论文部分内容阅读
蓝色刺孢霉(Quambalaria cyanescens)是从红曲米中分离纯化得的一种凝乳酶(Milk-Clotting Enzyme, MCE)产生菌种,其所产MCE具有优良的凝乳特性,从酶本质上来说是一种天冬氨酸蛋白酶(Aspartic Protease, APs),凝乳活力可达610.52SU/mL;因此,蓝色刺孢霉是一种发展潜力巨大的微生物凝乳酶生产菌种,本研究运用相关技术手段及实验方法探究分离纯化后的蓝色刺孢霉所产MCE对大豆蛋白聚集特性的影响,并研究其诱导形成的豆乳/牛乳混制凝胶的特性,可提高我国大豆资源以及乳品资源的综合利用水平,为我国大豆蛋白产业的精深加工提供理论基础以及科学指导。
(1)采用离心、微滤对经培养发酵的蓝色刺孢霉所产MCE进行初步分离,随后利用30kDa、100kDa的pall超滤系统对粗酶液进行富集浓缩,并通过DEAEcellulose52阴离子交换柱与G-75葡聚糖凝胶柱进行纯化分离,所得MCE凝乳活力达373.7IMCU/mg,酶活回收率为31.5%,纯化倍数为5.7,经SDS-PAGE验证得其纯度达95%以上。
(2)将分离纯化后的MCE与κ-酪蛋白(κ-CN)作用,将酶解产生的肽段通过RPLC-ESI-MS/MS进行N末端测序,结果表明:酶解后的主要肽段为FFSDKIAKYIPIQYVLSRYPSY,FFSDKIAKYIPIQYVLSRYPSYG,FFSDKIAKYIPIQYVLSRYPSYGLN,PTTMARHPHPHLSFMAIPPKKN,经NCBI(National Center for Biotechnology Information)文库搜索比对得到其在κ-酪蛋白上的主要酶切位点为Arg6-Phe7与Tyr28-Gly29,并且对甘氨酸(Gly)、酪氨酸(Tyr)、谷氨酰胺(Gln)具有氨基酸水解偏好性。
(3)将分离纯化后的MCE与大豆分离蛋白作用,大豆分离蛋白的水解度(DH)、及酶解体系的浊度随酶处理时间的增加而增加,酶处理导致了大豆分离蛋白的组分及分子量分布的改变,使大豆分离蛋白的亚基解离,将大豆分离蛋白水解为具有较小分子量的组分,并且大豆分离蛋白中的7S组分较与11S组分具有较大的解离度。
(4)MCE处理诱导了大豆分离蛋白的聚集行为,聚集过程中大豆分离蛋白的净Zeta电位值下降,并伴随着大豆分离蛋白平均粒径的变化;酶处理还引起了大豆分离蛋白结构特性的变化,导致了大豆分离蛋白热力学性质的改变,作用过程中大豆分离蛋白的总游离巯基含量增加,分子间通过SH/SS转化反应形成了大豆分蛋白部分分子间二硫键;大豆分离蛋白的内源荧光光谱、表面疏水性及圆二色谱结果表明:酶处理理导致大豆蛋白分子的相对构象发生改变,蛋白分子内部疏水性基团及疏水性氨基酸暴露,导致了大豆分离蛋白分子表面疏水性的增加,引发了大豆分离蛋白分子间更强烈、更广泛的疏水相互作用;酶处理导致大豆分离蛋白二级结构中具有更高聚集倾向的α螺旋含量的上升,并使其对天然稳定球型构象具有重要作用的β折叠含量下降;结合对大豆分离蛋白聚集过程中作用力的研究,表明蓝色刺孢霉所产MCE处理过程中非共价作用与共价相互作用共同诱导了大豆分离蛋白的聚集行为,其中以疏水相互作用为主的非共价作用力是大豆分离蛋白酶诱导聚集过程的主要驱动力。
(5)通过激光共聚焦(LSCM)与原子力显微镜(AFM)对大豆蛋白的聚集过程及聚集体的微观形态进行表征,实验结果表明:蓝色刺孢霉所产MCE所诱导的大豆蛋白聚集过程中未能产生足够的分子间的共价交联形成连续的三维网状凝胶结构,而是主要通过非共价作用力形成了松散的、不连续、不规则的团状聚集体,并且大豆蛋白聚集程度及聚集体大小随酶处理时间的增加而增加。金属离子Ca2+有利利于稳定酶的结构,并能加速酶解进程。
