科学研究
食品研究与开发
2006.Vol.27.NO.8
83
重组高异构化率葡萄糖异构酶
酶学性质的研究
李松1,牛丹丹1,张梁1,石贵阳1,沈煜1,陈卫2,王正祥1,2,*
(1.工业生物技术教育部重点实验室江南大学生物工程学院,江苏无锡214036;
2.食品科学与安全教育部重点实验室江南大学食品学院,江苏无锡214036)
摘
要:葡萄糖异构酶催化D-葡萄糖形成D-果糖的异构化反应,是工业上制备高果糖浆的关键酶。介绍一种新型
重组葡萄糖异构酶(rGI)的酶学性质。rGI的最适作用温度为90°C ̄100°C,最适作用pH为7.0。rGI具有较好的热稳性,90°在90°C下的酶活半衰期约为5h。rGI酶活表达依赖二价金属离子。C、pH7.0和5h下,rGI异构化30%(w/v)葡萄糖液为果糖的异构化率达到54.8%。
关键词:重组葡萄糖异构酶;酶学性质;高果糖浆;异构化
ENZYMATICPROPERTIESOFRECOMBINANTGLUCOSEISOMERASEWITHHIGH-ISOMERIZATIONRATE
LISong1,NIUDan-dan1,ZHANGLiang1,SHIGui-yang1,SHENYu1,CHENWei2,WANGZheng-xiang1,2,*(1.TheKeyLaboratoryofIndustrialBiotechnology,MinistryofEducationandSchoolofBiotechnology,Southern
YangtzeUniversity,Wuxi214036,Jiangsu,China;2.KeyLaboratoryofFoodScienceandSafety,MinistryofEducationand
SchoolofFoodScienceandEngineering,SouthernYangtzeUniversity,Wuxi214036,Jiangsu,China)Abstract:GlucoseisomerasecatalyzingisomerationreactionbetweenD-glucoseandD-fructose,isofindustrialsignificanceintheproductionofhigh-fructosesyrup.Inthisstudy,theenzymaticpropertiesofanewrecombi-C ̄100°CandpH7.0.rGInantglucoseisomerase(rGI)wereinvestigated.rGIshowedthehighestactivityat90°
hadanexcellentthermostabilitywiththehalflifeofabout5hat90°C.Theactivitywasmetalion-dependent.rGIisomerizedglucose(30%,w/v)tofructosewithisomerizationrateof54.8%at90°C,pH7.0and5h.Keywords:recombinantglucoseisomerase;enzymaticproperties;highfructosesyrup;isomerization
基金项目:新世纪优秀人才支持计划(NCET-04-0497)
作者简介:李松(1980-),男,硕士研究生,研究方向:工业微生物学和分子育种学。
*通讯作者
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
交试验的9组数据,确为试验条件下的最佳工艺。参考文献:
[1]孙波,彭密军,杨晓燕.超声波提取杜仲叶的工艺研究[J].林产化学
与工业,1999,19(3):67 ̄70.
33.1
结论
白英红浆果红色素易溶于甲醇、水,能95%乙醇、
[2]马远鸣.超声波技术[M].西安:陕西师范学院出版社,1980,2∶30.[3]张琰.药用植物白英栽培技术[J].中国林副特产,2001,4:29.[4]崔建国,陈小军,孙志良,等.白毛藤生物碱的提取及体外抗菌活性
研究[J].中兽医医药杂志,2004,5:41 ̄42.
溶于乙酸乙酯,不溶于石油醚。生产中可用乙醇水溶液提取白英果红色素。
3.2白英红浆果的95%乙醇、乙酸乙酯提取液都在
[5]吴亚林,黄静,潘远江.白毛藤多糖的分离和生物免疫活性研究[J].
浙江大学学报(理学版),2004,31(3):319 ̄321.
538nm±2nm处有吸收峰且干扰较小,可选择540nm处作为白英果红色素的测定波长。
[6]杨敬芝,郭贵明,周立新,等.白英化学成分的研究[J].中国中药杂
志,2002,27(1):42 ̄43.
