蛋白質工程及其在食品工業中應用蛋白質工程及其在食品工業中應用第1頁概述

蛋白質是對生命至關主要一類生物大分子物質，各種生命功效、生命現象、生命活動都和蛋白質相關。在生命有機體催化、運動、結構、識別和調整等許多方面，起著關鍵作用。蛋白質工程及其在食品工業中應用第2頁酶.幾乎全都是蛋白質。肌肉收縮、精子移動、細胞分裂過程中染色體移動.高等生物有序生長和分化過程。抗體蛋白能識別和結合特異性外源物質，使人體具備抵抗各種細菌、真菌和病毒能力。由神經細胞膜蛋白組成離子通道，負責神經沖動形成和傳導。血紅蛋白含有結合和釋放氧能力，是血液中氧、二氧化碳和氫離子攜帶者。另外，人體毛發和指甲屬于角蛋白，而血栓是由血纖蛋白單體聚合而成。蛋白質工程及其在食品工業中應用第3頁蛋白質生物學功效1.催化功效：酶2.調整功效：激素3.結構功效：皮、毛、骨、牙、細胞骨架4.運輸功效：血紅蛋白5.免疫功效：免疫球蛋白6.運動功效：鞭毛、肌肉蛋白7.儲備功效：酪蛋白8.生物膜功效：及神經傳導等蛋白質工程及其在食品工業中應用第4頁

蛋白質是生命表達者，離開了蛋白質，生命將不復存在。可是，生物體內存在天然蛋白質，有往往不盡人意，需要進行改造。因為蛋白質是由許多氨基酸按一定次序連接而成，每一個蛋白質有自己獨特氨基酸次序，所以改變其中關鍵氨基酸就能改變蛋白質性質。而氨基酸是由三聯體密碼決定，只要改變組成遺傳密碼一個或兩個堿基就能到達改造蛋白質目標。蛋白質工程一個主要路徑就是依據大家需要，對負責編碼某種蛋白質基因重新進行設計，使合成蛋白質變得更符合人類需要。

蛋白質工程及其在食品工業中應用第5頁一、蛋白質工程崛起緣由1、基因工程產物基因工程在標準上只能生產自然界已存在蛋白質。

這些天然蛋白質是生物在長久進化過程中形成,它們結構和功效符合特定物種生存需要,卻不一定完全符合人類生產和生活需要。蛋白質工程及其在食品工業中應用第6頁實例1：玉米中賴氨酸含量比較低

假如對賴氨酸合成過程中兩個關鍵酶進行改造,能夠使玉米葉片和種子中游離賴氨酸分別提升5倍和2倍。

原因：賴氨酸合成過程中兩個關鍵酶——天冬氨酸激酶和二氫吡啶二羧酸合成酶活性，受細胞內賴氨酸濃度影響。當賴氨酸濃度到達一定量時，就會抑制這兩種酶活性。蛋白質工程及其在食品工業中應用第7頁實例2:工業用酶在已研究過幾千種酶中，只有極少數能夠應用于工業生產，絕大多數酶都不能應用于工業生產，這些酶即使在自然狀態下有活性，但在工業生產中沒有活性或活性很低。這是因為工業生產中每一步反應體系中經常會有酸、堿或有機溶劑存在，反應溫度較高，在這種條件下，大多數酶會很快變性失活。提升蛋白質穩定性是工業生產中一個非常主要課題。普通來說，提升蛋白質穩定性包含：延長酶半衰期，提升酶熱穩定性，延長藥用蛋白保留期，抵抗因為主要氨基酸氧化引發活性喪失等。蛋白質工程及其在食品工業中應用第8頁3、蛋白質工程產物是自然界原本不存在新蛋白質。蛋白質工程及其在食品工業中應用第9頁

