果膠中的果膠低聚糖(POS)是果膠經(jīng)過解聚的功能性低分子質(zhì)量產(chǎn)物,由于來源不同,果膠寡糖具有不同的結(jié)構(gòu)和功能。目前,果膠低聚糖主要由富含果膠的原料(包括食品加工業(yè)生產(chǎn)的柑橘、蘋果、甜菜渣或純果膠降解產(chǎn)品)經(jīng)化學(xué)法、物理法、酶解法、生物酶解法制備而成。食品加工副產(chǎn)物中含有豐富的果膠物質(zhì),是酶法提取果膠低聚糖的首選原料。本文從嗜熱真菌Humicola insolens Y1和極端嗜酸真菌Bispora sp.MEY-1菌株中分別克隆獲得一個果膠酸裂解酶基因Phly1和果膠甲酯酶基因Pem8A,并在畢赤酵母中實現(xiàn)高效表達(dá),并對兩種重組蛋白的酶學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。嗜熱Humicola insolens Y1來源的PHLY1是一類嗜堿性的中溫果膠酸裂解酶,最適溫度為55℃,45℃環(huán)境下保持穩(wěn)定,溫育1小時依然保留了超過70%的活性,在55℃溫育1小時亦保留超過40%的活性。最適pH為10.0,在較寬的pH范圍保持穩(wěn)定,在pH 3.0-12.0之間可保持60%以上的剩余酶活。PLHY1在沒有Ca~(2+)的情況下沒有活性,在0.4 mM Ca~(2+)的情況下活性最高。在不同甲酯化水平的果膠中酶活性保持相當(dāng)水平。采用HPAEC-PAD法對PLHY1處理得到的蘋果果皮降解產(chǎn)物進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,PLHY1降解蘋果果皮果膠產(chǎn)生的主要水解產(chǎn)物為聚合度較小的不飽和低聚半乳糖醛酸(GalAOS)(DP4-6)。對應(yīng)的結(jié)構(gòu)式分別為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家族的果膠甲酯酶,PME8A的最適溫度為60℃,在55 80℃可保持80%以上的酶活。最適pH為3.5,在pH 2.5 5.0范圍內(nèi)維持在50%以上的酶活,是真菌來源中少數(shù)的嗜酸果膠甲酯酶。用PME8A處理蘋果渣、橘皮果膠粗提物后,去甲基化效果明顯,使得Achaetomium sp.Xz8來源的內(nèi)切多聚半乳糖醛酸酶PG8fn酶活分別提高了8.5倍和1倍,表現(xiàn)出很好的協(xié)同效應(yīng)。本研究證明了果膠甲酯酶可以應(yīng)用在食品加工副產(chǎn)物產(chǎn)果膠寡糖中,為果膠低聚糖的獲取提供了新的方法。酶解果膠以獲得果膠低聚糖是一個重要的研究領(lǐng)域,該方法具有底物特異性強(qiáng)、水解條件溫和、成本低、環(huán)境安全等優(yōu)點。果膠低聚糖的結(jié)構(gòu)和聚合程度與果膠酶的水解性能密切相關(guān)。因此,酶法水解可能是獲取所需的聚合度和結(jié)構(gòu)的果膠低聚糖的首選方法。這項研究表明,果膠酸裂解酶和果膠甲基酯酶可用于食品加工副產(chǎn)物生產(chǎn)果膠低聚糖,為提取的果膠低聚糖提供一種新方法。酶法不僅能有效控制果膠寡糖的聚合程度和結(jié)構(gòu),而且能實現(xiàn)食品加工副產(chǎn)物的資源化再利用,創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)效益。
【學(xué)位單位】：江西農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TS201.2
【部分圖文】：

圖 1.1 果膠的結(jié)構(gòu)圖Fig 1.1 Structure of pectin1.1.2 不同食品廢棄物中果膠含量由于全球?qū)z及果膠寡聚糖產(chǎn)物的需求日益增加，對果膠不同來源的鑒定也引起了人們極大的興趣。事實上，近年來，農(nóng)業(yè)食品工業(yè)對廢水的利用已經(jīng)成為一個越

圖 1.2 (A) 鈣結(jié)合型果膠；(B) 堿性可提取果膠Fig 1.2 (A) Calcium-bound pectin; (B) Dilute alkaline soluble pectin膠酶膠酶是一類能夠特異降解果膠類物質(zhì)的多種酶的總稱。果膠酶的種類具性，那是由于果膠類物質(zhì)本身的復(fù)雜性和多樣性所決定的。根據(jù)果膠酶型分類根據(jù)與底物的作用方式，可將果膠酶分為（Ⅰ）原pectinase）。根據(jù)原果膠酶的作用機(jī)理，可以分為 A、B 兩種類型。A原果膠的內(nèi)部的多聚半乳糖醛酸的區(qū)域；而 B 型主要作用于位于原果聚半乳糖醛酸鏈和細(xì)胞壁成分的多糖鏈區(qū)域[9]。（Ⅱ）裂解酶（Pecti裂解酶是通過反式消去機(jī)制作用于多聚半乳糖醛酸鏈的α-1,4-D-糖苷鍵裂解酶在 C4位置上斷開糖苷鍵，在 C5處消去一個 H 原子，最終形成一。（Ⅲ）果膠甲酯酶（Pectin methylesterase，PME），果膠甲酯酶是一屬于水解酶，在果膠的平滑區(qū)聚半乳糖醛酸主鏈上脫去甲基，產(chǎn)生果膠Ⅳ）多聚半乳糖醛酸酶（Polygalactronase，PGL），根據(jù)水解作用機(jī)理糖醛酸酶可以分為內(nèi)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膠須狀區(qū)發(fā)揮降解作用。膠酸裂解酶的研究進(jìn)展

圖 1.3 果膠裂解酶催化機(jī)制Fig 1.3 Catalytic mechanisms of pectate lyase膠酸裂解酶的應(yīng)用球人口基數(shù)的持續(xù)增長，而糧食短缺、能源匱乏及環(huán)境問題日趨緊

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本文編號：2834409