3.3成熟白英果打浆超声提取条件下,各因素对白英
果红色素浸出量影响大小为:固液比>浸提温度>超声浸提时间>乙醇浓度。试验条件下白英果红色素的最佳提取工艺条件:乙醇浓度80%,固液比1:6kg/L,浸提温度40℃,超声浸提时间70min。
[7]单长民,胡娟娟,杜冠华.白英提取物诱导人肝癌BEL-7404细胞
凋亡作用[J].中国临床药理学与治疗学,2001,6(3):200 ̄203.
[8]袁志发,周静芋.试验设计与分析[M].北京:高等教育出版社,2000:
292 ̄296.
收稿日期:2006-03-20
84
2006.Vol.27.NO.8
食品研究与开发
束后所形成的果糖用分光光度计法测定[4]。
科学研究
葡萄糖异构酶(Glucoseisomerase,GI;EC5.3.1.5;木糖异构酶)催化D-葡萄糖生产D-果糖的异构化反应,是工业上制备高果糖浆的关键酶[1]。目前,工业上用于高果糖浆制备的GI为经过基因工程改造的固定化锈棕色链霉菌木糖异构酶。运用此酶,可以将葡萄糖浆一步异构化为F42高果糖浆。由于F42高果糖浆在常温下易形成难溶的结晶,需再经离子交换等后续果糖纯化步骤,可制得F55和F90的高果糖浆[2]。因此,提高葡萄糖异构酶的果糖异构化率将有利于高果糖浆工业制备的工艺简化和效率提高。
我们在前期的研究中,从一种木糖利用嗜热细菌中克隆并高表达了一种新型葡萄糖异构酶(rGI;另文发表)。本文介绍rGI的酶学性质。
1.5SDS-PAGE
采用10%分离胶的不连续垂直板电泳,25mA电泳4h。考马斯亮蓝R-250染色[7]。
2结果
从2L重组菌Ec-GI培养物,经上述制备方法,获
2.1rGI的制备
得约28000UrGI,再经热处理去除了约90%左右的菌体蛋白,最终获得了120U/mL的粗酶液(图1),用于进一步试验。
1材料和方法
重组菌Ec-GI于LB培养基[3]中培养到对数中期,然
1.1重组葡萄糖异构酶的制备和纯化
后用0.5mmol/LIPTG诱导3.5h ̄4h。4°C下5000r/min离心10min收获细胞,细胞用50mmol/LPIPES缓冲(pH7.0)-0.5mmol/LCoCl2洗涤2次,再用相同缓冲液
液悬浮细胞。细胞用超声波破碎并在90°C下处理
20min,再经10000r/min离心30min,收集上清液,即为粗酶液。
图1重组菌Ec-GI表达rGI的SDS-PAGE图谱
注:1.分子量标准(由上至下分别为109,66,45,35和25kD),
1.2酶学性质分析
rGI的葡萄糖异构酶活性以其异构化葡萄糖为果糖的速率确定,反应体系为1mL(1mol/L葡萄糖;异构100mmol/LPIPES缓冲液,pH7.0;1mmol/LCoCl2)。化反应在90℃下进行30min。所形成的果糖用分光光度计法测定[4]。异构酶活力定义为:在检测条件下,每分钟产生1mg果糖所需酶量为一个单位(U)。蛋白质浓度测定按文献[5]进行。rGI的最适作用温度、最适作用pH和金属离子依赖性的研究按文献[6]进行。
2.经90℃处理20min的细胞上清,
3.全细胞裂解液。箭头指示分子量为50kD的rGI。
2.2rGI的酶学性质
在不同温度下测定rGI的酶活,以95℃下测得的酶活作为参照(记为100%),结果如图2所示。rGI的最适作用温度为90℃ ̄100℃。在不同pH条件下测定
rGI的酶活,以pH7.0下测得的酶活作为参照(记为100%),结果如图3所示。rGI的最适作用pH为7.0。不同离子下测定rGI的酶活,以10mmol/LCoCl2存在下测得的酶活作为参照(记为100%),结果如图4所示。rGI的活性依赖Co2+或Mg2+。
1.3耐热性和pH稳定性
rGI的热稳定性测定在20mmol/LPIPES缓冲液(pH7.0)-1mmol/LCoCl2中进行。20UrGI加入到1mL上述缓冲液中,封口后于不同温度下温浴10min,按上(pH4.0 ̄7.5)中进行。20UrGI加入到1mL缓冲液中,封口后于90℃下温浴10min,冰浴中冷却后,按上述方法测定残存酶活。
述方法测定残存酶活。pH稳定性测定在适应的缓冲液
