耐热普鲁兰酶基因挖掘与分子改造及酶学特性研究
发布时间：2021-11-27 12:52
普鲁兰酶（pullulanase,EC 3.2.1.41）,最早由Bender和Wallenfels在产气气杆菌（Aerobacter aerogenes）的培养过程中发现,因其能水解普鲁兰多糖而得名。它可以特异性水解普鲁兰多糖、淀粉及支链淀粉等分支多糖中的α-1,6-糖苷键。这一特性使得普鲁兰酶在淀粉水解相关的工业过程中发挥着非常重要的作用。其中,普鲁兰酶最主要的应用方式是用于淀粉的糖化过程,其工业应用条件为pH 4.5-5.5,温度55-65℃甚至更高,持续作用时间长达48-60 h。大多数已报道的I型普鲁兰酶无法适应这一工业条件,有些酶耐热性差,有些酶在pH 5.5或pH更小的条件下酶活很低,甚至会失活。即使是商业化的B.acidopullulyticus普鲁兰酶也存在明显短板,其在60℃时的半衰期仅有34.9 min,没有足够强的耐热性。为此,本研究以获得性能优良的普鲁兰酶为目标,结合已有普鲁兰酶的序列信息对NCBI数据库中潜在的普鲁兰酶序列进行挖掘。对挖掘到的三个潜在普鲁兰酶序列在大肠杆菌中进行了重组表达,重组酶经分离纯化后进行了酶学性质的测定。综合评价三个普鲁兰酶的酶学性质...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
普鲁兰多糖的结构
中国农业科学院博士学位论文第一章绪论2图1-2普鲁兰多糖水解酶的作用方式及对应产物Fig.1-2Hydrolysisofpullulanwithdifferentpullulan-hydrolyzingenzymes1.1.2普鲁兰酶的定义及分类普鲁兰酶（pullulanase，EC3.2.1.41），最早由Bender和Wallenfels在产气气杆菌（Aerobacteraerogenes）的培养过程中发现，因其可以水解普鲁兰多糖而得名(WALLENFELSetal.,1966)。随后，他们又对该酶进行了深入研究，结果表明该酶既可以特异性催化普鲁兰多糖中α-1,6-糖
中国农业科学院博士学位论文第一章绪论4图1-3淀粉转化过程示意图Fig.1-3Schematicdiagramofstarchconversionprocess在传统的葡萄糖生产过程中，糖化阶段仅加入糖化酶。液化淀粉在糖化酶的作用下，从非还原端开始，α-1,4-糖苷键逐一断裂，释放出葡萄糖。对于糖化过程而言，糖化酶主要存在两方面不足：○1糖化酶水解α-1,6-糖苷键的速率极低，仅为α-1,4-糖苷键水解速率的1/50(HIIetal.,2012)；○2糖化酶也会催化逆向反应，可催化葡萄糖分子合成麦芽糖或异麦芽糖，而生成的异麦芽糖无法继续被水解(GUZMáN-MALDONADOandPAREDES-LóPEZ,1995;SHIRAISHIetal.,1985)。传统的生产工艺中，糖化阶段仅加入糖化酶，因其对于α-1,6-糖苷键的水解速率极低，所以往往会加入相对较大剂量的糖化酶或者延长酶作用时间。但是这样又会促进糖化酶的逆向催化作用，生成相对较多的异麦芽糖，从而使得葡萄糖的得率和纯度降低(CRABBandSHETTY,1999;HASSANetal.,1998)。在传统的麦芽糖生产过程中，糖化阶段仅加入β-淀粉酶。β-淀粉酶以麦芽糖基作为最小识别单元，从非还原端开始，逐一切割α-1,4-糖苷键，释放出麦芽糖。但是β-淀粉酶无法水解α-1,6-糖苷键，所以当β-淀粉酶作用于部分水解的支链淀粉时，随着水解程度的不断加深，会产生一定数量的无法继续被水解的β-极限糊精，如图1-4(NORMAN,1982;TESTERandQI,2011)。传统的生产工艺中，糖化阶段仅加入β-淀粉酶，因为α-1,6-糖苷键的存在，会产生一定数量无法水解的β-极限糊精，使得麦芽糖的产量和纯度都降低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]普鲁兰酶处理麦芽对啤酒中风味物质的影响[J]. 汪裕强,张明生,莫龙久. 科学技术与工程. 2017(07)
[2]DNS法测定甘蔗渣中还原糖含量[J]. 彦繁鹤,周金梅,吴如春. 食品研究与开发. 2015(02)
[3]检出限的涵义和计算方法[J]. 王艳洁,那广水,王震,徐恒振,姚子伟. 化学分析计量. 2012(05)
[4]普鲁兰酶对大麦麦汁发酵度的影响试验[J]. 王秀丽. 啤酒科技. 2012(07)
[5]一株产耐热普鲁兰酶菌株Anoxybacillus sp. LM14-2分离鉴定及酶学性质研究[J]. 孙劭靖,路福平,姜楠,李丽,徐健勇,曹慕琛,宋诙. 生物技术通报. 2011(09)
