半理性设计提高甲酸脱氢酶（CbFDH）活力及热稳定性

甲酸脱氢酶(formate dehydrogenase,FDH）是NADH循环再生的最佳酶之一,广泛应用于食品、医药和化工等行业。但是野生型甲酸脱氢酶普遍存在酶活低、催化效率差等缺点,导致产品转化率较低,影响产品的工业化生产。为了获得具有更佳催化性能的甲酸脱氢酶,作者以博伊丁假丝酵母(Candida boidinii）来源的甲酸脱氢酶为模板,利用HOTSPOT WIZARD v3.1进行三维结构模拟预测,构建了P68G、Q197K两个突变体,比酶活较野生型分别提高了11%和33%。这是由于P68G氨基酸残基侧链的苯环被氢取代,减少了甲酸盐底物进入口袋的空间位阻;而Q197K侧链酰胺基突变为胺丁基增强了酶的柔性。然而这两个突变点对甲酸脱氢酶的热稳定性产生了负面影响,因此在I239位引入半胱氨酸突变与C262构成二硫键以提高其热稳定性,最终获得一株热稳定性显著提高,比酶活较野生型提高31%、较I239C提高45%的突变株CbFDH Q197K/I239C。通过半理性预测蛋白质结构提高了甲酸脱氢酶的活力和热稳定性,为高效构建性能稳定、还原力强的甲酸脱氢酶提供了的理论基础。     

预处理方法对玉米醒酒肽有效成分的影响

以蛋白质含量、分子量分布和氨基酸组成为检测指标,研究加热和碳酸钠碱处理对玉米醒酒肽有效成分的影响。醒酒肽的制备采用单酶和双酶分步水解2种方式。结果表明,碳酸钠碱处理的预处理效果优于加热处理,双酶分步水解效率高于单酶水解,且酶的加入顺序对玉米醒酒肽有效成分的影响较大。玉米黄粉经碳酸钠碱处理后再经双酶分步水解,获得的玉米醒酒肽粉中蛋白质含量达63.75%,分子量≤1 000 u的肽段占总量的68.43%,亮氨酸含量为12.06%,丙氨酸含量为6.24%。     

酶促类蛋白反应的研究进展

酶促类蛋白反应是指将浓缩的蛋白水解物,在适宜的条件下,经蛋白酶催化成蛋白质类似物的过程。酶促类蛋白反应不仅可以弥补天然蛋白质在氨基酸组成上的缺陷,提高蛋白质功能性,改善蛋白水解物的风味,为科研和生产提供新的蛋白质来源,而且利用该方法获得的产品生物利用率高,无毒副作用,所以受到了科学界的广泛关注并逐渐被应用到食品工业之中。本文综述了酶促类蛋白反应的机理、影响因素、产物特性及其在食品领域的应用,以期为食品品质的改善提供新的方法,为新型食品的开发提供新的途径。     

碱性蛋白酶对豆腐渣蛋白质溶解度的影响

本文以含有丰富蛋白质的豆腐渣为实验材料,研究碱性蛋白酶对豆腐渣蛋白质溶解度的影响。并采用四因素二次正交旋转实验设计对工艺参数温度、pH、酶添加量、时间等进行优化,建立了以溶解度为响应面的二次正交旋转回归设计模型。最终确定最佳条件为温度57℃,pH10.5,酶添加量1.8%,时间3.7 h,此时豆腐渣蛋白质溶解度为70.81%。     