(6)对蓝色刺孢霉所产MCE诱导的豆乳/牛乳混制凝胶体系相行为和凝胶结构分形分析以及微观结构形态进行了研究,在适宜原料组分配比及凝胶条件下,豆乳/牛乳可形成稳定的、致密的过渡态混合凝胶体系,其微观结构与酶促牛乳凝胶相似;混合凝胶的弹性模量(G’)均大于粘性模量(G’’),表明凝胶的固体特征较与粘性特征占优势,说明凝胶具有良好的线性粘弹性,混合凝胶较与牛乳凝胶具有更更高的Df值,说明混制凝胶具有更细腻、更致密的三维网络结构,具有优良的质构。
(1)采用离心、微滤对经培养发酵的蓝色刺孢霉所产MCE进行初步分离,随后利用30kDa、100kDa的pall超滤系统对粗酶液进行富集浓缩,并通过DEAEcellulose52阴离子交换柱与G-75葡聚糖凝胶柱进行纯化分离,所得MCE凝乳活力达373.7IMCU/mg,酶活回收率为31.5%,纯化倍数为5.7,经SDS-PAGE验证得其纯度达95%以上。
(2)将分离纯化后的MCE与κ-酪蛋白(κ-CN)作用,将酶解产生的肽段通过RPLC-ESI-MS/MS进行N末端测序,结果表明:酶解后的主要肽段为FFSDKIAKYIPIQYVLSRYPSY,FFSDKIAKYIPIQYVLSRYPSYG,FFSDKIAKYIPIQYVLSRYPSYGLN,PTTMARHPHPHLSFMAIPPKKN,经NCBI(National Center for Biotechnology Information)文库搜索比对得到其在κ-酪蛋白上的主要酶切位点为Arg6-Phe7与Tyr28-Gly29,并且对甘氨酸(Gly)、酪氨酸(Tyr)、谷氨酰胺(Gln)具有氨基酸水解偏好性。
(3)将分离纯化后的MCE与大豆分离蛋白作用,大豆分离蛋白的水解度(DH)、及酶解体系的浊度随酶处理时间的增加而增加,酶处理导致了大豆分离蛋白的组分及分子量分布的改变,使大豆分离蛋白的亚基解离,将大豆分离蛋白水解为具有较小分子量的组分,并且大豆分离蛋白中的7S组分较与11S组分具有较大的解离度。
(4)MCE处理诱导了大豆分离蛋白的聚集行为,聚集过程中大豆分离蛋白的净Zeta电位值下降,并伴随着大豆分离蛋白平均粒径的变化;酶处理还引起了大豆分离蛋白结构特性的变化,导致了大豆分离蛋白热力学性质的改变,作用过程中大豆分离蛋白的总游离巯基含量增加,分子间通过SH/SS转化反应形成了大豆分蛋白部分分子间二硫键;大豆分离蛋白的内源荧光光谱、表面疏水性及圆二色谱结果表明:酶处理理导致大豆蛋白分子的相对构象发生改变,蛋白分子内部疏水性基团及疏水性氨基酸暴露,导致了大豆分离蛋白分子表面疏水性的增加,引发了大豆分离蛋白分子间更强烈、更广泛的疏水相互作用;酶处理导致大豆分离蛋白二级结构中具有更高聚集倾向的α螺旋含量的上升,并使其对天然稳定球型构象具有重要作用的β折叠含量下降;结合对大豆分离蛋白聚集过程中作用力的研究,表明蓝色刺孢霉所产MCE处理过程中非共价作用与共价相互作用共同诱导了大豆分离蛋白的聚集行为,其中以疏水相互作用为主的非共价作用力是大豆分离蛋白酶诱导聚集过程的主要驱动力。
(5)通过激光共聚焦(LSCM)与原子力显微镜(AFM)对大豆蛋白的聚集过程及聚集体的微观形态进行表征,实验结果表明:蓝色刺孢霉所产MCE所诱导的大豆蛋白聚集过程中未能产生足够的分子间的共价交联形成连续的三维网状凝胶结构,而是主要通过非共价作用力形成了松散的、不连续、不规则的团状聚集体,并且大豆蛋白聚集程度及聚集体大小随酶处理时间的增加而增加。金属离子Ca2+有利利于稳定酶的结构,并能加速酶解进程。
(6)对蓝色刺孢霉所产MCE诱导的豆乳/牛乳混制凝胶体系相行为和凝胶结构分形分析以及微观结构形态进行了研究,在适宜原料组分配比及凝胶条件下,豆乳/牛乳可形成稳定的、致密的过渡态混合凝胶体系,其微观结构与酶促牛乳凝胶相似;混合凝胶的弹性模量(G’)均大于粘性模量(G’’),表明凝胶的固体特征较与粘性特征占优势,说明凝胶具有良好的线性粘弹性,混合凝胶较与牛乳凝胶具有更更高的Df值,说明混制凝胶具有更细腻、更致密的三维网络结构,具有优良的质构。