淀粉脱支酶的研究进展及应用

阐述了2种淀粉脱支酶的作用机理,简要综述了2种淀粉脱支酶的类型、研究历史及测定方法、对淀粉粒结构与品质的影响及应用前景。     

Paenibacillus puldeungensis LK18普鲁兰酶基因的克隆表达及酶学性质研究

本研究根据类芽孢杆菌的普鲁兰酶基因的保守区设计兼并引物,从Paenibacillus puldeungensis LK18中扩增出普鲁兰酶基因(pul A),将其连接至p ET-28a(+)载体上,构建出重组表达载体p ET-28a(+)-pul A,转入到EscherichiacoliBL21(DE3)中,成功地表达了重组普鲁兰酶。结果表明:该普鲁兰酶基因全长1968 bp,编码655个氨基酸。通过Ni柱亲和层析纯化出重组蛋白,测定其比酶活为508.8 U/mg,分子量约为76.95 ku。该重组酶的最适反应温度为45℃,在35℃～40℃下保温120 min后剩余酶活达60%以上;最适作用p H为6.0,在p H 6.0～8.0条件具有较好的稳定性;10 mmol/L的K+和Mg~(2+)对该重组普鲁兰酶有激活作用,而Zn~(2+)、Mn~(2+)、Ni~(2+)、Fe~(2+)、Cu~(2+)、Co~(2+)、Ca~(2+)等对其有不同程度的抑制作用。本研究成功地构建出一株可高效表达普鲁兰酶的重组菌株,具备一定的工业应用价值。     

红曲黄酒来源芽孢杆菌普鲁兰酶基因克隆和生物信息学分析

红曲黄酒酿造原料为大米,淀粉质量分数在70%以上,微生物来源淀粉酶系对淀粉的水解至关重要,影响甚至决定红曲黄酒酿造的原料转化过程和产品品质。从酒曲中分离具有淀粉水解能力的芽孢杆菌2?株,编号BHQ03和BHQ06,进行分子生物学鉴定并分别从2?株菌中克隆获得pulL1和pulL2,pulL3和pulL4共4?个I型普鲁兰酶基因,其中基因pulL1和pulL3均编码713?个氨基酸,序列相似度96.31%,基因pulL2和pulL4均编码852?个氨基酸,序列相似度99.77%。对基因pulL1和pulL2编码蛋白PulL1和PulL2进一步分析发现,二者均属于G13家族,具有4?段特征性保守区域。PulL2的N-端含有32 个氨基酸残基的信号肽序列,且催化活性位点存在突变（D407G）。结合文献研究和三维结构模拟,分析普鲁兰酶的具体催化过程。上述研究为科学解析红曲黄酒酿造的淀粉水解过程提供参考。     

普鲁兰酶协同α-葡萄糖苷酶降低青稞快消化淀粉含量酶解工艺优化

以青稞粉为原料,通过普鲁兰酶协同α-葡萄糖苷酶降低青稞快消化淀粉（RDS）含量。通过单因素试验和响应面试验确定降低青稞快消化淀粉含量的最优酶解工艺条件,并测定α-葡萄糖苷酶的抑制率评价其体外降糖活性。结果表明,最佳酶解工艺条件为：普鲁兰酶添加量200 U/g、α-葡萄糖苷酶添加量80 U/g、料液比1∶15(g∶mL)、酶解时间3 h、酶解温度55℃。在此优化条件下,青稞粉快消化淀粉含量为54.95%,比未处理过的青稞快消化淀粉含量降低了20.22%。体外降糖活性测定结果表明,与原粉相比,酶解粉的α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的抑制率分别增加了68.1%和50.4%,表明经过双酶协同酶解后,青稞淀粉的体外降血糖活性明显提高。     