基于蛋白质折叠自由能分析的定点突变提高谷氨酰胺转胺酶热稳定性

谷氨酰胺转胺酶(Transglutaminase,EC 2.3.2.13,TGase)广泛应用于食品、纺织等领域。为提高TGase的热稳定性,通过PoPMuSiC-2.1预测了降低Streptomyces hygroscopicus TGase分子折叠能的氨基酸位点,并构建了相应的突变体。PoPMuSiC-2.1预测结果显示,替换P132的氨基酸引起TGase折叠自由能下降的幅度最大。基于此,通过定点突变分别构建了低折叠自由能的突变体P132I、P132G、P132M、P132Q。酶学分析表明,P132I在50℃下的半衰期达到5.0 min,较野生酶提高31%;其它突变体则较野生酶提高2%～13.7%。此外,P132I和P132G比酶活亦分别较野生酶提高24%和12.4%,其它突变比酶活变化不明显。作用力分析发现,突变体P132I中较野生TGase增加两个氢键。上述结果表明,基于蛋白质折叠自由能分析的定点突变能有效地提高TGase的热稳定性与催化活性,氢键的增加可能是P132I热稳定性提高的原因之一。     

基于SVM-PSO的羰基还原酶产酶条件优化

构建优化模型对羰基还原酶的产酶培养条件进行优化,获得较优的发酵产酶条件。通过Plackett-Burman设计筛选出羰基还原酶产酶培养条件的4个显著影响因子;设计正交试验进一步探究显著影响因子对羰基还原酶产酶的影响;以正交试验结果为样本数据,采用支持向量机(SVM)模型对正交试验结果进行拟合回归;构建SVM-PSO优化模型对拟合函数进行全局寻优,寻优结果即为羰基还原酶较优产酶条件。实验结果表明在预测的最优产酶条件下培养菌体,羰基还原酶酶活达到299.19 U/L,比优化前提高了16.81%,证明构建的SVMPSO模型对于产酶条件优化问题有较好处理能力。     

酶解酸枣仁蛋白制备抗氧化肽的研究

为优化Alcalase蛋白酶酶解酸枣仁蛋白制备抗氧化肽的工艺条件,以DPPH自由基清除率作为指标,通过单因素试验考察酶解温度、底物浓度、酶与底物浓度比([E]/[S])、酶解pH和时间对DPPH自由基清除率的影响,在单因素试验的基础上,采用Box-Behnken设计,建立并分析各因素与清除率之间关系的数学模型;并对酸枣仁蛋白酶解产物的氨基酸组成及含量进行分析。结果表明:酶解酸枣仁蛋白制备抗氧化肽的最佳工艺条件为酶解温度51.2℃、酶解pH8.1、底物浓度4.7%,在此条件下DPPH自由基清除率的最大理论值为91.59%,该回归模型具有较好的预测性能,可用于指导生产实践。酸枣仁蛋白酶解产物共含有17种氨基酸,富含脯氨酸、甘氨酸和谷氨酸。     

词袋模型在蛋白质亚细胞定位预测中的应用

运用词袋模型结合传统的蛋白质特征提取算法提取蛋白质序列特征,采用K-means算法构建字典,计算获得蛋白质序列的词袋特征,最终将提取的特征值送入SVM多类分类器,对数据集中蛋白质的亚细胞位置进行预测,在一定程度上提高了亚细胞定位预测的准确率。     

吉尾鱼酶解蛋白粉的营养组成与评价

对吉尾鱼酶解蛋白粉的营养成分及蛋白质的氨基酸组成等化学特性进行了较系统的研究.结果表明,吉尾鱼酶解蛋白粉粗蛋白的含量高达66.37%,蛋白质的氨基酸组成中,富含Glu(7.97%)、Asp(5.81%)、Gly(4.66%)等呈味氨基酸;蛋白质营养价高,氨基酸价为81,第一限制氨基酸是苏氨酸(1973年FAO/WHO标准);无机盐含量丰富,尤其是Ca和Zn.     