1.4葡萄糖异构化试验
葡萄糖异构化反应在pH7.0,70℃或90℃下进行,反应时间为5h,反应体积为1mL。反应体系中包含:120UrGI,10%、(w/v)葡萄糖。反应结20%或30%
图2
温度(℃)
相对酶活力(%)
rGI的最适作用温度
科学研究
食品研究与开发
2006.Vol.27.NO.8
85
将rGI在不同pH缓冲液中于90℃或100℃下温浴10min,冰浴中冷却后,测定残存酶活,结果如图6所示。rGI在pH6.0 ̄7.0之间具有较好的稳定性。
2.4rGI介导的葡萄糖异构化反应
葡萄糖异构化反应在pH7.0,70℃或90℃下进行,反应时间为5h,反应体积为1mL。用120UrGI介(w/v)葡萄糖异构化。反应结束后导10%、20%或30%所形成的果糖用分光光度计法测得,葡萄糖异构化率以果糖形成率(%)表示。结果如表1所示。在70℃下,
图3
90℃下rGI的最适作用pH
低浓度葡萄糖有利于果糖的形成;在90℃下,起始葡萄糖浓度对果糖形成的影响不显著。
表1
rGI在不同温度下异构化葡萄糖为果糖的结果
异构化率(%)
起始葡萄糖浓度(%,w/v)
70℃64.258.649.5
90℃58.356.854.8
102030
图4金属离子对酶活的影响
3讨论
大量利用木糖生长的细菌中所含有的木糖异构酶
注:1.未加任何金属离子2.1mmol/LCo2+3.2mmol/LCa2+4.10mmol/L
Co2+5.10mmol/LMg2+6.10mmol/LMn2+7.100mmol/LMg2+
可用于葡萄糖异构化反应。此外,在真核细胞中,如大麦和厌氧丝状真菌Piromycessp.E2,也发现有GI的存在[8]。由于,葡萄糖异构酶催化的葡萄糖异构化为果糖的反应为一可逆过程,在高温条件下,此反应的平衡偏向于果糖,由此有利于一步制备含果糖大于50%的高果糖浆。因此,高温葡萄糖异构酶的获得和工业应用在高果糖浆工业进步和高效制备中具有十分重要的意义。目前,已发现的高温葡萄糖异构酶主要来源于厌氧嗜热菌,如嗜热球菌属和海洋嗜热菌属细菌,其最适作用温度在95°C以上。来源于Thermotoganeapolitana
2.3rGI的热稳定性和pH稳定性
将rGI置于pH7.0缓冲液中,于不同温度下温浴
10min,然后,测定残存酶活,结果如图5所示。rGI在80℃,90℃,100℃下的酶活半衰期分别为8h,5h和2h。
5068葡萄糖异构酶基因已经被克隆和在大肠杆菌中表达[6]。
由于野生菌株培养不易(厌氧)以及酶制备较困难
(产酶水平低),因此,通过基因工程技术对其进行高效
图5
rGI的热稳定性
制备是实现其工业应用的关键步骤之一。异源表达产物(重组酶)的性质常常因为分子操作和所采用的表达宿主细胞的生理特征而发生改变,全面评价和研究异源表达产物(重组酶)的性质对实现其工业应用价值是极为重要的。
本研究结果显示,重组酶rGI的主要酶学性质与天然酶相比,没有本质上的改变。其中,最适作用温度、最适作用pH、热稳定性与天然酶相似(未发表数据);
pH
在金属离子依赖性方面,除对Mg2+依赖性有所改变外,无显著改变(未发表数据)。
图6rGI的pH稳定性
86
2006.Vol.27.NO.8
食品研究与开发
科学研究
甘油和木糖醇复合增塑剂对大豆蛋白塑料性能的影响
邹文中,杨晓泉,温其标,陈中
(华南理工大学轻工与食品学院,广东广州510640)
摘
要:研究了甘油和木糖醇复合增塑剂对大豆蛋白塑料特性的影响。将甘油与木糖醇以不同比例添加到大豆蛋白
中,经压制成型制成大豆蛋白塑料。结果表明,采用复合增塑剂,大豆蛋白塑料的拉伸强度,杨氏模量均增加。复合增塑剂塑化大豆蛋白塑料存在2个玻璃化温度,分别产生在富集复合增塑剂区域和富集大豆蛋白区域。除甘油和木糖醇比率4:6外,其他比率复合增塑剂塑化塑料2个玻璃化温度之差均低于纯甘油增塑蛋白塑料的。复合增塑剂塑化塑料的吸水率增加。
关键词:大豆蛋白;塑料;复合增塑剂;力学性能
INFLUENCEOFCOMPLEXPLASTICIZERSCONTAININGGLYCEROLANDXYLITOLONTHE
SOYPROTEINPLASTICCHARACTERISTICS