嗜冷普鲁兰酶产生菌NX-1的筛选及产酶条件优化

从南极海泥样品中分离得到一株产嗜冷普鲁兰酶的假交替单胞菌菌株（Pseudoalteromonas sp.）NX-1。以菌株NX-1为研究对象,对菌株NX-1产嗜冷普鲁兰酶的酶学性质进行了初步研究,并通过单因素试验和正交试验对其产嗜冷普鲁兰酶的最佳培养条件进行研究。结果显示,菌株NX-1所产嗜冷普鲁兰酶的最适作用温度为20 ℃,最适作用pH值为7.0,在最适条件下,酶的半衰期约为120 min;菌株NX-1的最适产酶条件为：培养温度20 ℃、接种量1%、培养基各组分含量分别为蔗糖15 g/L、蛋白胨15 g/L、CaCl2 0.5 g/L、Na2HPO4 6 g/L。优化后菌株产酶可达25.172 U/mL,相比优化前提高25.1%。     

酶法制备板栗缓慢消化淀粉的工艺优化

以板栗淀粉为原料,采用普鲁兰酶进行脱支处理制备缓慢消化淀粉(SDS),通过单因素试验及响应面法优化制备工艺,以提高SDS的含量。制备板栗缓慢消化淀粉的最优工艺条件是:淀粉乳质量分数8%,普鲁兰酶浓度8.90 PUN/g淀粉,酶作用时间6.3 h,4℃回生52.2 h。在最佳工艺条件下,通过葡萄糖氧化酶法进行测定,酶改性的板栗淀粉中缓慢消化淀粉质量分数可达41.91%(预测值42.31%),并较板栗原淀粉中缓慢消化淀粉含量提高了5.43倍。试验表明,普鲁兰酶脱支处理是制备板栗缓慢消化淀粉的有效方法。     

明胶/普鲁兰酶改性淀粉膜的制备与性能研究

研究了普鲁兰酶对淀粉膜性能的影响及明胶对普鲁兰酶改性淀粉膜性能的影响。结果表明:与原淀粉膜相比,普鲁兰酶改性淀粉膜的表面更平滑;膜的热稳定性增大,热封性能增强;抗拉强度、水蒸气透过率和透光率分别增加了75%、18%和35%,断裂伸长率降低了53%。与未添加明胶的酶改性淀粉膜相比,添加明胶后,膜的表面变粗糙;膜的阻水性能与阻光性能增强,热封性能变差。当明胶添加量为10%时,膜的抗拉强度增加了17.6%;当明胶添加量为25%时,膜的断裂伸长率增加了54.3%;在明胶添加量为15%时,膜的热稳定性最大。     

普鲁兰酶产生菌的分离与鉴定

以淀粉工业用普鲁兰酶的开发为目的，采集全国不同地区的土壤样本，分离其中的嗜中温细菌，经过形态学鉴定后，通过16SrDNA最终确定其属种并建立细菌库。对该细菌库中短短芽胞杆菌所产普鲁兰酶进行了初步的酶学研究，研究表明野生短短芽胞杆菌的初始酶活都很低，有几株其初始产酶水平大于1U／mL。酶学性质研究表明，短短芽胞杆菌普鲁兰酶有较好的应用价值，其最适作用pH在4～6之间，最适作用温度在50℃～60℃之间，其中来源于CICIM B1490的普鲁兰酶，其酶学性质与目前使用黑曲霉糖化酶的酶学性质相似，能够作为以后研究的初发菌株。     

Synthesis and in vitro digestion of resistant starch type III from enzymatically hydrolysed cassava starch

Resistant starch type III (RS III) was synthesised from cassava starch by autoclaving followed by debranching with pullulanase, at varied concentrations (0.4–12 U g^?1) and times (2–8 h), and recrystallisation (?18 to 90 °C for 1–16 h). The highest RS III yield (22 g/100 g) was obtained at an enzyme concentration of 4 U g^?1 after 8 h incubation, followed by recrystallisation at 25 °C for 16 h. Varying the recrystallisation conditions indicated that higher RS III yields (30–35 g/100 g) could be obtained at 90 °C within 2 h. Thinning cassava starch using α‐amylase prior to debranching using pullulanase did not further increase the RS III content. In vitro digestion data showed that whereas 44% RS III was digested after 6 h, the corresponding value for cassava starch was 89%.