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动态高压微射流技术对聚半乳糖醛酸酶活性与构象的影响

作　者: 黄波
导　师: 刘成梅
学　校: 南昌大学
专　业: 农产品加工及贮藏工程
关键词: 动态高压微射流聚半乳糖醛酸酶活性构象圆二色谱
分类号: O629.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

动态高压微射流是一种新兴技术,可以对物料进行高速剪切,气穴作用等,其工作压力最高可达200 MPa。聚半乳糖醛酸酶(PG)属于果胶酶家族的一员,果胶是植物细胞壁中的一种结构性多糖,而PG主要是水解组成果胶酸的D-半乳糖醛酸α-1,4-糖苷键,从而降解植物组织。其组织软化功能在食品工业中的果汁提取和澄清中得到广泛使用。本课题通过酶活测定、圆二色谱、紫外吸收光谱和游离巯基与巯基总量的测定来研究动态高压微射流对PG酶活性和构象的影响,同时研究了热、金属离子和乙醇对PG酶的影响,揭示了PG酶活性与构象间存在着的一定的关联性。通过动态高压微射流对PG酶进行处理,研究了PG酶活性与构象之间的关系。PG酶的最适宜反应温度为50℃。DHPM处理降低了PG酶的活性,降低后的酶活性在76.5%-94.5%。经过DHPM处理后的PG酶的构象分析显示PG酶的二级结构的β-折叠含量降低了,同时PG酶分子结构更为“松散”。其活性变化与β-折叠含量的变化呈一定程度的正相关,但不是简单的线性相关。原来包埋在分子内部的Trp和Tyr残基部分暴露出来,分子表面的二硫键被打断形成巯基,但从分子整体来看,新的二硫键形成的量要多于被打断的量。通过热和动态高压微射流对PG酶进行处理,在50℃下保温半小时的酶活性最大,在其他温度下保温半小时的酶活性均有所降低,而在70℃下保温半小时的酶相对活性只有39.2%。在不同的温度下处理后的PG酶经过DHPM处理后的酶活性的降低程度比单独经过DHPM处理后的酶活性降低程度要大,这说明热与动态高压微射流协同处理的效果要好过单独热处理或是单独DHPM处理。PG酶的温控曲线明确表现出了PG酶的变性温度在60-65℃之间。从本实验可以看出,PG酶对温度还是敏感的,尤其是高温。一些金属离子对PG酶起激活作用,一些起抑制作用,还有一些对酶活性没有明显影响。在本实验中,Ca2+、Ba2+、Zn2+、Mg2+对PG酶的酶活力有抑制作用,Mn2+对PG酶有激活作用。Na+对酶活力没有表现出明显的影响,不过他们的机理不尽相同。而DHPM处理对这一结果没有产生较大的影响。除了Mn2+Mn2+对经过动态高压微射流处理的PG酶没有激活作用。Ca2+、Ba2+、Na+、Zn2+ Mn2+、Mg2+均没有对PG酶的温控曲线产生较大的影响。本实验还研究了乙醇(20%)对PG酶活性与构象的影响。PG酶在20%的乙醇溶液中活性降低了,只有未加乙醇的PG酶活性的75%。随着时间的增加,酶的活性随之降低,24 h后,酶的活性降低幅度增大,而20%的乙醇对PG酶的CD谱并未造成太大影响。因此,我们得出结论：乙醇对酶的二级结构可能未造成影响,它是通过影响酶的三级结构来影响酶的活力。乙醇对PG酶的温控曲线未造成影响,其变性温度依然处在60-65℃。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-12
缩略语与符号  12-13
第一章前言  13-37
  1.1 果胶及果胶酶简介  13-15
    1.1.1 果胶简介  13
    1.1.2 果胶酶简介  13-15
  1.2 聚半乳糖醛酸酶(PG)简介  15-17
  1.3 酶改性  17-26
    1.3.1 酶的物理改性  17-21
      1.3.1.1 静高压(Hydrostatic High Pressure)  17-19
      1.3.1.2 超声波(Ultrasound)  19
      1.3.1.3 电场(Electricfield)  19-20
      1.3.1.4 磁场(Magnetic field)  20-21
    1.3.2 酶的化学修饰  21-22
    1.3.3 酶的生物改性  22
    1.3.4 金属离子对酶的影响  22-25
    1.3.5 动态高压微射流技术对酶的影响  25-26
  1.4 酶的性质及构象测定方法的研究进展  26-34
    1.4.1 酶活的测定  26-27
    1.4.2 X-射线衍射  27-28
    1.4.3 紫外光谱  28-29
    1.4.4 荧光光谱  29-30
    1.4.5 红外光谱  30-31
    1.4.6 核磁共振  31-32
    1.4.7 圆二色谱  32-34
  1.5 本课题的选题意义、研究内容  34-37
    1.5.1 选题意义  34-35
    1.5.2 研究内容  35-36
    1.5.3 创新点  36-37
第二章动态高压微射流对PG酶活性与构象的影响  37-53
  2.1 引言  37
  2.2 材料和设备  37-38
    2.2.1 实验材料  37-38
    2.2.2 实验仪器与设备  38
  2.3 实验方法  38-42
    2.3.1 聚半乳糖醛酸酶活性的测定  38-40