ZOUWen-zhong,YANGXiao-quan,WENQi-biao,CHENZhong
(CollegeofFoodEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,Guangdong,China)
Abstract:Influenceofcomplexplasticizerscontainingglycerolandxylitolonthesoyproteinplasticscharacteris-ticswasstudied.Thesoyproteinandcomplexplasticizersweremixedandhotpressmoldedformakingsoypro-teinplastics.Theresultsshowedthatthetensilestrength,Young'smodulusofsoyproteinplasticswithcomplexplasticizersincreased.Theresultrevealedthatthereweretwoglasstransitiontemperatures(Tg1andTg2),corre-spondingtocomplexplasticizer-richandprotein-richdomains.ThedifferencesofTg2andTg1withcomplexplasticizersdecreasedexcepttheratio4:6ofglycerolandxylitol.Waterabsorptionofmodifiedplasticsincreased.Keywords:soyprotein;plastic;complexplasticizer;mechanicalproperty近年来,石油资源危机和塑料废弃物对生态环境的危害已成为人们备受关注的问题。与此同时,开发生
基金项目:广东省“十五”攻关农产品重大专项基金(2001BA501A02)作者简介:邹文中(1977-),男,博士,研究方向:粮食、油脂与蛋白质。
物降解塑料作为解决石油资源枯竭和治理白色污染的一条有效途径也得到越来越多的重视。在可生物降解分布广、可再生等优点,资源中,大豆蛋白质以产量大、
成为独特的降解资源。目前,大豆蛋白已应用于黏合剂,涂料等领域[1 ̄2]。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
从葡萄糖异构化反应结果(表1)可以看出,本文介绍的葡萄糖异构酶rGI的葡萄糖异构化率明显优于来源于棕色链霉菌木糖异构酶所介导的葡萄糖异构化率。因此,rGI的固定化及其F55高果糖浆一步制备工艺的研究将是后续研究的重点。参考文献:
[1]KobayeashiT,TanakaA,TosaT.IndustrialApplicationsofImmobi-
lizedBiocatalysts.NewYork:MarcelDekkerInc,1993:185 ̄208.[2]姜锡瑞,段钢.新编酶制剂实用技术手册[M].北京:中国轻工业出
版社,2002.
[3]SambrookJ,FritschEF,ManiatisT.MolecularCloning:ALaboratory
Manual.2nded.,CSH:ColdSpringHarborLaboratoryPress.1989.[4]DischeZ,BorenfreundE.JBiolChem,1951,192:583 ̄587.[5]BradfordMM.AnalBiochem,1976,72:248 ̄254.
[6]VieilleC,HessJM,KellyRM,ZeikusJG.ApplEnvironMicrobiol,
1995,61:1867 ̄1875.
[7]诸葛健,王正祥.工业微生物实验技术手册[M].北京:中国轻工
业出版社,1994.
[8]HarhangiHR,AkhmanovaAS,EmmensR,etal.ArchMicrobiol,
2003,180:134 ̄141.
