新型鏈黴菌木聚糖酶對饅頭品質的影響及作用機理

《新型鏈黴菌木聚糖酶對饅頭品質的影響及作用機理》是依託北京工商大學，由李秀婷擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：新型鏈黴菌木聚糖酶對饅頭品質的影響及作用機理
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李秀婷
• 依託單位：北京工商大學

項目摘要

本課題擬篩選適用於饅頭品質改善的新型鏈黴菌木聚糖酶，並利用易錯PCR體外分子定向進化技術對枝鏈黴菌Streptomyces rameus木聚糖酶XYNⅡ進行分子改良，獲得特異性增強的穩定突變體；研究在麵團形成過程小麥麵粉中的阿拉伯木聚糖在木聚糖酶作用下的水解特點及變化規律；從流變學特性及水合麵筋蛋白質構象兩方面的變化來探究酶對饅頭麵團形成過程的影響，尋求酶作用影響饅頭品質的實質；通過衡量酶作用對麵團產氣能力及持氣能力的影響，結合流變學特性分析醒發及蒸製過程中酶對麵團的影響；採用模型定量表征和分析饅頭在貯存過程的老化變硬的動力學過程，探討酶作用對饅頭老化的影響及作用規律，尋求提高饅頭品質延緩老化過程的途徑。本項目的成功實施將為有效提高饅頭品質及解決老化問題提供基礎數據和科學依據，為推進饅頭生產的工業化進程奠定科學基礎，具有重要的社會意義和科學價值。

結題摘要

本項目研究團隊從土壤中篩出一株木聚糖酶產生菌株Streptomyces rameus L2001，經鑑定為枝鏈黴菌。枝鏈黴菌L2001所產的兩種木聚糖酶經純化得到電泳純酶，XYN II是該菌株所產的最主要木聚糖酶，回收率為21.8%，純化倍數為13.3，分子量約為21.1 kDa，最適反應pH值為5.3；50 oC時pH值穩定範圍是2.2~11.3，70 oC時pH值穩定範圍是4.3~6.7。該酶的最適反應溫度為70 oC；70 oC時處理30 min仍保留60 %以上的酶活力，具有良好的耐熱性和熱穩定性，可套用於饅頭生產中。 對枝鏈黴菌L2001天然木聚糖酶N端分析，並通過該菌屬來源的木聚糖酶同源序列比對，設計簡併引物，先後通過常規PCR反應及熱不對稱PCR反應得到了編碼木聚糖酶XYN II的完整核苷酸序列，其大小為672 bp。選擇載體pPIC9K，構建pPIC9K-xynII重組表達載體。採用電擊轉化法，將構建好的表達載體轉化進入畢赤酵母GS115中，成功實現重組菌株的構建。 通過易錯PCR技術對XYN II基因進行定向進化，構建包含5000個左右轉化子的突變文庫，並對突變文庫進行篩選。經篩選，突變子7-46所產突變木聚糖酶耐熱性較天然酶明顯提高，作為進一步研究的對象。通過硫酸銨飽和度分級沉澱和Ni-NTA親和層析對突變子7-46產的突變木聚糖酶進行了提純，最終獲得電泳純的木聚糖酶，並對其酶學性質進行了研究。突變木聚糖酶的最適溫度為76 oC，比天然酶高6 oC。在75 oC處理30 min後，突變酶仍能保持近40% 的殘餘酶活力，而此時天然酶最適溫度已不足30%，說明突變酶溫度穩定性有明顯的提升；當該酶在80 oC下處理30 min時，仍保留10%的木聚糖酶活力，此時天然酶殘餘酶活力幾乎為零。 在饅頭製作過程中添加適量枝鏈黴菌Streptomyces rameus L2001產木聚糖酶，研究木聚糖酶L2001對饅頭比容、延展率、硬度、含水量、顏色等品質的影響，並進行保存實驗。結果表明：加酶量0.9 mg/kg 條件下，饅頭硬度、內聚性、膠著性及咀嚼性數值均偏小，此時木聚糖酶的抗老化效果最明顯。 至項目結題，項目研究團隊已撰寫並發表研究論文22篇，其中SCI收錄4篇；EI收錄5篇，已錄用1篇；核心期刊論文12篇；申請國家專利3項，已授權2項。