、分类、结构、反应机制,以及介绍培养基组成、培养条件对酶产量的影响,重点阐述葡聚糖蔗糖酶的优化方法、分离纯化过程及酶学性质,并对其发展趋势进行展望,以期为葡聚糖蔗糖酶在相关领域开展研究提供参考。

秀珍菇残次菇超声酶解工艺优化及挥发性风味成分分析

为提高秀珍菇副产物的附加值,利用秀珍菇残次菇制备调味基料,筛选适宜的蛋白酶酶解秀珍菇残次菇,基于水解度、模糊数学评定法设计单因素试验和响应面法优化超声波耦合蛋白酶酶解的工艺参数,分析酶解产物的抗氧化性和挥发性风味成分。结果表明,超声酶解最佳工艺条件为料液比1∶30、酶添加量1.5%、pH 7.0、温度47℃、时间72 min、超声功率420 W。在此条件下,秀珍菇水解度、酶解产物得率和综合评分分别为(51.98±3.82)%、(71.83±3.61)%、98.04±3.58;酶解后的总氨基酸含量、抗氧化活性都有显著提高(P<0.05);主要挥发性成分蘑菇醇含量显著增加,月桂烯含量显著减少,且新增了12种挥发性香气成分。该研究结果为秀珍菇残次菇制备调味基料提供了理论和技术支持。

植物甲基转移酶在果实成熟和品质形成中的作用研究进展

果实的成熟过程是色泽、香气、质地、营养等品质形成的关键阶段,受到多因子多层次的精细调控。甲基转移酶是一类在植物中普遍存在且功能广泛的重要酶类,部分甲基转移酶参与了果实成熟相关基因的表达调控,通过表观遗传修饰影响果实品质的形成,部分甲基转移酶广泛参与了多种生理生化过程,例如催化重要代谢物质的甲基化,改变其生理活性,从而影响植物的生长发育和果实成熟过程。为了进一步探究甲基转移酶对果实成熟和品质形成的调控作用,对甲基转移酶的分类方式进行了总结,详细综述了甲基转移酶在果实成熟和品质形成中的作用,并对相关甲基转移酶的研究方向加以展望,以期为进一步研究果实成熟及其品质形成机制提供参考。