应用圆二色光谱研究电场对辣根过氧化物酶二级结构的影响

辣根过氧化物酶(ＨＲＰ)经不同强度的电场处理,用圆二色光谱研究了电场对辣根过氧化物酶二级结构的影响。结果表明：在1.0～6.0 kV·cm-1范围, 不同强度的电场对辣根过氧化物酶的α-螺旋、β-折叠、β-转角及无规卷曲相对含量的影响程度不同。与对照组相比,处理组的α-螺旋、β-转角和无规卷曲含量降低,降幅范围分别为0.3%～11.4%,1.7%～15.3%和0.9%～20.4%;β-折叠含量增加,增幅范围为0.9%～82.7%。电场作用具有使辣根过氧化物酶的二级结构中α-螺旋、β-转角和无规卷曲向β-折叠转化的趋势。研究结果对解释电场处理种子生物效应具有重要意义。     

超高压引发胰蛋白构象变化与酶活性间的关系

采用超高压技术处理胰蛋白酶,改变其空间结构,研究酶空间结构变化与酶活力之间的关系。采用傅立叶红外光谱(FTIR)检测超高压处理后胰蛋白酶的二级结构变化;采用荧光光谱检测处理后胰蛋白酶的三级结构;酶活力的检测采用福林酚法。结果显示,与未处理的相比,在37 ℃,不同压力(100～600 MPa)条件处理20 min,对胰蛋白酶活力影响显著(p＜0.05)。其中,300 MPa处理,胰蛋白酶活力达到最大,较未处理的酶活提高了0.386倍。FTIR检测分析显示,300 MPa处理的胰蛋白酶,α-螺旋与β-转角的峰面积比值达到最大(2.749);内源性荧光光谱检测结果显示,当激发波长为295 nm,其荧光强度达到最高值(1 353);激发波长为280 nm,其荧光强度达到最高(4 262);外源性荧光光谱结果显示,当激发波长为228 nm,疏水氨基酸残基的荧光强度达到最高(2 022); 上述荧光强度的变化较0.1 MPa处理的胰蛋白酶均有显著差异(p＜0.05)。结论：超高压处理影响胰蛋白酶的空间结构及酶活性。其中,胰蛋白酶活性与α-螺旋和β-转角的峰面积的比值、色氨酸等疏水氨基酸及酪氨酸残基暴露程度有关。     

脉冲电场对脂肪氧化酶及多酚氧化酶构象影响的光谱分析

以多酚氧化酶(Polyhenol oxidase, PPO)和脂肪氧化酶(Lipoxygenase, LOX)为研究材料, 利用圆二色谱(CD)和荧光光谱分析了脉冲电场(PEF)对此两种酶蛋白二级和三级构象的影响。PPO和LOX酶活在电场强度为20 kV·cm-1的同轴处理室内处理320 μs分别降低了60.3%和21.7%,并且,随着电场强度的增大, 脉冲处理时间的延长, PPO与LOX酶的活性进一步降低。通过CD光谱图发现, PEF处理后,PPO和LOX的α-螺旋含量显著降低, 而β-折叠含量则呈现增长, 表明PPO与LOX酶蛋白中的二级构象在PEF处理后发生了极大的改变, 酶活钝化和二级结构的破坏之间存在对应关系。PEF处理后LOX的荧光强度增加, 随电场强度增强荧光强度增加幅度显著增大,表明PEF破坏了LOX三级构象,酶活钝化和三级结构的破坏之间存在对应关系。     