收稿日期:2006-03-20
科学研究
食品研究与开发
2006.Vol.27.NO.8
83
重组高异构化率葡萄糖异构酶
酶学性质的研究
李松1,牛丹丹1,张梁1,石贵阳1,沈煜1,陈卫2,王正祥1,2,*
(1.工业生物技术教育部重点实验室江南大学生物工程学院,江苏无锡214036;
2.食品科学与安全教育部重点实验室江南大学食品学院,江苏无锡214036)
摘
要:葡萄糖异构酶催化D-葡萄糖形成D-果糖的异构化反应,是工业上制备高果糖浆的关键酶。介绍一种新型
重组葡萄糖异构酶(rGI)的酶学性质。rGI的最适作用温度为90°C ̄100°C,最适作用pH为7.0。rGI具有较好的热稳性,90°在90°C下的酶活半衰期约为5h。rGI酶活表达依赖二价金属离子。C、pH7.0和5h下,rGI异构化30%(w/v)葡萄糖液为果糖的异构化率达到54.8%。
关键词:重组葡萄糖异构酶;酶学性质;高果糖浆;异构化
ENZYMATICPROPERTIESOFRECOMBINANTGLUCOSEISOMERASEWITHHIGH-ISOMERIZATIONRATE
LISong1,NIUDan-dan1,ZHANGLiang1,SHIGui-yang1,SHENYu1,CHENWei2,WANGZheng-xiang1,2,*(1.TheKeyLaboratoryofIndustrialBiotechnology,MinistryofEducationandSchoolofBiotechnology,Southern
YangtzeUniversity,Wuxi214036,Jiangsu,China;2.KeyLaboratoryofFoodScienceandSafety,MinistryofEducationand
SchoolofFoodScienceandEngineering,SouthernYangtzeUniversity,Wuxi214036,Jiangsu,China)Abstract:GlucoseisomerasecatalyzingisomerationreactionbetweenD-glucoseandD-fructose,isofindustrialsignificanceintheproductionofhigh-fructosesyrup.Inthisstudy,theenzymaticpropertiesofanewrecombi-C ̄100°CandpH7.0.rGInantglucoseisomerase(rGI)wereinvestigated.rGIshowedthehighestactivityat90°
hadanexcellentthermostabilitywiththehalflifeofabout5hat90°C.Theactivitywasmetalion-dependent.rGIisomerizedglucose(30%,w/v)tofructosewithisomerizationrateof54.8%at90°C,pH7.0and5h.Keywords:recombinantglucoseisomerase;enzymaticproperties;highfructosesyrup;isomerization
基金项目:新世纪优秀人才支持计划(NCET-04-0497)
作者简介:李松(1980-),男,硕士研究生,研究方向:工业微生物学和分子育种学。
*通讯作者
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
交试验的9组数据,确为试验条件下的最佳工艺。参考文献:
[1]孙波,彭密军,杨晓燕.超声波提取杜仲叶的工艺研究[J].林产化学
与工业,1999,19(3):67 ̄70.
33.1
结论
白英红浆果红色素易溶于甲醇、水,能95%乙醇、
[2]马远鸣.超声波技术[M].西安:陕西师范学院出版社,1980,2∶30.[3]张琰.药用植物白英栽培技术[J].中国林副特产,2001,4:29.[4]崔建国,陈小军,孙志良,等.白毛藤生物碱的提取及体外抗菌活性
研究[J].中兽医医药杂志,2004,5:41 ̄42.
溶于乙酸乙酯,不溶于石油醚。生产中可用乙醇水溶液提取白英果红色素。
3.2白英红浆果的95%乙醇、乙酸乙酯提取液都在
[5]吴亚林,黄静,潘远江.白毛藤多糖的分离和生物免疫活性研究[J].
浙江大学学报(理学版),2004,31(3):319 ̄321.
538nm±2nm处有吸收峰且干扰较小,可选择540nm处作为白英果红色素的测定波长。
[6]杨敬芝,郭贵明,周立新,等.白英化学成分的研究[J].中国中药杂
志,2002,27(1):42 ̄43.
