两种真菌果胶酶的特性及其在果胶寡糖中的应用

发布时间：2020-10-10 00:01

　　 果胶中的果胶低聚糖(POS)是果胶经过解聚的功能性低分子质量产物,由于来源不同,果胶寡糖具有不同的结构和功能。目前,果胶低聚糖主要由富含果胶的原料(包括食品加工业生产的柑橘、苹果、甜菜渣或纯果胶降解产品)经化学法、物理法、酶解法、生物酶解法制备而成。食品加工副产物中含有丰富的果胶物质,是酶法提取果胶低聚糖的首选原料。本文从嗜热真菌Humicola insolens Y1和极端嗜酸真菌Bispora sp.MEY-1菌株中分别克隆获得一个果胶酸裂解酶基因Phly1和果胶甲酯酶基因Pem8A,并在毕赤酵母中实现高效表达,并对两种重组蛋白的酶学性质进行了研究。嗜热Humicola insolens Y1来源的PHLY1是一类嗜碱性的中温果胶酸裂解酶,最适温度为55℃,45℃环境下保持稳定,温育1小时依然保留了超过70%的活性,在55℃温育1小时亦保留超过40%的活性。最适pH为10.0,在较宽的pH范围保持稳定,在pH 3.0-12.0之间可保持60%以上的剩余酶活。PLHY1在没有Ca~(2+)的情况下没有活性,在0.4 mM Ca~(2+)的情况下活性最高。在不同甲酯化水平的果胶中酶活性保持相当水平。采用HPAEC-PAD法对PLHY1处理得到的苹果果皮降解产物进行了分析,结果表明,PLHY1降解苹果果皮果胶产生的主要水解产物为聚合度较小的不饱和低聚半乳糖醛酸(GalAOS)(DP4-6)。对应的结构式分别为GalA(C_4=C_5)-GalA-GalA-GalA,GalA(C_4=C_5)-GalA-GalA-GalA-GalA-GalA,GalA(C_4=C_5)-GalA-GalA(OAc)-GalA-GalA-GalA。PEM8A是碳水化合物第8家族的果胶甲酯酶,PME8A的最适温度为60℃,在55 80℃可保持80%以上的酶活。最适pH为3.5,在pH 2.5 5.0范围内维持在50%以上的酶活,是真菌来源中少数的嗜酸果胶甲酯酶。用PME8A处理苹果渣、橘皮果胶粗提物后,去甲基化效果明显,使得Achaetomium sp.Xz8来源的内切多聚半乳糖醛酸酶PG8fn酶活分别提高了8.5倍和1倍,表现出很好的协同效应。本研究证明了果胶甲酯酶可以应用在食品加工副产物产果胶寡糖中,为果胶低聚糖的获取提供了新的方法。酶解果胶以获得果胶低聚糖是一个重要的研究领域,该方法具有底物特异性强、水解条件温和、成本低、环境安全等优点。果胶低聚糖的结构和聚合程度与果胶酶的水解性能密切相关。因此,酶法水解可能是获取所需的聚合度和结构的果胶低聚糖的首选方法。这项研究表明,果胶酸裂解酶和果胶甲基酯酶可用于食品加工副产物生产果胶低聚糖,为提取的果胶低聚糖提供一种新方法。酶法不仅能有效控制果胶寡糖的聚合程度和结构,而且能实现食品加工副产物的资源化再利用,创造新的经济效益。
【学位单位】：江西农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TS201.2
【部分图文】：

图 1.1 果胶的结构图Fig 1.1 Structure of pectin1.1.2 不同食品废弃物中果胶含量由于全球对果胶及果胶寡聚糖产物的需求日益增加，对果胶不同来源的鉴定也引起了人们极大的兴趣。事实上，近年来，农业食品工业对废水的利用已经成为一个越

图 1.2 (A) 钙结合型果胶；(B) 碱性可提取果胶Fig 1.2 (A) Calcium-bound pectin; (B) Dilute alkaline soluble pectin胶酶胶酶是一类能够特异降解果胶类物质的多种酶的总称。果胶酶的种类具性，那是由于果胶类物质本身的复杂性和多样性所决定的。根据果胶酶型分类根据与底物的作用方式，可将果胶酶分为（Ⅰ）原pectinase）。根据原果胶酶的作用机理，可以分为 A、B 两种类型。A原果胶的内部的多聚半乳糖醛酸的区域；而 B 型主要作用于位于原果聚半乳糖醛酸链和细胞壁成分的多糖链区域[9]。（Ⅱ）裂解酶（Pecti裂解酶是通过反式消去机制作用于多聚半乳糖醛酸链的α-1,4-D-糖苷键裂解酶在 C4位置上断开糖苷键，在 C5处消去一个 H 原子，最终形成一。（Ⅲ）果胶甲酯酶（Pectin methylesterase，PME），果胶甲酯酶是一属于水解酶，在果胶的平滑区聚半乳糖醛酸主链上脱去甲基，产生果胶Ⅳ）多聚半乳糖醛酸酶（Polygalactronase，PGL），根据水解作用机理糖醛酸酶可以分为内切聚半乳糖醛酸酶和外切聚半乳糖醛酸酶。而鼠李糖酶及半乳聚糖酶主要在果胶须状区发挥降解作用。胶酸裂解酶的研究进展

图 1.3 果胶裂解酶催化机制Fig 1.3 Catalytic mechanisms of pectate lyase胶酸裂解酶的应用球人口基数的持续增长，而粮食短缺、能源匮乏及环境问题日趋紧

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本文编号：2834409