新型链霉菌木聚糖酶对馒头品质的影响及作用机理

本课题拟筛选适用于馒头品质改善的新型链霉菌木聚糖酶，并利用易错PCR体外分子定向进化技术对枝链霉菌Streptomyces rameus木聚糖酶XYNⅡ进行分子改良，获得特异性增强的稳定突变体；研究在面团形成过程小麦面粉中的阿拉伯木聚糖在木聚糖酶作用下的水解特点及变化规律；从流变学特性及水合面筋蛋白质构象两方面的变化来探究酶对馒头面团形成过程的影响，寻求酶作用影响馒头品质的实质；通过衡量酶作用对面团产气能力及持气能力的影响，结合流变学特性分析醒发及蒸制过程中酶对面团的影响；采用模型定量表征和分析馒头在贮存过程的老化变硬的动力学过程，探讨酶作用对馒头老化的影响及作用规律，寻求提高馒头品质延缓老化过程的途径。本项目的成功实施将为有效提高馒头品质及解决老化问题提供基础数据和科学依据，为推进馒头生产的工业化进程奠定科学基础，具有重要的社会意义和科学价值。

本项目研究团队从土壤中筛出一株木聚糖酶产生菌株Streptomyces rameus L2001，经鉴定为枝链霉菌。枝链霉菌L2001所产的两种木聚糖酶经纯化得到电泳纯酶，XYN II是该菌株所产的最主要木聚糖酶，回收率为21.8%，纯化倍数为13.3，分子量约为21.1 kDa，最适反应pH值为5.3；50 oC时pH值稳定范围是2.2~11.3，70 oC时pH值稳定范围是4.3~6.7。该酶的最适反应温度为70 oC；70 oC时处理30 min仍保留60 %以上的酶活力，具有良好的耐热性和热稳定性，可应用于馒头生产中。.对枝链霉菌L2001天然木聚糖酶N端分析，并通过该菌属来源的木聚糖酶同源序列比对，设计简并引物，先后通过常规PCR反应及热不对称PCR反应得到了编码木聚糖酶XYN II的完整核苷酸序列，其大小为672 bp。选择载体pPIC9K，构建pPIC9K-xynII重组表达载体。采用电击转化法，将构建好的表达载体转化进入毕赤酵母GS115中，成功实现重组菌株的构建。.通过易错PCR技术对XYN II基因进行定向进化，构建包含5000个左右转化子的突变文库，并对突变文库进行筛选。经筛选，突变子7-46所产突变木聚糖酶耐热性较天然酶明显提高，作为进一步研究的对象。通过硫酸铵饱和度分级沉淀和Ni-NTA亲和层析对突变子7-46产的突变木聚糖酶进行了提纯，最终获得电泳纯的木聚糖酶，并对其酶学性质进行了研究。突变木聚糖酶的最适温度为76 oC，比天然酶高6 oC。在75 oC处理30 min后，突变酶仍能保持近40% 的残余酶活力，而此时天然酶最适温度已不足30%，说明突变酶温度稳定性有明显的提升；当该酶在80 oC下处理30 min时，仍保留10%的木聚糖酶活力，此时天然酶残余酶活力几乎为零。.在馒头制作过程中添加适量枝链霉菌Streptomyces rameus L2001产木聚糖酶，研究木聚糖酶L2001对馒头比容、延展率、硬度、含水量、颜色等品质的影响，并进行保存实验。结果表明：加酶量0.9 mg/kg 条件下，馒头硬度、内聚性、胶着性及咀嚼性数值均偏小，此时木聚糖酶的抗老化效果最明显。.至项目结题，项目研究团队已撰写并发表研究论文22篇，其中SCI收录4篇；EI收录5篇，已录用1篇；核心期刊论文12篇；申请国家专利3项，已授权2项。