3.3成熟白英果打浆超声提取条件下,各因素对白英
果红色素浸出量影响大小为:固液比>浸提温度>超声浸提时间>乙醇浓度。试验条件下白英果红色素的最佳提取工艺条件:乙醇浓度80%,固液比1:6kg/L,浸提温度40℃,超声浸提时间70min。
[7]单长民,胡娟娟,杜冠华.白英提取物诱导人肝癌BEL-7404细胞
凋亡作用[J].中国临床药理学与治疗学,2001,6(3):200 ̄203.
[8]袁志发,周静芋.试验设计与分析[M].北京:高等教育出版社,2000:
292 ̄296.
收稿日期:2006-03-20
84
2006.Vol.27.NO.8
食品研究与开发
束后所形成的果糖用分光光度计法测定[4]。
科学研究
葡萄糖异构酶(Glucoseisomerase,GI;EC5.3.1.5;木糖异构酶)催化D-葡萄糖生产D-果糖的异构化反应,是工业上制备高果糖浆的关键酶[1]。目前,工业上用于高果糖浆制备的GI为经过基因工程改造的固定化锈棕色链霉菌木糖异构酶。运用此酶,可以将葡萄糖浆一步异构化为F42高果糖浆。由于F42高果糖浆在常温下易形成难溶的结晶,需再经离子交换等后续果糖纯化步骤,可制得F55和F90的高果糖浆[2]。因此,提高葡萄糖异构酶的果糖异构化率将有利于高果糖浆工业制备的工艺简化和效率提高。
我们在前期的研究中,从一种木糖利用嗜热细菌中克隆并高表达了一种新型葡萄糖异构酶(rGI;另文发表)。本文介绍rGI的酶学性质。
1.5SDS-PAGE
采用10%分离胶的不连续垂直板电泳,25mA电泳4h。考马斯亮蓝R-250染色[7]。
2结果
从2L重组菌Ec-GI培养物,经上述制备方法,获
2.1rGI的制备
得约28000UrGI,再经热处理去除了约90%左右的菌体蛋白,最终获得了120U/mL的粗酶液(图1),用于进一步试验。
1材料和方法
重组菌Ec-GI于LB培养基[3]中培养到对数中期,然
1.1重组葡萄糖异构酶的制备和纯化
后用0.5mmol/LIPTG诱导3.5h ̄4h。4°C下5000r/min离心10min收获细胞,细胞用50mmol/LPIPES缓冲(pH7.0)-0.5mmol/LCoCl2洗涤2次,再用相同缓冲液
液悬浮细胞。细胞用超声波破碎并在90°C下处理
20min,再经10000r/min离心30min,收集上清液,即为粗酶液。
图1重组菌Ec-GI表达rGI的SDS-PAGE图谱
注:1.分子量标准(由上至下分别为109,66,45,35和25kD),
1.2酶学性质分析
rGI的葡萄糖异构酶活性以其异构化葡萄糖为果糖的速率确定,反应体系为1mL(1mol/L葡萄糖;异构100mmol/LPIPES缓冲液,pH7.0;1mmol/LCoCl2)。化反应在90℃下进行30min。所形成的果糖用分光光度计法测定[4]。异构酶活力定义为:在检测条件下,每分钟产生1mg果糖所需酶量为一个单位(U)。蛋白质浓度测定按文献[5]进行。rGI的最适作用温度、最适作用pH和金属离子依赖性的研究按文献[6]进行。
2.经90℃处理20min的细胞上清,
3.全细胞裂解液。箭头指示分子量为50kD的rGI。
2.2rGI的酶学性质
在不同温度下测定rGI的酶活,以95℃下测得的酶活作为参照(记为100%),结果如图2所示。rGI的最适作用温度为90℃ ̄100℃。在不同pH条件下测定
rGI的酶活,以pH7.0下测得的酶活作为参照(记为100%),结果如图3所示。rGI的最适作用pH为7.0。不同离子下测定rGI的酶活,以10mmol/LCoCl2存在下测得的酶活作为参照(记为100%),结果如图4所示。rGI的活性依赖Co2+或Mg2+。
1.3耐热性和pH稳定性
rGI的热稳定性测定在20mmol/LPIPES缓冲液(pH7.0)-1mmol/LCoCl2中进行。20UrGI加入到1mL上述缓冲液中,封口后于不同温度下温浴10min,按上(pH4.0 ̄7.5)中进行。20UrGI加入到1mL缓冲液中,封口后于90℃下温浴10min,冰浴中冷却后,按上述方法测定残存酶活。
述方法测定残存酶活。pH稳定性测定在适应的缓冲液
1.4葡萄糖异构化试验