你知道人類蛋白質組計劃嗎？它與蛋白質工程有什么關系？我國科學家負擔了什么任務？

人類蛋白質組計劃是繼人類基因組計劃之后，生命科學乃至自然科學領域一項重大科學命題。年，國際人類蛋白質組組織宣告成立。之后，該組織正式提出開啟了兩項重大國際合作行動：一項是由中國科學家牽頭執行“人類肝臟蛋白質組計劃”；另一項是以美國科學家牽頭執行“人類血漿蛋白質組計劃”，由此拉開了人類蛋白質組計劃帷幕。蛋白質工程及其在食品工業中應用第10頁“人類肝臟蛋白質組計劃”是國際上第一個人類組織／器官蛋白質組計劃，由我國賀福初院士牽頭，這是中國科學家第一次領銜重大國際科研協作計劃，總部設在北京，當前有16個國家和地域80多個試驗室報名參加。它科學目標是揭示并確認肝臟蛋白質，為重大肝病預防、診療、治療和新藥研發突破提供主要科學基礎。人類蛋白質組計劃深入研究將是對蛋白質工程有力推進和理論支持。蛋白質工程及其在食品工業中應用第11頁思索：對天然蛋白質進行改造，你認為應該直接對蛋白質分子進行操作，還是經過對基因操作來實現？應該從對基因操作來實現對天然蛋白質改造，主要原因以下：（1）任何一個天然蛋白質都是由基因編碼，改造了基因即對蛋白質進行了改造，而且改造過蛋白質能夠遺傳下去。假如對蛋白質直接改造，即使改造成功，被改造過蛋白質分子還是無法遺傳。（2）對基因進行改造比對蛋白質直接改造要輕易操作，難度要小得多。蛋白質工程及其在食品工業中應用第12頁二、蛋白質工程基礎原理1、蛋白質工程目標

依據大家對蛋白質功效特定需求，對蛋白質結構進行分子設計。2、天然蛋白質合成過程DNA（基因）轉錄mRNA翻譯蛋白質基因→表示（轉錄和翻譯）→形成氨基酸序列多肽鏈→形成含有高級結構蛋白質→行使生物功效蛋白質工程及其在食品工業中應用第13頁中心法則

（centraldogma）生物遺傳信息從DNA傳遞給mRNA過程稱為轉錄。依據mRNA鏈上遺傳信息合成蛋白質過程，被稱為翻譯和表示。1958年Crick將生物遺傳信息這種傳遞方式稱為中心法則。蛋白質工程及其在食品工業中應用第14頁

復制：是親代雙鏈DNA按堿基配對標準，準確形成兩個相同核苷酸序列子代DNA分子過程。兩條DNA鏈都可作為復制模板。

轉錄：是以一條DNA鏈為模板，將DNA鏈上儲存遺傳信息按堿基配對標準準確轉換成互補mRNA過程。

翻譯：是以mRNA為模板，將mRNA上遺傳信息轉換成蛋白質氨基酸序列過程。

中心法則：遺傳信息由DNAmRNA蛋白質流動路徑。

蛋白質工程及其在食品工業中應用第15頁蛋白質翻譯轉錄逆轉錄復制復制DNARNA中心法則：遺傳信息由DNAmRNA蛋白質流動路徑。補充和完善之處：A：RNA作為遺傳物質能自我復制，并作為mRNA指導PRO合成。

B：RNA能以逆轉錄方式將遺傳信息傳遞給DNA分子。

蛋白質工程及其在食品工業中應用第16頁蛋白質工程及其在食品工業中應用第17頁蛋白質工程及其在食品工業中應用第18頁３、蛋白質工程基礎路徑預期蛋白質功效設計預期蛋白質結構推測應有氨基酸序列找到相對應脫氧核苷酸序列（基因）蛋白質工程及其在食品工業中應用第19頁討論：某多肽鏈一段氨基酸序列是：…—丙氨酸—色氨酸—賴氨酸—甲硫氨酸—苯丙氨酸—…（1）怎樣得出決定這一段肽鏈脫氧核苷酸序列？請把對應堿基序列寫出來。首先應該依據三聯密碼子推出mRNA序列，每種氨基酸都有對應三聯密碼子，只要查一下遺傳密碼子表，就能夠將上述氨基酸序列編碼序列查出來。再依據堿基互補配對規律推出脫氧核苷酸序列。不過因為上述氨基酸序列中有幾個氨基酸是由多個三聯密碼子編碼，所以其堿基排列組合起來就比較復雜，最少能夠排列出16種。蛋白質工程及其在食品工業中應用第20頁密碼子：UCAUGAUUAmRNA密碼子密碼子密碼子mRNA上決定一個氨基酸三個相鄰堿基密碼子總數：43=64種(其中61種密碼子是對應氨基酸