超高压处理对荔枝果肉中两种酶和可溶性蛋白的影响

 为了研究超高压处理对荔枝果肉中过氧化物酶（POD）、果胶甲基酯酶（PME）及可溶性蛋白含量的影响,将荔枝（“淮枝”品种）果肉在100~400 MPa压力、10 ℃温度条件下处理30 min,采用分光光度法测定果肉中POD、PME的活性,用天然凝胶电泳法以及活性染色法测定POD、PME同工酶的变化,用SDS凝胶电泳法测定果肉中可溶性蛋白含量。结果表明：100~200 MPa超高压处理使荔枝果肉中POD活性上升且出现新的同工酶,300~400 MPa超高压处理则使其活性降低且新出现的同工酶消失;100 MPa压力处理使荔枝果肉中PME活性上升且出现新的同工酶,200~400 MPa超高压处理则使其活性降低且新出现的同工酶消失;100 MPa超高压处理使荔枝果肉中可溶性蛋白含量有所增加,而在200~400 MPa压力处理下其含量持续下降。     

高压脉冲电场对脂肪氧化酶二级和三级构象的影响效果

应用圆二色谱和荧光光谱研究了高压脉冲电场(PEF)对脂肪氧化酶(LOX)的二级和三级构象的影响效果。研究结果表明PEF破坏了LOX二级和三级结构。PEF处理后,LOX的CD光谱中两个特征负峰值显著降低,二级结构中α-螺旋含量显著降低(p<0.05),并且LOX中α-螺旋含量和电场强度之间存在良好线性关系。PEF处理后LOX发射光谱中特征峰(337和583 nm)的荧光强度显著增大(p<0.05),特征峰相对荧光强度和电场强度之间存在良好线性关系。结果表明PEF酶活钝化跟酶二级和三级结构的破坏有关,为PEF钝酶机理研究提供理论基础。     

动态高压微射流技术对木瓜蛋白酶活性的影响(英文)

研究了动态高压微射流技术对木瓜蛋白酶活性的影响,并以荧光光谱为检测手段对木瓜蛋白酶的分子构象进行表征。结果显示,动态高压微射流处理(120~180 MPa)后,木瓜蛋白酶酶活降低。经180 MPa处理1次,木瓜蛋白酶相对酶活降至90.04%。随着处理压力的增加,木瓜蛋白酶分子、酪氨酸残基、色氨酸残基的荧光发射峰位置分别从对照组的334、285、277.5 nm红移至140 MPa处理组的335.5、285.5、278.5 nm,然后回移至180 MPa处理组的334、285、278 nm。在0~4℃放置24 h后,酶活进一步降低,木瓜蛋白酶和酪氨酸残基的荧光强度出现波动(降低、上升然后再降低),表明动态高压微射流处理(120~180 MPa)改变木瓜蛋白酶分子构象的效果较为明显,形成的新构象稳定性低。     

基于氨基化石墨烯量子点荧光比率法超灵敏检测辣根过氧化物酶

荧光比率法超灵敏检测辣根过氧化物酶传感器的构建主要基于酶催化邻苯二胺氧化生成2,3-二氨基吩嗪,生成的2,3-二氨基吩嗪能猝灭氨基化石墨烯量子点440nm处的荧光强度,同时伴随2,3-二氨基吩嗪本身在553nm处的荧光信号增强。随着辣根过氧化物酶浓度的增加,2,3-二氨基吩嗪位于553nm处的荧光不断增强且氨基化石墨烯量子点440nm处的荧光逐渐减弱,形成荧光比率信号。当辣根过氧化物酶浓度在2~800fM范围时,其荧光比率信号与辣根过氧化物酶的浓度具有较好的线性关系,对辣根过氧化酶的检出限为0.21fM。该传感器具有良好的选择性和抗干扰能力,并能实现检测过程的可视性。     