葡萄糖异构化反应在pH7.0,70℃或90℃下进行,反应时间为5h,反应体积为1mL。反应体系中包含:120UrGI,10%、(w/v)葡萄糖。反应结20%或30%
图2
温度(℃)
相对酶活力(%)
rGI的最适作用温度
科学研究
食品研究与开发
2006.Vol.27.NO.8
85
将rGI在不同pH缓冲液中于90℃或100℃下温浴10min,冰浴中冷却后,测定残存酶活,结果如图6所示。rGI在pH6.0 ̄7.0之间具有较好的稳定性。
2.4rGI介导的葡萄糖异构化反应
葡萄糖异构化反应在pH7.0,70℃或90℃下进行,反应时间为5h,反应体积为1mL。用120UrGI介(w/v)葡萄糖异构化。反应结束后导10%、20%或30%所形成的果糖用分光光度计法测得,葡萄糖异构化率以果糖形成率(%)表示。结果如表1所示。在70℃下,
图3
90℃下rGI的最适作用pH
低浓度葡萄糖有利于果糖的形成;在90℃下,起始葡萄糖浓度对果糖形成的影响不显著。
表1
rGI在不同温度下异构化葡萄糖为果糖的结果
异构化率(%)
起始葡萄糖浓度(%,w/v)
70℃64.258.649.5
90℃58.356.854.8
102030
图4金属离子对酶活的影响
3讨论
大量利用木糖生长的细菌中所含有的木糖异构酶
注:1.未加任何金属离子2.1mmol/LCo2+3.2mmol/LCa2+4.10mmol/L
Co2+5.10mmol/LMg2+6.10mmol/LMn2+7.100mmol/LMg2+
可用于葡萄糖异构化反应。此外,在真核细胞中,如大麦和厌氧丝状真菌Piromycessp.E2,也发现有GI的存在[8]。由于,葡萄糖异构酶催化的葡萄糖异构化为果糖的反应为一可逆过程,在高温条件下,此反应的平衡偏向于果糖,由此有利于一步制备含果糖大于50%的高果糖浆。因此,高温葡萄糖异构酶的获得和工业应用在高果糖浆工业进步和高效制备中具有十分重要的意义。目前,已发现的高温葡萄糖异构酶主要来源于厌氧嗜热菌,如嗜热球菌属和海洋嗜热菌属细菌,其最适作用温度在95°C以上。来源于Thermotoganeapolitana
2.3rGI的热稳定性和pH稳定性
将rGI置于pH7.0缓冲液中,于不同温度下温浴
10min,然后,测定残存酶活,结果如图5所示。rGI在80℃,90℃,100℃下的酶活半衰期分别为8h,5h和2h。
5068葡萄糖异构酶基因已经被克隆和在大肠杆菌中表达[6]。
由于野生菌株培养不易(厌氧)以及酶制备较困难
(产酶水平低),因此,通过基因工程技术对其进行高效
图5
rGI的热稳定性
制备是实现其工业应用的关键步骤之一。异源表达产物(重组酶)的性质常常因为分子操作和所采用的表达宿主细胞的生理特征而发生改变,全面评价和研究异源表达产物(重组酶)的性质对实现其工业应用价值是极为重要的。
本研究结果显示,重组酶rGI的主要酶学性质与天然酶相比,没有本质上的改变。其中,最适作用温度、最适作用pH、热稳定性与天然酶相似(未发表数据);
pH
在金属离子依赖性方面,除对Mg2+依赖性有所改变外,无显著改变(未发表数据)。
图6rGI的pH稳定性
86
2006.Vol.27.NO.8
食品研究与开发
科学研究
甘油和木糖醇复合增塑剂对大豆蛋白塑料性能的影响
邹文中,杨晓泉,温其标,陈中
(华南理工大学轻工与食品学院,广东广州510640)
摘
要:研究了甘油和木糖醇复合增塑剂对大豆蛋白塑料特性的影响。将甘油与木糖醇以不同比例添加到大豆蛋白
中,经压制成型制成大豆蛋白塑料。结果表明,采用复合增塑剂,大豆蛋白塑料的拉伸强度,杨氏模量均增加。复合增塑剂塑化大豆蛋白塑料存在2个玻璃化温度,分别产生在富集复合增塑剂区域和富集大豆蛋白区域。除甘油和木糖醇比率4:6外,其他比率复合增塑剂塑化塑料2个玻璃化温度之差均低于纯甘油增塑蛋白塑料的。复合增塑剂塑化塑料的吸水率增加。
关键词:大豆蛋白;塑料;复合增塑剂;力学性能
INFLUENCEOFCOMPLEXPLASTICIZERSCONTAININGGLYCEROLANDXYLITOLONTHE
SOYPROTEINPLASTICCHARACTERISTICS