和起始；另有3個不對應氨基酸，只對應終止)1種密碼子只對應1種氨基酸；

1種氨基酸能夠對應各種密碼子。

密碼子在生物界基礎是是通用。這也是生物彼此間存在親緣關系證據之一。蛋白質工程及其在食品工業中應用第21頁蛋白質工程及其在食品工業中應用第22頁GCU（或C或A或G）UGGAAA（或G）AUGUUU（或C）mRNA序列脫氧核苷酸序列GCT(或C或A或G)TGGAAA(或G)ATGTTT(或C)CGA(或G或T或C)ACCTTT（或C)TACAAA(或G)（2）確定目標基因堿基序列后，怎樣才能合成或改造目標基因（DNA）？確定目標基因堿基序列后，就能夠依據人類需要改造它，經過人工合成方法或從基因庫中獲取。蛋白質工程及其在食品工業中應用第23頁蛋白質工程就是以蛋白質結構與功效為基礎，利用基因工程伎倆，按照人類本身需要，定向地改造天然蛋白質，甚至創造新、自然界本不存在、含有優良特征蛋白質分子。蛋白質工程概念1983年，美國生物學家額爾默首先提出了“蛋白質工程”概念。蛋白質工程實踐依據DNA指導合成蛋白質，所以，大家能夠依據需要對負責編碼某種蛋白質基因進行重新設計，使合成出來蛋白質結構變得符合大家要求。蛋白質工程及其在食品工業中應用第24頁

蛋白質工程是指經過生物技術伎倆對蛋白質分子結構或者對編碼蛋白質基因進行改造，方便獲更適合人類需要蛋白質產品技術。蛋白質工程是指經過蛋白質化學、蛋白質晶體學和動力學研究，獲取相關蛋白質物理和化學等各方面信息，在此基礎上利用生物技術伎倆對蛋白質DNA編碼序列進行有目標改造并分離、純化蛋白質，從而獲取自然界沒有、含有優良性質或適合用于工業生產條件全新蛋白質過程。蛋白質工程及其在食品工業中應用第25頁5、蛋白質工程與基因工程關系

蛋白質工程是在基因工程基礎上，延伸出來第二代基因工程，是包含多學科綜合科技工程領域。

基因工程是經過基因操作把外源基因轉入適當生物體內，并在其中進行表示，它產品是該基因編碼天然存在蛋白質。蛋白質工程及其在食品工業中應用第26頁

蛋白質工程就是依據蛋白質精細結構與功效之間關系，利用基因工程伎倆，按照人類本身需要，定向地改造天然蛋白質，甚至創造新、自然界本不存在、含有優良特征蛋白質分子。蛋白質工程自誕生之日起，就與基因工程密不可分。蛋白質工程依據對分子預先設計方案，經過對天然蛋白質基因進行改造，來實現對它所編碼蛋白質進行改造。所以，它產品已不再是天然蛋白質，而是經過改造、含有了人類所需要優點蛋白質。蛋白質工程及其在食品工業中應用第27頁6、蛋白質工程與酶工程關系

絕大多數酶都是蛋白質，酶工程與蛋白質工程有什么區分？

酶工程就是指將酶所含有生物催化作用，借助工程學伎倆，應用于生產、生活、醫療診療和環境保護等方面一門科學技術。概括地說，酶工程是由酶制劑生產和應用兩方面組成。酶工程應用主要集中于食品工業、輕工業以及醫藥工業中。蛋白質工程及其在食品工業中應用第28頁

