重组鱼腥藻脂肪氧合酶的面粉强筋机理研究

脂肪氧合酶（LOX）对小麦面粉具有漂白、强筋作用，是化学改良剂溴酸钾的良好替代品，但有关LOX在面团强筋中的作用机理至今未有科学定论。本研究以重组鱼腥藻脂肪氧合酶（Ana-LOX）为研究材料，在研究阐明重组Ana-LOX酶促反应机制后，模拟面粉强筋体系，研究初级酶促产物介导的面筋筋力相关因素- - 面筋蛋白和多糖分子的自由基类型和相互作用关系,研究重组Ana-LOX作用下，不同筋力面粉相应的面团流变性、面制品加工品质的变化。 .本研究以新型的重组Ana-LOX纯酶出发，克服了以往研究中以大豆粉混合物为材料的缺陷；同时基因工程菌发酵获得的重组Ana-LOX比大豆LOX纯酶在成本上具有优势巨大。本项目研究成果，对阐明重组Ana-LOX在面粉中强筋机制具有重要的理论意义；同时为开发绿色酶制剂面粉改良剂替代溴酸钾、提高我国面制品的食品品质与安全性起到积极的推动作用。

国内外对脂肪氧合酶（LOX）的面粉强筋的研究主要集中在利用大豆粉LOX的面粉强筋作用，而对重组LOX在面团强筋中的作用机理研究很少。本研究以重组鱼腥藻脂肪氧合酶（Ana-LOX）为研究材料，首先对纯化的重组Ana-LOX进行底物特异性、最适pH及其稳定性、最适反应温度及其稳定性、酶促反应动力学等研究，确定适宜的反应条件；其次，利用电子自旋共振技术（ESR）以及ESR与MS相结合的技术明确了重组Ana-LOX催化不饱和脂肪酸产生的脂过氧化自由基产物的类型和氧化位置，发现重组Ana-LOX酶促产生初级自由基可以导致半胱氨酸和酪氨酸的氧化成二聚体，会使清蛋白、谷蛋白和面筋蛋白的蛋白粒径变小，而自由基作用蛋白类物质和非淀粉多糖类会导致粒径变大，推测可能是蛋白分子内交联产生，而蛋白和多糖产生分子间交联，而使面筋的强度变大，从分子水平上部分阐明重组鱼腥藻脂肪氧合酶的面粉强筋机理；同时通过傅立叶红外光谱、圆二色性光谱和电子显微镜等技术对Ana-LOX反应后的蛋白及其聚集体进行结构分析，进一步揭示面筋网络形成的分子机制。最后，以不同筋力的小麦面粉为材料，着重研究重组Ana-LOX对面团的粉质特性、面团的拉伸特性、面团的动态流变学性质和面团的微观结构的影响，从宏观上探讨重组Ana-LOX对面团品质改良的作用和效果。研究发现重组鱼腥藻脂肪氧合酶对小麦面粉具有很好的强筋作用，首次应用纯化的Ana-LOX完善和发展了其面粉强筋的机理，为研制开发绿色重组Ana-LOX面粉强筋剂替代溴酸钾提出了科学依据。