光诱导辣根过氧化物酶催化活性变化及机理研究

辣根过氧化物酶(HRP)是广泛应用的一种生物催化剂,其光照后HRP酶活性变化的机理还未见报道。利用紫外-可见(UV-Vis)、同步荧光、圆二色(CD)光谱研究了光对HRP催化活性及酶活变化机制。实验结果表明：光照射HRP可促使其发生还原反应,同时其催化活性会发生变化。UV-Vis吸收光谱数据显示,光照射后HRP的Soret带403 nm最大吸收峰红移、Q带498 nm处氧化峰强度下降,说明经光照射HRPFe(Ⅲ)被还原为HRPFe(Ⅱ)。不同波长对光照还原影响程度为280 nm>254 nm>498 nm>403 nm;酶活为403 nm>498 nm>254 nm>280 nm;280 nm波长光照射下,Phe,Trp,Tyr和Cys四种游离氨基酸以及谷胱甘肽的加入均对光照还原有促进作用。酶活性与光照还原程度紧密相关,因Fe(Ⅱ)无法提供空轨道与H₂O₂配位,所以光诱导Fe(Ⅲ)还原导致酶活下降。同步荧光和圆二色光谱揭示了光照还原后HRP血红素的构象发生了变化,构象的变化也是光诱导酶活变化的原因之一。紫外光影响酶活性下降的因素为光照引发活性中心Fe(III)还原,蛋白质构象变化的贡献。研究结果对进一步了解光对含血红素蛋白(酶)结构和功能的影响有重要的理论和实际意义。     

一种可用于酚类化合物检测的酶传感器

利用溶胶-凝胶法将辣根过氧化物酶(HRP)固定化于二氧化硅凝胶网络中构建了可用于酚类化合物检测的酶传感器。对二氧化硅载体材料进行了结构表怔。二氧化硅多孔材料的平均孔径为2.95 nm。孔径小于5 nm占总数的84.068%。由于辣根过氧化物酶的分子尺寸远远大于二氧化硅的凝胶网络的平均孔径,因此不会泄露到溶液中去,而尺寸较小的底物可以发生反应。包埋的辣根过氧化物酶在H₂O₂的存在下,能够催化氧化苯酚与4-氨基安替比林反应生成醌亚胺有色化合物。通过紫外-可见光谱测定醌亚胺有色化合物的吸光度,即可以确立苯酚的含量。对于象含氯酚类的重要污染物, 如邻氯酚、间氯酚、2,4-二氯酚,这种方法也同样适用。此外,对多次测定以后的酶的活性下降的问题进行了讨论,结果表明酶传感器可以重复使用10次以上。但响应时间会变长。     

高压二氧化碳对桃果胶甲基酯酶活性的钝化效果与动力学研究

采用高压二氧化碳技术(High Pressure Carbon Dioxide,HPCD)处理桃果胶甲基酯酶(Pectin Methylesterase,PME)粗酶液,分析了HPCD对粗酶液中PME的钝化效果及动力学,进一步比较了粗酶液和桃汁两种体系中PME对HPCD的敏感性。HPCD对粗酶液中PME具有较好的钝化效果,处理温度和压力的共同作用导致了PME活性降低,钝化动力学遵从一级动力学模型。随着处理压力和温度的提高,钝化速率逐渐增大,而指数递减时间则逐渐减小;在最优的处理条件(22MPa、55℃)下,HPCD钝酶的钝化速率和指数递减时间分别为0.408 8min-1和5.63min。温度为55℃时HPCD钝酶的压力敏感指数为16.40MPa,活化体积为-383.00cm3/mol;压强为15MPa时HPCD钝酶的温度敏感指数为13.30℃,活化能为1 845.86kJ/mol。比较HPCD对桃汁和粗酶液中PME的钝化效果,发现HPCD处理16min后(15MPa、55℃),桃汁中PME残存酶活在80%左右,而粗酶液中PME活性已完全钝化,表明桃汁体系中存在保护PME活性的因素,有关机制需要进一步研究。     

Changes in Volatile Aromatic Compounds of Strawberry Puree Treated by High-pressure During Storage

The changes in volatile flavor components and lipoxygenase and peroxidase enzymatic activity of Cilady strawberry puree during high pressure processing (400 MPa/20 °C/20 min) and storage at 4 °C were evaluated. High pressure processing maintains the original aromatic distribution, but after thirty days of storage an increase in some volatile compounds was observed. After high pressure treatment and storage, a residual lipoxygenase activity was observed, which could explain some slight changes of volatile compounds. On the other hand, the peroxidase was clearly inactivated by high pressure treatment.     