通常所說酶工程是用工程菌生產酶制劑，而沒有經過由酶功效來設計酶分子結構，然后由酶分子結構來確定對應基因堿基序列等步驟。所以，酶工程重點在于對已存酶合理充分利用，而蛋白質工程重點則在于對已存在蛋白質分子改造。當然，伴隨蛋白質工程發展，其結果也會應用到酶工程中，使酶工程成為蛋白質工程一個別。蛋白質工程及其在食品工業中應用第29頁一、

蛋白質結構

蛋白質分子生物功效，與蛋白質分子結構密不可分。決定蛋白質這種特殊生物功效關鍵原因是它分子構象。蛋白質工程及其在食品工業中應用第30頁基礎組成單位--氨基酸蛋白質工程及其在食品工業中應用第31頁組成生物體蛋白質20種氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸氨基酸丙氨酸精氨酸天冬酰氨天冬氨酸半胱氨酸谷氨酰胺谷氨酸甘氨酸組氨酸異亮氨酸亮氨酸賴氨酸甲硫氨酸苯丙氨酸脯氨酸絲氨酸蘇氨酸色氨酸酪氨酸纈氨酸蛋白質工程及其在食品工業中應用第32頁2.組成生物體蛋白質20種氨基酸2氨基酸英文氨基酸英文賴組脯蘇絲色天冬精LysHisProThrSerTryAspArgLysineHistidineProlineThreonineSerineTryptophanAsparticacidArginine谷纈半胱丙亮酪甲硫(蛋)GluValCysAlaLeuTyrMetGlutamicacidValineCysteineAlanineLeucineTyrosineMethionine甘苯丙GlyPheGlycinePhenylalanine谷酰天冬酰異亮Gln

AsnIleGlutamineAsparagineIsoleucine蛋白質工程及其在食品工業中應用第33頁

肽（肽鍵與肽2)

肽鍵就是由氨基酸α-羧基與相鄰氨基酸α-氨基脫水縮合而形成化學鍵蛋白質工程及其在食品工業中應用第34頁肽（肽鍵與肽3)肽:氨基酸經過肽鍵連結起來化合物二肽:兩個氨基酸形成肽三肽:三個氨基酸形成肽多肽:許多氨基酸形成肽蛋白質:大多為100個以上氨基酸組成多肽蛋白質工程及其在食品工業中應用第35頁氨基酸殘基:多肽鏈中不完全氨基酸。氨基酸因為形成肽鍵而失去了一分子水，所以表現出其分子不完整。氨基末端：多肽鏈中含有自由α-氨基一端。簡稱N-端羧基末端：多肽鏈中含有自由α-羧基一端。簡稱C-端蛋白質工程及其在食品工業中應用第36頁蛋白質工程及其在食品工業中應用第37頁蛋白質一級結構

蛋白質一級結構是指氨基酸按一定次序經過肽鍵相連而成多肽鏈，也是蛋白質最基礎結構。每一個蛋白質分子都有自己特有氨基酸組成和排列次序即一級結構，由這種氨基酸排列次序決定它特定空間結構，也就是蛋白質一級結構決定了蛋白質二級、三級等高級結構。蛋白質工程及其在食品工業中應用第38頁蛋白質分子一級結構牛胰島素一級結構1蛋白質工程及其在食品工業中應用第39頁（1）氫鍵：氫原子與負電性強原子（如氧、氮等）間形成。對蛋白質分子三維構象維護很主要。（2）靜電引力：正負帶電基團之間吸引力。對蛋白質分子三維構象穩定貢獻不是很大，也稱為離子鍵或鹽鍵（3）范德華力：原子團相互靠近時誘導所致。它改變多樣，對維持蛋白質活性中心構象影響很大維持蛋白質空間結構化學鍵蛋白質工程及其在食品工業中應用第40頁（4）疏水相互作用：是非極性基團為了避開水相而群集在一起作用力。疏水作用是維持蛋白質高級結構主要原因（5）二硫鍵：作用很強，對穩定蛋白質構象起主要作用氫鍵、離子鍵、疏水作用和范德華力等次級鍵是非共價鍵肽鍵、二硫鍵、酯鍵等被稱之為共價鍵蛋白質工程及其在食品工業中應用第41頁蛋白質二級結構

