理性设计提高角质酶水相催化合成风味酯的热稳定性

doi:10.7506/spkx1002-6630-20240229-154

食品科学 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (20): 161-168.doi: 10.7506/spkx1002-6630-20240229-154

理性设计提高角质酶水相催化合成风味酯的热稳定性

林良才, 肖冬婷, 袁宇轩, 方超, 张煜行, 张翠英

（1.天津科技大学生物工程学院，工业发酵微生物教育部重点实验室，天津 300457；2.河北衡水老白干酿酒（集团）有限公司博士后科研工作站，河北衡水 053000）

出版日期:2024-10-25 发布日期:2024-10-14
基金资助:
天津科技大学研究生科研创新项目（2022SKY103）

Rational Design to Improve the Thermostability of Cutinase for Aqueous-Phase Synthesis of Flavor Ester

LIN Liangcai, XIAO Dongting, YUAN Yuxuan, FANG Chao, ZHANG Yuhang, ZHANG Cuiying

(1. Key Laboratory of Industrial Fermentation Microbiology, Ministry of Education, School of Biological Engineering, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China; 2. Postdoctoral Research Workstation of Hengshui Liquor Brewing (Group) Co. Ltd., Hengshui 053000, China)

Online:2024-10-25 Published:2024-10-14

摘要/Abstract

摘要： 为了提高角质酶AFLACUT-2的热稳定性，基于蛋白质折叠自由能变化（ΔΔG）进行预测、筛选，并对突变体的酶学性质进行表征。结果显示，突变体Q163M在不影响酶活性的基础上，其热稳定性明显提高，在40 ℃条件下孵育168 h时剩余酶活力可以保持在86.09%，较野生型高；在60 ℃条件下，突变体Q163M的半衰期是野生型的1.68 倍。另外，相比于野生型，突变体Q163M对偏酸性环境也具有更好的耐受性。通过分子间作用力和分子动力学模拟初步阐明突变体Q163M热稳定性提高的机制。这些研究结果可为理性改造角质酶热稳定性，提高其在高温条件下水相合成风味酯的能力提供依据和策略。

关键词: 白酒；角质酶；热稳定性；水相体系

Abstract: In order to improve the thermal stability of cutinase AFLACUT-2, the mutants were predicted and screened based on the change of free energy (ΔΔG) for protein folding, and the enzymatic properties of the selected mutant were characterized. The results showed that the thermal stability of mutant Q163M was significantly improved without affecting the enzymatic activity, which retained 86.09% of its activity when incubated at 40 ℃ for 168 h, compared with that of the wild-type strain. At 60 ℃, the half-life of the mutant was 1.68 times higher than that of the wild-type strain. In addition, compared with the wild-type strain, mutant Q163M showed better tolerance to an acidic environment. The mechanism for improved thermal stability of mutant Q163M was elucidated by intermolecular forces and molecular dynamic simulation. These results provide a basis for rationally modifying the thermal stability of cutinase and improving its capacity for the aqueous-phase synthesis of flavor ester at high temperature.

Key words: Baijiu; cutinase; thermostability; aqueous-phase system

中图分类号:

TS261.1

林良才, 肖冬婷, 袁宇轩, 方超, 张煜行, 张翠英. 理性设计提高角质酶水相催化合成风味酯的热稳定性[J]. 食品科学, 2024, 45(20): 161-168.

LIN Liangcai, XIAO Dongting, YUAN Yuxuan, FANG Chao, ZHANG Yuhang, ZHANG Cuiying. Rational Design to Improve the Thermostability of Cutinase for Aqueous-Phase Synthesis of Flavor Ester[J]. FOOD SCIENCE, 2024, 45(20): 161-168.

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理性设计提高角质酶水相催化合成风味酯的热稳定性

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