高压处理种子对西瓜生长发育的影响

以8个汴梁西瓜品种(京引21、花皮88、圳板、郭牟、金玫黑、金小兰、日本瓜和蜜玫绿)为实验材料,采用样本率的显著性检验t、检验及单因素方差分析方法,研究了26~28 MPa的高氮气压及50~150 MPa的高静水压处理种子对西瓜出苗率、叶绿素含量、过氧化物酶活性、单瓜重、含糖量等生长特性的影响。结果表明:高压处理会显著(P0.05)或极显著(P0.01)地降低西瓜的出苗率和幼苗期叶片的类胡萝卜素含量,提高幼苗期叶片的叶绿素a含量和过氧化物酶的活性。高压处理种子对于含糖量和单瓜重这两个农艺性状的影响,品种间存在较大差异。其中,在50~150 MPa高压下处理种子20 min主要影响日本瓜(P0.001)和金小兰(P0.092)的单瓜重以及郭牟的含糖量(P0.064)。     

Effect of the controlled-atmosphere helium plasma jet on chemical modification of glycated enzymatic protein

We investigate the effect of cold atmospheric plasma (CAP) on the native and glycated glutathione peroxidase 1 (GPx1) as the key antioxidant enzyme. We evaluate the role of reactive species, that is, reactive oxygen species and reactive nitrogen species, in the chemical modifications of proteins through controlling the surrounding gas of the helium plasma jet. The results show CAP has a great effect on both the structure and function of glycated GPx such that after a 600 s plasma treatment at 20 mm distance, enzymatic activity increases up about 51, 30, 25, and 2% for oxygen, air, argon, and nitrogen surrounding gas, respectively. Circular dichroism (CD) and fluorescence spectroscopies have been used for monitoring the structural and conformational alteration, and enzymatic activity measurement has also been performed as function analysis. The Maillard-related fluorescence of glycated protein is quenched after the CAP treatment, and CD spectra of secondary structure are shifted toward the native GPx. The findings of the present study represent a significant first step in the modification of glycated proteins by plasma for biomedical applications in diabetes treatment.     

Effects of high hydrostatic pressure on secondary structure and emulsifying behavior of sweet potato protein

In this study, secondary structures of sweet potato protein (SPP) after high hydrostatic pressure (HHP) treatment (200–600?MPa) were evaluated and emulsifying properties of emulsions with HHP-treated SPP solutions in different pH values (3, 6, and 9) were investigated. Circular dichroism analysis confirmed the modification of the SPP secondary structure. Surface hydrophobicity increased at pH 3 and decreased at 6 and 9. Emulsifying activity index at pH 6 increased with an increase in pressure, whereas emulsifying stability index increased at pH 6 and 9. Oil droplet sizes decreased, while volume frequency distribution of the smaller droplets increased at pH 3 and 6 with the HHP treatment. Emulsion viscosity increased at pH 6 and 9 and pseudo-plastic flow behaviors were not altered for all emulsions produced with HHP-treated SPP. These results suggested that HHP could modify the SPP structure for better emulsifying properties, which could increase the use of SPP emulsion in the food industry.     