二級結構是指多肽鏈借助于氫鍵沿一維方向排列成含有周期性結構構象，是多肽鏈局部空間結構（構象）主要形式：α-螺旋、β-折疊、β-轉角、無規卷曲等蛋白質工程及其在食品工業中應用第42頁蛋白質工程及其在食品工業中應用第43頁β-轉角蛋白質工程及其在食品工業中應用第44頁蛋白質分子二級結構

α螺旋β折疊片β轉角自由回轉蛋白質工程及其在食品工業中應用第45頁蛋白質工程及其在食品工業中應用第46頁三級結構三級結構是指整條多肽鏈在二級結構基礎上深入盤曲而成特定格式三級結構。四級結構很多蛋白質分子是由兩個或兩個以上獨立、含有三級結構多肽鏈組成。這些多肽鏈之間只是經過疏水作用等次級鍵結合成為有序排列特定空間結構，形成了四級結構。在四級結構蛋白質分子中，每個含有三級結構多肽鏈單位稱為亞基，亞基多無生物學活性，含有完整四級結構蛋白質分子才有生物活性。蛋白質工程及其在食品工業中應用第47頁血紅蛋白中四亞基兩兩相同，分別稱為α1、α2、β1、β2蛋白質工程及其在食品工業中應用第48頁蛋白質工程及其在食品工業中應用第49頁蛋白質工程及其在食品工業中應用第50頁蛋白質工程主要包含4大類研究：第一，利用已知蛋白質一級結構信息開發應用研究。第二，定量確定蛋白質結構-功效關系。這是當前蛋白質工程研究主體，它包含蛋白質三維結構模型建立，酶催化性質、蛋白質折疊和穩定性研究等.第三，從混雜變異體庫中篩選含有特定結構-功效關系蛋白質。第四，依據已知結構-功效關系蛋白質，用人工方法合成它及其變異體.蛋白質工程及其在食品工業中應用第51頁第二節蛋白質工程基礎步驟

與改造策略

一、

蛋白質工程基礎步驟（1）分離純化目標蛋白，使之結晶,進行分析,得到其空間結構盡可能多信息。（2）對目標蛋白功效作詳盡研究，確定它功效域。（3）經過對蛋白質一級結構、空間結構和功效之間相互關系分析，找出關鍵基團和結構。

蛋白質工程及其在食品工業中應用第52頁(4)圍繞這些關鍵基團和結構提出對蛋白質進行改造方案，并用基因工程方法去實施。

(5)對經過改造蛋白質進行功效性測定.蛋白質工程及其在食品工業中應用第53頁二、蛋白質工程改造策略1、疏水氨基酸經常出現在蛋白質活動中心區域；α螺旋和β折疊區通常不會是酶活性中心以及底物結合中心，而是作為結構支架；環區、轉角區域和帶電荷區域通常位于蛋白質表面。2、進行定點突變時，應注意保守氨基酸殘基。假如要改變酶活性、底物結合活性等高度特異性性質，則應盡可能保留保守殘基。

蛋白質工程及其在食品工業中應用第54頁

3、應注意保留潛在N糖基化位點(Asn-X-Ser／Thr-X-Pro)中Asn(天門冬酰胺)、Set(絲氨酸)或Thr(蘇氨酸)。

4、對于含有內含子序列，能夠刪除某一外顯子或外顯子組合，因為單個外顯子通常編碼獨立折疊結構域，刪去該結構域后可能不會影響蛋白其余個別正確折疊。

5、構建兩個同源蛋白嵌合體時，應盡可能使其接合部位處于含有相同或相近功效氨基酸序列中；而當兩個非同源蛋白組成嵌合體時，則應使接合個別盡可能位于所預測結構邊緣。蛋白質工程及其在食品工業中應用第55頁