    2.3.2 最适反应温度的测定  40
    2.3.3 聚半乳糖醛酸酶的DHPM处理  40-41
    2.3.4 圆二色光谱分析  41
    2.3.5 紫外光谱分析  41
    2.3.6 游离巯基和总巯基含量的测定  41-42
    2.3.7 数据分析  42
  2.4 结果与讨论  42-52
    2.4.1 PG酶最适反应温度的测定  42-43
    2.4.2 DHPM处理对PG酶活力的影响  43-45
      2.4.2.1 DHPM处理压力对PG酶活力的影响  43-44
      2.4.2.2 DHPM处理次数对PG酶活力的影响  44-45
    2.4.3 DHPM处理对PG酶CD谱的影响  45-48
      2.4.3.1 DHPM处理压力对PG酶CD谱的影响  45-47
      2.4.3.2 DHPM处理次数对PG酶CD谱的影响  47-48
    2.4.4 DHPM处理对PG酶紫外光谱的影响  48-50
      2.4.4.1 DHPM处理压力对PG酶紫外光谱的影响  48-50
      2.4.4.2 DHPM处理次数对PG酶紫外光谱的影响  50
    2.4.5 DHPM处理对PG酶游离巯基和总巯基含量的影响  50-52
      2.4.5.1 DHPM处理压力对PG酶游离巯基和总巯基含量的影响  50-51
      2.4.5.2 DHPM处理次数对游离巯基和总巯基含量的影响  51-52
  2.5 本章小结  52-53
第三章热与动态高压微射流协同作用对PG酶的影响  53-63
  3.1 引言  53-54
  3.2 材料和设备  54-55
    3.2.1 实验材料  54
    3.2.2 实验仪器与设备  54-55
  3.3 实验方法  55-56
    3.3.1 热处理PG酶  55
    3.3.2 热与DHPM协同处理PG酶  55
    3.3.3 圆二色谱分析  55-56
    3.3.4 紫外光谱分析  56
    3.3.5 数据分析  56
  3.4 结果与讨论  56-62
    3.4.1 热处理对PG酶活性的影响  56-57
    3.4.2 热与DHPM协同处理对PG酶活性的影响  57-58
    3.4.3 热处理对PG酶CD谱的影响  58-59
    3.4.4 热与DHPM协同处理对PG酶CD谱的影响  59-60
    3.4.5 PG酶温控曲线  60-61
    3.4.6 DHPM处理对PG酶温控曲线的影响  61-62
  3.5 本章小结  62-63
第四章金属离子和动态高压微射流处理对PG酶的影响  63-75
  4.1 引言  63
  4.2 材料和设备  63-64
    4.2.1 实验材料  63-64
    4.2.2 实验仪器与设备  64
  4.3 实验方法  64-65
    4.3.1 不同金属离子溶液对PG酶活力的影响  64
    4.3.2 不同浓度金属离子溶液对PG酶活力的影响  64-65
    4.3.3 金属离子与DHPM协同作用对PG酶活力的影响  65
    4.3.4 圆二色谱分析  65
    4.3.5 数据分析  65
  4.4 结果与讨论  65-74
    4.4.1 Ca~(2+)对PG酶的影响  65-67
    4.4.2 Ba~(2+)对PG酶的影响  67-68
    4.4.3 Na~+对PG酶的影响  68-69
    4.4.4 Zn~(2+)对PG酶的影响  69-71
    4.4.5 Mn~(2+)对PG酶的影响  71-72
    4.4.6 Mg~(2+)对PG酶的影响  72-74
  4.5 本章小结  74-75
第五章有机溶剂和动态高压微射流处理对PG酶的影响  75-80
  5.1 引言  75
  5.2 材料与设备  75-76
    5.2.1 实验材料  75
    5.2.2 实验仪器与设备  75-76
  5.3 实验方法  76-77
    5.3.1 乙醇对PG酶活力的影响  76
    5.3.2 乙醇对DHPM处理后PG酶活力的影响  76
    5.3.3 圆二色谱分析  76-77
    5.3.4 数据分析  77
  5.4 结果与讨论  77-79
    5.4.1 乙醇对PG酶活力的影响  77-78
    5.4.2 乙醇对PG酶CD谱的影响  78
    5.4.3 乙醇对PG酶温控曲线的影响  78-79
  5.5 本章小结  79-80
第六章结论与展望  80-82
  6.1 主要结论  80-81
    6.1.1 动态高压微射流对PG酶活性与构象的影响  80
    6.1.2 热与动态高压微射流协同作用对PG酶活性与构象的影响  80-81
    6.1.3 金属离子对PG酶活性与构象的影响  81
    6.1.4 有机溶剂对PG酶活性与构象的影响  81
  6.2 进一步展望  81-82
致谢  82-83
参考文献  83-93
攻读学位期间的研究成果  93

动态高压微射流技术对聚半乳糖醛酸酶活性与构象的影响

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