【摘要】：環(huán)糊精(Cyclodextrins,CDs)作為一類環(huán)狀低聚糖的總稱,是芽孢桿菌的某些種所產(chǎn)生的環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶作用于淀粉而產(chǎn)生的,且由D-吡喃葡糖糖組成。其中葡萄糖單元處于椅式構(gòu)象,使環(huán)糊精擁有了內(nèi)疏水,外親水的特殊環(huán)狀結(jié)構(gòu),能通過分子間的作用力與多種客體物質(zhì)形成主客體包合物,從而對(duì)客體物質(zhì)起著屏蔽、保護(hù)活性等作用,并被廣泛地應(yīng)用到多個(gè)領(lǐng)域。α-淀粉酶作為一種內(nèi)切酶能從淀粉分子內(nèi)部切開α-1,4-糖苷鍵,從而使淀粉降解。它作為應(yīng)用最廣的酶制劑之一,在食品、洗滌、紡織中得到廣泛應(yīng)用。將α-淀粉酶應(yīng)用于發(fā)酵面制品中,能使發(fā)酵面團(tuán)的氣孔結(jié)構(gòu)更均勻,彈性和口感得到改善,體積增大。但α-淀粉酶活力過高時(shí),則使淀粉過度水解,對(duì)面團(tuán)品質(zhì)產(chǎn)生不利影響。目前用于抑制α-淀粉酶活力多采用α-淀粉酶抑制劑,而它的主要來源小麥粉和白蕓豆是人類的主要糧食之一。若長(zhǎng)期從中提取α-淀粉酶抑制劑,則無法使作物的利用率達(dá)到最大化。同時(shí)有研究表明,一定條件下環(huán)糊精能抑制某些酶的活性,但對(duì)于α-淀粉酶活性的抑制還鮮有報(bào)道。本文研究了α-、β-和γ-環(huán)糊精三種主體環(huán)糊精對(duì)α-淀粉酶的影響。以相對(duì)剩余酶活性作為評(píng)價(jià)指標(biāo),選擇環(huán)糊精濃度、作用時(shí)間、溫度及pH作為單因素來探究環(huán)糊精對(duì)α-淀粉酶活性的影響。運(yùn)用熒光光譜和圓二色譜來表征α-淀粉酶在不同作用條件下的變化,并通過核磁共振探究作用位點(diǎn)。通過高效液相-質(zhì)譜聯(lián)用的方法,探究α-淀粉酶對(duì)環(huán)糊精的水解,并分析水解產(chǎn)物及規(guī)律。最后以面團(tuán)及饅頭為載體探究?jī)烧呒捌湎嗷プ饔迷诤暧^上的表現(xiàn)。主要研究成果如下:(1)通過設(shè)置單因素實(shí)驗(yàn)研究α-、β-和γ-三種環(huán)糊精對(duì)α-淀粉酶活性的影響,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出,總體來說β-環(huán)糊精對(duì)α-淀粉酶活力的影響最明顯,故選擇β-環(huán)糊精進(jìn)行正交試驗(yàn),得出最大抑制條件:濃度為1mM,時(shí)間120 min,溫度45℃,pH為5.9,相對(duì)剩余酶活接近41%。(2)運(yùn)用熒光光譜探究在不同條件下,環(huán)糊精的加入對(duì)α-淀粉酶內(nèi)源性熒光強(qiáng)度的影響。環(huán)糊精的添加在一定的條件下能夠改變酶分子的內(nèi)源性熒光強(qiáng)度,即改變色氨酸所處的微環(huán)境。不同環(huán)糊精的影響效果不同,可能是由于三種環(huán)糊精的結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致相互作用的強(qiáng)弱不同。同時(shí),不同的作用條件也對(duì)酶分子自身的結(jié)構(gòu)造成了影響。(3)圓二色譜結(jié)果顯示環(huán)糊精的加入引起了α-淀粉酶二級(jí)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變,整體來看α-CD和γ-CD的作用規(guī)律類似,這可能是由于環(huán)糊精的空腔尺寸及溶解度的不同而引起的。此外,運(yùn)用核磁共振對(duì)兩者作用前后環(huán)糊精的氫質(zhì)子位移進(jìn)行探究,結(jié)果表明在這個(gè)過程中,酶分子的部分氨基酸進(jìn)入疏水性空腔,而部分氨基酸則與環(huán)糊精的親水性外表面發(fā)生作用,形成非包合型復(fù)合物。(4)α-淀粉酶對(duì)β-CD的水解作用通過高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用(HPLC-ESIMS)的方法測(cè)得。結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)中所產(chǎn)生的水解產(chǎn)物是葡萄糖。通過測(cè)定不同作用條件下的葡萄糖含量,得到最低水解率的條件分別是:環(huán)糊精濃度為2mg/mL,溫度為45℃,且水解程度隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加,在3 h后較為穩(wěn)定,而pH不是主要影響因素。(5)設(shè)置α-淀粉酶、β-CD、α-淀粉酶及β-CD的物理混合物、α-淀粉酶與β-CD一定條件下相互作用形成的復(fù)合物作為實(shí)驗(yàn)組添加到面團(tuán)中,與空白組對(duì)比,面團(tuán)的性質(zhì)發(fā)生變化,包括面團(tuán)形成特性、拉伸特性及發(fā)酵性質(zhì),實(shí)驗(yàn)組較空白組都對(duì)面團(tuán)性質(zhì)有一定的改善,通過饅頭品質(zhì)的測(cè)試也表示了兩者相互作用的存在。
【圖文】：

圖 1-1 環(huán)糊精的分子結(jié)構(gòu)Figure 1-1 Structure of cyclodextrins環(huán)糊精種類較多，就研究較多的 α-、β-和 γ-三種環(huán)糖單元數(shù)目不同，導(dǎo)致三者雖空腔高度相同但在性-1[12]:表 1-1: 常見環(huán)糊精的基本性質(zhì)[3]Table 1-1: Basic properties of common CDsα-CD β-CD 數(shù) 6 7 量 972 1135 0mL) 14.5 1.85 nm) 0.47~0.52 0.60~0.65 0nm) 1.45 ±0.04 1.54 ±0.04 1 單斜晶系

圖 1-2 α-淀粉酶結(jié)構(gòu)模型Figure 1-2 The model of α-amylase化機(jī)理，目前普遍認(rèn)可的是由 Koshl在 α-淀粉酶活性位點(diǎn)中，天冬氨酸作產(chǎn)物，而谷氨酸作為催化劑，激活水用酶因?yàn)槠涿笇W(xué)性質(zhì)上的優(yōu)勢(shì)，被大規(guī)作為一種中溫淀粉酶，作用條件溫和中，淀粉類物質(zhì)在 α-淀粉酶作用下水到麥芽糖含量較高的麥芽糖漿[51]。
【學(xué)位授予單位】：武漢輕工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TS213.2;O641.3

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本文編號(hào)：2669474