ZOUWen-zhong,YANGXiao-quan,WENQi-biao,CHENZhong
(CollegeofFoodEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,Guangdong,China)
Abstract:Influenceofcomplexplasticizerscontainingglycerolandxylitolonthesoyproteinplasticscharacteris-ticswasstudied.Thesoyproteinandcomplexplasticizersweremixedandhotpressmoldedformakingsoypro-teinplastics.Theresultsshowedthatthetensilestrength,Young'smodulusofsoyproteinplasticswithcomplexplasticizersincreased.Theresultrevealedthatthereweretwoglasstransitiontemperatures(Tg1andTg2),corre-spondingtocomplexplasticizer-richandprotein-richdomains.ThedifferencesofTg2andTg1withcomplexplasticizersdecreasedexcepttheratio4:6ofglycerolandxylitol.Waterabsorptionofmodifiedplasticsincreased.Keywords:soyprotein;plastic;complexplasticizer;mechanicalproperty近年来,石油资源危机和塑料废弃物对生态环境的危害已成为人们备受关注的问题。与此同时,开发生
基金项目:广东省“十五”攻关农产品重大专项基金(2001BA501A02)作者简介:邹文中(1977-),男,博士,研究方向:粮食、油脂与蛋白质。
物降解塑料作为解决石油资源枯竭和治理白色污染的一条有效途径也得到越来越多的重视。在可生物降解分布广、可再生等优点,资源中,大豆蛋白质以产量大、
成为独特的降解资源。目前,大豆蛋白已应用于黏合剂,涂料等领域[1 ̄2]。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
从葡萄糖异构化反应结果(表1)可以看出,本文介绍的葡萄糖异构酶rGI的葡萄糖异构化率明显优于来源于棕色链霉菌木糖异构酶所介导的葡萄糖异构化率。因此,rGI的固定化及其F55高果糖浆一步制备工艺的研究将是后续研究的重点。参考文献:
[1]KobayeashiT,TanakaA,TosaT.IndustrialApplicationsofImmobi-
lizedBiocatalysts.NewYork:MarcelDekkerInc,1993:185 ̄208.[2]姜锡瑞,段钢.新编酶制剂实用技术手册[M].北京:中国轻工业出
版社,2002.
[3]SambrookJ,FritschEF,ManiatisT.MolecularCloning:ALaboratory
Manual.2nded.,CSH:ColdSpringHarborLaboratoryPress.1989.[4]DischeZ,BorenfreundE.JBiolChem,1951,192:583 ̄587.[5]BradfordMM.AnalBiochem,1976,72:248 ̄254.
[6]VieilleC,HessJM,KellyRM,ZeikusJG.ApplEnvironMicrobiol,
1995,61:1867 ̄1875.
[7]诸葛健,王正祥.工业微生物实验技术手册[M].北京:中国轻工
业出版社,1994.
[8]HarhangiHR,AkhmanovaAS,EmmensR,etal.ArchMicrobiol,
2003,180:134 ̄141.
收稿日期:2006-03-20