小麦的加工品质与小麦中各种蛋白质的含量和组成密切相关。高分子量谷蛋白(HMW-GS)、低分子量谷蛋白(LMW-GS)和醇溶蛋白交联形成三维面筋网络骨架,直接决定小麦的加工品质。阐明面筋蛋白的交联机理对于改善小麦的加工品质具有重要意义。2001年,Tilley等人[30]提出了谷蛋白酪氨酸交联理论,挑战了谷蛋白二硫键交联的经典假说。结果表明,酪氨酸交联的形成是由过氧化物酶或具有过氧化物酶性质的酶催化的。本研究从小麦种子中分离纯化了一种小麦过氧化物酶,并对其理化性质和光谱特性进行了研究。利用生物质谱技术(MALDI-TOF)对WsPOD肽的指纹图谱进行了初步研究。酪氨酸催化实验表明WsPOD具有酪氨酸交联活性;WsPOD的微观混合实验表明,WsPOD能改善面团的流变特性。本研究旨在阐明面筋蛋白酪氨酸交联的催化机理,支持和完善面筋交联的新理论,从而建立小麦品质改良的新策略,为食品工业中广泛使用的化学添加剂寻找安全的替代品。
1.wspod的分离纯化。关于过氧化物酶的分离纯化已有不少报道,但小麦中过氧化物酶的分离纯化报道较少,国内尚未见报道。本试验建立了一种高效、简便的小麦种子过氧化物酶WsPOD分离方法。通过乙酸沉淀、硫酸铵分级沉淀、FPLC源30S离子交换柱层析和FPLC super dex G-75凝胶过滤柱层析,从小麦种子中分离出电泳纯的WsPOD。SDS-PAGE结果显示单一条带;SDS-PAGE显示表观分子量约为36KD。
2.wspod的理化性质。以愈创木酚为底物,获得了WsPOD催化反应的pH值、过氧化氢浓度、温度和热稳定性。测定了光谱特性和其他物理化学性质。结果表明,WsPOD催化反应的最适pH值约为5.0,最适反应温度为40,最适过氧化氢浓度为14 mmol/L,紫外-可见光谱扫描显示该酶为一种含血红素辅助基团的酸性蛋白,在399nm处有典型的Soret吸收带。热稳定性实验表明WsPOD具有良好的耐热性。
3.WsPOD肽指纹图谱。使用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)对分离的WsPOD进行肽指纹,发现只有一个结果与现有蛋白质数据库中WsPOD的肽指纹相匹配。获得的数据表明WsPOD是一种胚乳特异表达的过氧化物酶,保守性表明该酶有两个保守区域,即过氧化物酶催化活性位点和血红素辅助近端结合位点。从WsPOD的肽质量指纹数据中获得的序列信息为WsPOD的cDNA克隆奠定了良好的基础。
4.WSPOD酪氨酸交联活性的测定。WsPOD催化单体酪氨酸反应的产物用UV-1100紫外-可见分光光度计扫描,并用HPLC-ESI/MS,结果表明WsPOD能催化单体酪氨酸形成二聚体酪氨酸,具有酪氨酸交联活性。
5.wspod微量掺杂实验。以洛阳8716为参考基粉,按照国家标准GB/T 14614-93,采用50 g制粉进行微配粉试验。结果表明,WsPOD能延长面团形成时间和稳定时间,改善面粉品质指标,使面团更有粘性、弹性和耐揉性。
6.双酪氨酸标准品的化学合成。根据Michael Tilley等人的方法,通过化学合成得到二元酪氨酸混合物,用HPLC-C 18显示相柱分离纯化出纯的二元酪氨酸,为后续实验提供了内标。