鱼粉生产废弃榨汁的中性蛋白酶水解技术研究初探

本研究探讨了用中性蛋白酶法酶解鱼粉榨汁蛋白质的水解工艺以及水解液氨基酸组成和相对分子量的分布范围。应用正交试验法研究了鱼粉榨汁蛋白质酶解条件。结果表明:最佳酶解条件是酶量400U/g,酶解温度55℃,酶解时间6h,pH7.5,鱼粉榨汁蛋白质水解度平均为52.3%。应用氨基酸分析仪和高效液相色谱分析了该水解液的氨基酸组成和相对分子量的分布范围,水解液中相对分子质量为132～1500的2～10肽水解物占80%,氨基酸组成平衡、必需氨基酸含量丰富。鱼粉榨汁可以作为保健食品、营养强化剂的高品质原料,同时对于解决鱼粉加工行业的废水污染具有重要意义。     

SVM的参数优化及在耐热酶和常温酶分类中的应用

氨基酸的组成是影响蛋白质耐热性的主要因素之一,所以以20种氨基酸所占比例作为特征向量,利用支持向量机(Support vector machine,SVM)预测蛋白质的耐热性。在比较了几何方法、SVM-KNN和重复训练3种参数优化的方法之后,从中选择了几何方法来优化SVM分类器的参数,并使预测率从85.4%提高到88.2%。从预测率上可知:(1)几何方法优化SVM参数可以有效地提高预测率;(2)氨基酸含量与酶的耐热性之间存在极强的相关性。     

绿豆淀粉工艺废水中蛋白质的功能性质

对绿豆淀粉工艺废水中蛋白质的功能性质进行研究。结果表明:绿豆淀粉工艺废水蛋白在40℃、p H 9时溶解性最好;持水性在40℃条件下最好,达到362.63%;持油性随温度变化在150%~170%之间变化不明显;起泡性和泡沫稳定性及乳化性和乳化稳定性随蛋白质量浓度增加而上升;电泳测定结果表明:蛋白分子质量分别为62.5、46.1、27.0、20.9、16.2 k D;氨基酸分析结果表明:蛋白总氨基酸含量为616.802 mg/g,必需氨基酸含量为233.960 mg/g,蛋氨酸为第一限制性氨基酸;蛋白二级结构中α-螺旋含量为39.68%,β-折叠含量为20.13%,β-转角含量为16.56%,无规则卷曲含量为23.71%;特征分解温度区间为220~360℃。     

菜籽蛋白氨基酸组成分析及与功能特性的相关性研究

选用长江上游、中游和下游的30个菜籽品种的饼提取蛋白质,对蛋白质进行氨基酸组成和功能特性的研究.结果表明:菜籽蛋白中总氨基酸含量为68.67％～84.90％,其中中双11号(湖南)氨基酸总量最高,而丰油730号最低;30个菜籽蛋白中的氨基酸种类齐全,必需氨基酸占氨基酸总量的37％～38％,绝大部分样品的第一限制氨基酸是蛋氨酸,氨基酸比值系数分(SRC)为77.66～91.53.在营养分析的基础上,建立氨基酸组成与功能特性的相关性分析,分析结果为:亲水性氨基酸含量与乳化稳定性呈显著负相关,乳化性与乳化稳定性呈极显著负相关,可溶性蛋白含量与吸油性、吸水性、起泡性呈正相关.菜籽蛋白是营养价值很高的植物蛋白,可广泛应用于食品工业.     

基于定向进化技术提高巨大芽孢杆菌谷氨酸脱羧酶活性

为提高巨大芽孢杆菌谷氨酸脱羧酶活性,通过定向进化技术对其进行酶工程改造。经过二轮易错聚合酶链式反应,从13 000 多个突变株中筛选到突变株A5-3、E2-4、E3-11,相对于野生型,其酶比活力提高了157%、115%、97%,且Kcat/Km都有所增大。其中A5-3氨基酸序列发生了2 个突变（A55D和D451E）。三维模拟结果表明,第55位丙氨酸突变为天冬氨酸很可能为酶促反应提供H＋,从而加快酶促反应效率;突变株E2-4第34位由亮氨酸突变成谷氨酰胺,一定程度上改善了酶的热稳定性;突变株E3-11的第325位由丙氨酸突变成丝氨酸有利于蛋白内部形成更多氢键,增大了该部位的柔性,更有利于氨基酸残基之间发生相互作用。圆二色谱分析表明,突变株与野生型具有相似的三维结构,相比于野生酶,突变酶的α-螺旋减少,无规则卷曲增加,说明突变酶刚性有所下降而柔性增加。利用定向进化技术可以明显改善谷氨酸脱羧酶的酶活性,为其工业化的应用提供实验参考。     