[6]浅议灵敏度、检出限和测定限[J]. 察冬梅. 大学化学. 2011(04)
[7]不同DNS试剂测定木糖含量的研究[J]. 王俊丽,聂国兴,曹香林,张建新,张朋飞. 食品研究与开发. 2010(07)
[8]应用普鲁兰酶提高黄酒残糟出酒率研究[J]. 寿泉洪,杨国军,徐大新. 酿酒. 2006(01)
博士论文
[1]普鲁兰酶的产生菌筛选及其表达与分泌调控[D]. 陈文波.江南大学 2013
本文编号：3522327
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：116 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
普鲁兰多糖的结构
中国农业科学院博士学位论文第一章绪论2图1-2普鲁兰多糖水解酶的作用方式及对应产物Fig.1-2Hydrolysisofpullulanwithdifferentpullulan-hydrolyzingenzymes1.1.2普鲁兰酶的定义及分类普鲁兰酶（pullulanase，EC3.2.1.41），最早由Bender和Wallenfels在产气气杆菌（Aerobacteraerogenes）的培养过程中发现，因其可以水解普鲁兰多糖而得名(WALLENFELSetal.,1966)。随后，他们又对该酶进行了深入研究，结果表明该酶既可以特异性催化普鲁兰多糖中α-1,6-糖
中国农业科学院博士学位论文第一章绪论4图1-3淀粉转化过程示意图Fig.1-3Schematicdiagramofstarchconversionprocess在传统的葡萄糖生产过程中，糖化阶段仅加入糖化酶。液化淀粉在糖化酶的作用下，从非还原端开始，α-1,4-糖苷键逐一断裂，释放出葡萄糖。对于糖化过程而言，糖化酶主要存在两方面不足：○1糖化酶水解α-1,6-糖苷键的速率极低，仅为α-1,4-糖苷键水解速率的1/50(HIIetal.,2012)；○2糖化酶也会催化逆向反应，可催化葡萄糖分子合成麦芽糖或异麦芽糖，而生成的异麦芽糖无法继续被水解(GUZMáN-MALDONADOandPAREDES-LóPEZ,1995;SHIRAISHIetal.,1985)。传统的生产工艺中，糖化阶段仅加入糖化酶，因其对于α-1,6-糖苷键的水解速率极低，所以往往会加入相对较大剂量的糖化酶或者延长酶作用时间。但是这样又会促进糖化酶的逆向催化作用，生成相对较多的异麦芽糖，从而使得葡萄糖的得率和纯度降低(CRABBandSHETTY,1999;HASSANetal.,1998)。在传统的麦芽糖生产过程中，糖化阶段仅加入β-淀粉酶。β-淀粉酶以麦芽糖基作为最小识别单元，从非还原端开始，逐一切割α-1,4-糖苷键，释放出麦芽糖。但是β-淀粉酶无法水解α-1,6-糖苷键，所以当β-淀粉酶作用于部分水解的支链淀粉时，随着水解程度的不断加深，会产生一定数量的无法继续被水解的β-极限糊精，如图1-4(NORMAN,1982;TESTERandQI,2011)。传统的生产工艺中，糖化阶段仅加入β-淀粉酶，因为α-1,6-糖苷键的存在，会产生一定数量无法水解的β-极限糊精，使得麦芽糖的产量和纯度都降低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]普鲁兰酶处理麦芽对啤酒中风味物质的影响[J]. 汪裕强,张明生,莫龙久. 科学技术与工程. 2017(07)
[2]DNS法测定甘蔗渣中还原糖含量[J]. 彦繁鹤,周金梅,吴如春. 食品研究与开发. 2015(02)
[3]检出限的涵义和计算方法[J]. 王艳洁,那广水,王震,徐恒振,姚子伟. 化学分析计量. 2012(05)
[4]普鲁兰酶对大麦麦汁发酵度的影响试验[J]. 王秀丽. 啤酒科技. 2012(07)
[5]一株产耐热普鲁兰酶菌株Anoxybacillus sp. LM14-2分离鉴定及酶学性质研究[J]. 孙劭靖,路福平,姜楠,李丽,徐健勇,曹慕琛,宋诙. 生物技术通报. 2011(09)
[6]浅议灵敏度、检出限和测定限[J]. 察冬梅. 大学化学. 2011(04)
[7]不同DNS试剂测定木糖含量的研究[J]. 王俊丽,聂国兴,曹香林,张建新,张朋飞. 食品研究与开发. 2010(07)
[8]应用普鲁兰酶提高黄酒残糟出酒率研究[J]. 寿泉洪,杨国军,徐大新. 酿酒. 2006(01)
博士论文
[1]普鲁兰酶的产生菌筛选及其表达与分泌调控[D]. 陈文波.江南大学 2013
本文编号：3522327
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiyingongcheng/3522327.html
最近更新
教材专著