6、假如對目標蛋白三維結構一無所知，那么能夠在目標序列中隨機插入六聚體接頭以判定功效性結構域。插入六聚體接頭后，在原蛋白質序列中添加兩個氨基酸，比插入更多氨基酸對蛋白質整體功效破壞要輕。7、進行缺失突變時，應防止直接利用天然存在限制性酶切位點進行刪除。

蛋白質工程及其在食品工業中應用第56頁第三節、蛋白質改造方法

在基因水平上對蛋白質進行改造，按改造規模和程度能夠分為：初級改造：個別氨基酸改變和一整段氨基酸序列刪除、置換或插入高級改造：蛋白質分子剪裁，如結構域拼接從頭設計合成新型蛋白質

蛋白質工程及其在食品工業中應用第57頁一、

初級改造

經過基因突變方法，以到達改變氨基酸進而改造蛋白質目標。

當前，主要采取基因突變方法：基因定位突變盒式突變。蛋白質工程及其在食品工業中應用第58頁基因定位突變依據三聯體密碼，編碼DNA（目標基因）確實定位點，改變其組成核苷酸次序或種類，使基因發生定向變異，使其控制合成氨基酸種類、次序發生改變，合成出含有預期氨基酸序列修飾蛋白質。這種經過造成一個或幾個堿基定點突變，以到達修飾蛋白質分子結構目標技術，稱為基因定點突變技術。蛋白質工程及其在食品工業中應用第59頁基因定位突變基礎過程：首先使目標基因由環狀載體折成單鏈，再對指定位點用寡聚核苷酸誘導或置入合成寡聚核苷酸產生定位突變基因，最終將突變基因導入適宜表示系統(如大腸桿菌等)即可產生突變體蛋白質。這是當前定向改造蛋白質基礎伎倆。蛋白質工程及其在食品工業中應用第60頁（一）M13-DNA寡聚核苷酸介導誘變技術

特點：能夠準確按照大家意圖進行DNA突變，即想改變哪一個堿基就只改變哪一個，其它不變基礎過程：將待研究基因插入載體M13，制得單鏈模板，人工合成一段寡核苷酸（其中含一個或幾個非配對堿基）作為引物，合成對應互補鏈，用T4連接酶連接成閉環雙鏈分子。經轉染大腸桿菌，雙鏈分子在胞內分別復制，所以就得到兩種類型噬菌斑，含錯配堿基就為突變型。再轉入適當表示系統合成突變型蛋白質。蛋白質工程及其在食品工業中應用第61頁（二）

寡核苷酸介導PCR誘變技術

特點：利用PCR技術定點誘變，可使突變體大量擴增，提升誘變率以研究基因為模板，用人工合成寡核苷酸（含有一個或幾個非互補堿基）為引物，直接進行基因擴增反應，就會產生突變型基因。分離出突變型基因后，在適當表示系統中合成突變型蛋白質。這種方法直接、快速和高效。

蛋白質工程及其在食品工業中應用第62頁過程：將目標基因克隆到質粒載體上，質粒分置于兩管中，每管各加入兩個特定PCR引物，一個引物與基因內部或其附近一段序列完全互補，另一引物和另一段序列互補，但有一個核苷酸發生了突變；兩管中，不完全配正確引物與兩條相反鏈結合，即兩個突變引物是互補。因為兩個反應中引物位置不一樣，所以PCR擴增后，產物有不一樣末端。將兩管PCR產物混合、變性、復性，則每條鏈會與另一管中互補鏈退火，形成有兩個切口環狀DNA，轉入大腸桿菌后，這兩個切口均可被修復。若同一管子中兩條DNA鏈結合，會形成線性DNA分子，它不能在大腸桿菌中穩定存在，只有環狀DNA才能在大腸桿菌中穩定存在，而絕大多數環狀分子都含有突變基因。蛋白質工程及其在食品工業中應用第63頁（三）隨機誘變技術