澳洲坚果粕营养成分测定与氨基酸组成评价

目的:研究分析澳洲坚果粕营养成分的含量与组成。方法:采用氨基酸自动分析仪、凯氏定氮法及蒽酮-硫酸法等方法对澳洲坚果粕中的氨基酸、蛋白质、碳水化合物等营养成分进行了测定。应用氨基酸比值系数法,以WHO/FAO氨基酸参考模式为评价标准,对必需氨基酸的组成进行了评价。结果:澳洲坚果粕含脂肪17.22%、蛋白质24.90%、碳水化合物24.78%、氨基酸17种,总量为17.84%。其必需氨基酸的构成比例基本符合食品法典委员会(FAO/WHO)的标准,氨基酸的比值系数分(SRC)为86.95。结论:澳洲坚果粕营养丰富,人体必需氨基酸种类齐全,配比均衡,是有利于人体氨基酸营养平衡的优质食品原料。     

高效液相色谱法检测食品中17种游离氨基酸

目的使用异硫氰酸苯酯衍生-高效液相色谱法对食品中17种游离氨基酸进行检测。方法对17种游离氨基酸及其苯胺硫甲酰基衍生物稳定性的分析,研究游离氨基酸的最佳衍生条件。同时,对盐沉淀法和C_(18)固相萃取(solid phase extraction, SPE)小柱法2种样品除杂方法的加标回收率进行测定。结果胱氨酸加热干燥5h后,回收率为68.46%±4.01%,热稳定性差;其它16种氨基酸加热1～5h后回收率均在90%～110%之间,热稳定性较好。胱氨酸的苯胺硫甲酰基衍生物,6h后回收率仅为11.04%±1.65%,稳定性差;其它氨基酸的苯胺硫甲酰基衍生物24 h后回收率均大于90%,比较稳定。另外,前处理中使用C_(18) SPE除杂时,样品中游离氨基酸的加标回收率均大于70%,而使用水杨酸和三氯乙酸除蛋白后苯胺硫甲酰基衍生物降解严重。结论除胱氨酸外,其余16种氨基酸的热稳定性均较好,且生成的苯胺硫甲酰基衍生物比较稳定,可以通过异硫氰酸苯酯衍生进行定量分析。相比于水杨酸和三氯乙酸沉淀法, C_(18) SPE柱是游离氨基酸除杂方法的首选,而无机盐影响异硫氰酸苯酯与氨基酸衍生,因此此方法不适用于含盐样品的衍生。     

海带生长初期与成体期食品原料学特性

海带是重要的海洋生物资源及食品原料。但目前人们主要以成体海带作为食品原料,对不同生长期海带的食品原料学特性缺乏系统研究。为探明生长初期海带（以下称为海带苗）与成体海带的食品原料学特性,本实验对其主要营养成分、氨基酸组成、矿物质元素、脂肪酸、呈味游离氨基酸和烹饪质构特性进行分析。结果表明,海带苗的灰分、粗蛋白和粗脂肪含量高于成体海带。海带苗和成体海带必需氨基酸与总氨基酸的比值分别为0.36和0.34,必需氨基酸与非必需氨基酸的比值分别为0.57和0.53。海带苗与成体海带钾元素的营养素参考值（nutrient reference value,NRV）分别为70.40%和41.25%,铁元素的NRV分别为54.60%和16.00%。海带苗的棕榈酸、豆蔻酸和反油酸含量高于成体海带。海带苗与成体海带的鲜味氨基酸滋味活性值（taste activity value,TAV）分别为3.46和0.64,甜味氨基酸TAV分别为0.27和0.80,苦味氨基酸TAV分别0.26和0.00。热烫后海带苗硬度、黏性、咀嚼性、胶着性、黏聚性和回复性小于热烫后的成体海带,而二者的弹性基本相当。综上,海带苗比成体海带具有更高的蛋白质营养效价、矿质元素含量、反油酸含量以及更好的滋味及质构特征。本研究可为海带在现代食品工业中的高值化利用提供食品原料特性数据,对于现代食品工业及海带产业发展具有一定的参考价值。     