超高压和酶抑制剂联合处理对荔枝果肉中过氧化物酶和果胶甲基酯酶的影响

 为了研究超高压与酶抑制剂联合处理对荔枝果肉中过氧化物酶（POD）和果胶甲基酯酶（PME）的影响，将荔枝（“淮枝”品种）果肉在两种酶抑制剂组合溶液（A：5 g/L柠檬酸+2.5 g/L L-抗坏血酸+5 g/L氯化钙；B：10 g/L柠檬酸+5 g/L L-抗坏血酸+10 g/L氯化钙）中分别浸泡10 min，并在100~400 MPa压力、10 ℃温度条件下处理30 min，采用分光光度法测定果肉中POD、PME的活性。结果表明：A、B两种组合处理能够明显钝化POD，但却显著激活了PME；超高压与A组合联合处理不能使POD、PME活性下降；超高压与B组合联合处理对POD、PME的影响与压力值有关系，100~300 MPa的超高压与B组合联合处理使POD活性下降，200~400 MPa的超高压与B组合联合处理则使PME活性升高。因此，超高压与酶抑制剂联合处理对荔枝果肉中POD的钝化存在一定的协同效应，且浓度越高，协同抑制效应越明显；而超高压与酶抑制剂联合处理对荔枝果肉中PME的钝化却表现出一定的拮抗性。     

Physical features of ultrasound assisted enzymatic degradation of recalcitrant organic pollutants

This work has attempted to provide answer to the interaction of sonolysis and enzymatic treatment on degradation of recalcitrant dyes in a combined treatment. The model system comprises of two dyes, acid red and malachite green as model pollutants, along with horseradish peroxidase as a model enzyme and ultrasound of 20 kHz frequency. A dual approach of coupling experimental results with simulations of cavitation bubble dynamics has been adopted. Utilization of oxidation potential of horseradish peroxidase has been found to be a function of convection level in the medium. Cavitation phenomenon is found to have an adverse effect on enzyme action due to generation of high amplitude shock waves, which denature the enzyme. Degradation of dye at high static pressure increases due to absence of cavitation and high energy interaction (or collisions) between enzyme and dye molecules, which are beneficial towards enzymatic oxidation of the latter. High intensity convection generated by ultrasound also obviates need for an external shielding agent such as PEG that prevents attachment of the phenoxy radicals to enzyme that blocks the active sites of the enzyme.     

动态超高压微射流对卵清蛋白微观结构的影响

采用圆二色谱(CD)、X射线衍射(XRD)、ANS荧光探针和紫外(UV)光谱研究了动态超高压微射流对卵清蛋白微观结构的影响。结果表明：卵清蛋白的微观结构的变化与处理压力有关,CD显示不同压力处理的卵清蛋白二级结构中的α-螺旋,β-折叠,β-转角和无规卷曲之间发生相互转化,二级结构的有序性提高;X射线衍射图谱直观显示不同压力处理的卵清蛋白晶体结构增加,160 MPa处理下结晶区最大,说明蛋白结构的有序性提高,与CD分析结果相似;ANS荧光探针光谱显示卵清蛋白的表面疏水性随着处理压力的增大而提高,120 MPa处理下达到最大;紫外光谱显示随着处理压力的增大,卵清蛋白最大紫外吸光值下降,卵清蛋白分子表面的具有紫外吸收的芳香氨基酸残基被包埋于分子内部,卵清蛋白的三维结构发生改变。     

超高压处理对海参自溶酶活性影响的研究

 海参的超高压处理与传统的处理方法相比有许多优越性,具有十分广阔的应用前景。研究了超高压处理过程中压力（0.1~550 MPa）、保压时间（0~30 min）、温度（24~62 ℃）及保压方式对海参自溶酶活性的影响。在室温、保压20 min的条件下,200 MPa左右较低压力下酶活性降低,相对残存活性为88.25%;250 MPa较高压力下自溶酶被激活,酶活性为106.77%;550 MPa高压下酶活性最低为29.81%。自溶酶活性随保压时间和温度的增加先上升后下降;保压方式对自溶酶活性的影响不大。同时利用误差反向传播神经网络（Back Propagation Neural Network,BP人工神经网络）,模拟了超高压钝酶效果,与实验结果比较,平均相对误差为0.9%,可以获得较好的预测结果。研究结果表明,在一定的压力、保压时间和温度下,酶被激活,其活性上升;而在一定的压力、保压时间和温度下,酶被钝化,活性降低。对优化海参超高压钝酶工艺具有一定的参考价值。