（四）盒式突變技術

常見方法：將基因克隆到質粒上，旁邊有兩個緊密相連限制性內切酶位點，雙酶解后產生一個3′凹陷末端和一個5′凹陷末端，與克隆基因想鄰末端是3′凹陷和5′凹陷。1985年Wells提出一個基因修飾技術，可經過一次修飾，在一個位點上產生20種不一樣氨基酸突變體，從而能夠對蛋白質分子中一些氨基酸進行“飽和性”分析。蛋白質工程及其在食品工業中應用第64頁利用定位突變在擬改造氨基酸密碼兩側造成兩個原載體和基因上沒有內切酶切點，用該內切酶消化基因，再用合成發生不一樣改變雙鏈DNA片段替換被消化個別。這么一次處理就能夠得到各種突變型基因。

蛋白質工程及其在食品工業中應用第65頁二、蛋白質分子高級改造（結構域拼接）

研究證實，在二級結構和三級結構之間還有一個結構層次，即結構域結構域由α螺旋、β折疊等二級結構單位按一定拓撲學規則組成三維結構實體。結構域是蛋白質分子中一個基礎結構單位，結構域拼接是經過基因操作把位于兩種不一樣蛋白質上幾個結構域連接在一起，形成融合蛋白，它兼有原來兩種蛋白性質。蛋白質工程及其在食品工業中應用第66頁蛋白質工程及其在食品工業中應用第67頁三、全新蛋白質設計與構建

上述兩種蛋白質改造方法，通常是從一個已知次序、結構和功效蛋白質出發，依據一定目標和設計方案，使用多肽合成或者基因工程方法，改變它結構，以期到達改變其性質目標。假如要從頭設計和構建一個自然界不存在蛋白質，則需要借助多功效模板和蛋白質二級結構元件組裝成某種含有特定功效人工蛋白質分子。蛋白質工程及其在食品工業中應用第68頁蛋白質工程在食品中應用

蛋白質工程自問世以來，短短十幾年時間，已取得了引人矚目標進展，在醫學和工業用酶方面也取得了良好應用前景。提升蛋白穩定性包含以下幾個方面：①延長酶半衰期；②提升酶熱穩定性；③延長藥用蛋白保留期；④抵抗因為主要氨基酸氧化引發活性喪失。

蛋白質工程及其在食品工業中應用第69頁一、

消除酶被抑制特征

1985年，美國埃斯特爾借助寡核苷酸介導定位突變技術，用19種其它氨基酸分別替換枯草芽孢桿菌蛋白酶分子第222位殘基上易氧化Met，取得了一系列活性差異很大突變酶。發覺除了用Cys代替Met突變體以外，其它突變體酶活性都降低了。蛋白質工程及其在食品工業中應用第70頁二、引入二硫鍵，改進蛋白質熱穩定性

溶菌酶分子：由一條肽鏈組成，并在空間上折疊形成二個相對獨立結構域，酶活性中心位于二個結構域之間。該酶分子在第97位和54位殘基上是兩個未形成二硫鍵半胱氨酸因為二硫鍵是一個穩定蛋白質分子空間結構主要共價化學鍵，有如建筑所用鋼筋一樣，因而能將分子中不一樣部位牢靠地聯結在一起。所以，提升酶熱穩定性最常見方法是在分子中增加一對或數對二硫鍵。

蛋白質工程及其在食品工業中應用第71頁在高溫下Asn和Gln輕易脫氨形成Asp和Glu，而造成蛋白質分子構象改變，使蛋白質失去活性。對釀酒酵母磷酸丙糖異構酶進行誘變改造。這種酶有兩個相同亞基，每個亞基含有2個Asn，因為它們都位于亞基之間界面上，可能對酶熱穩定性起決定性作用。經過寡核苷酸介導定向誘變技術，將第14位和第78位上2個Asn分別轉變成Thr(蘇氨酸)和Ile(異亮氨酸)殘基，大幅度提升突變酶熱穩定性。