Application of nanoparticle-immobilized thermostable β-glucosidase for improving the sugarcane juice properties

β-glucosidases are among the key enzymes for juice and beverage industries. They are responsible for the release of aromatic compounds in fruits and fermentation products. In this study, β-glucosidase was isolated, purified, and characterized from an indigenously developed Bacillus subtilis mutant PS-5CM-UM3. It is a 56 kDa protein monomer (isoelectric point of 5.6) belonging to 1 glycosyl hydrolase family. The purified β-glucosidase was immobilized on SiO₂ nanoparticles (with 52% efficiency and 14.1% yield) to improve the thermostability and Michaelis constant (K_m) value of β-glucosidase from 0.9 to 1.1 mM. The immobilized enzyme showed improved storage stability and was reusable for up to 10 cycles with 70% residual activity. β-glucosidase treatment in sugarcane juice elevated the phenolics content with about 2.6 folds and 2.4 folds increase in p-hydroxy benzoic acid (PHBA) and gallic acid, respectively. The results show that recyclable immobilized enzyme system is a novel green approach for improving the sugarcane juice properties.Industrial relevanceIn this study, β-glucosidase originally isolated and purified from an indigenously developed Bacillus subtilis mutant was immobilized on SiO₂ nanoparticles. The immobilization has improved the thermostability, storage stability, and Michaelis constant (K_m) value of the β-glucosidase. The immobilized β-glucosidase is now reusable for 10 cycles with 70% residual activity. Further, β-glucosidase treatment in sugarcane juice elevated the phenolics content with about 2.6 folds and 2.4 folds increase in p-hydroxy benzoic acid (PHBA) and gallic acid, respectively. Hence, this study provides a green and sustainable approach for the food industry to efficiently enhance the juice properties.     

天然有机物HFS对酸性蛋白酶酶活的影响

利用酶制剂处理食品原料,进行生产,历史悠久,酶的最大应用对象也是食品工业。在现代食品工业中,酶的应用几乎涉及食品加工的各个领域。随着酶制剂的应用日益广泛,经济效益显著。蛋白酶是水解蛋白质肽链的一类酶的总称,而酸性蛋白酶适宜在酸性条件下水解动植物蛋白质,通过内切和外切作用将蛋白质水解为小肽和氨基酸。本文探讨了天然有机物-HFS对537酸性蛋白酶酶活的影响,测定了该酶的最适反应条件(最适温度为55℃,最适pH值为3.0),考察并探讨了天然有机物-HFS对537酸性蛋白酶最适反应条件的影响。试验结果表明天然有机物-HFS对537酸性蛋白酶具有较好的激活作用,可有效提高酶活约8%,对该酶的最适反应条件无影响,也不改变最适条件曲线的基本变化规律。     

响应曲面法在鸡骨架蛋白酶解工艺中的应用

采用木瓜蛋白酶、碱性蛋白酶和复合蛋白酶水解鸡骨架蛋白制备富含氨基酸、生物寡肽的水解液,确定了酶解的前处理条件、理想用酶及适宜添加量。结果表明,理想用酶为复合蛋白酶,其适宜添加量为2400UP/g蛋白。采用响应面(RSM)法对复合蛋白酶酶水解条件进行了优化,最终确定复合酶的酶解条件为:[S]=2.8%(蛋白),T=54.0℃,起始pH=7.0,在优化条件下水解5h时的水解度(DH)=42.39%,较常规法水解度提高了约8%～10%,氨基酸分析表明,酶解液中富含各种必需氨基酸和生物寡肽。