【正文】 結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的研究，不屬于嚴(yán)格意義上的蛋白質(zhì)工程的研究范圍，但是應(yīng)該看到它是蛋白質(zhì)工程研究的基礎(chǔ)，它能為蛋白質(zhì)的分子改造或分子構(gòu)建等設(shè)計(jì)過(guò)程提供基本參考數(shù)據(jù)。隨著對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的深入了解，蛋白質(zhì)工程的發(fā)展速度必將越來(lái)越快，蛋白質(zhì)分子設(shè)計(jì)也必將更加合理、更趨完善。 作為第二代遺傳工程，蛋白質(zhì)工程研究為當(dāng)代生物技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展 注入了新的生命力。 這是 20 世紀(jì) 80 年代初，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用較廣的蛋白發(fā)泡粉工藝流程，成本較低，設(shè)備要求不高，但產(chǎn)品有時(shí)帶有生石灰味，廢渣的后處理問(wèn)題 比較難 。蛋白質(zhì)的磷酸化是有選擇地利用蛋白質(zhì)側(cè)鏈的活性基團(tuán)，如蘇氨酸，絲氨酸的 OH 及賴(lài)氨酸的 ε NH2分別接進(jìn)一個(gè)磷酸基團(tuán)，使之變成蘇氨酸磷酸酯、絲氨酸磷酸酯和賴(lài)氨酸磷酸酯，從而引進(jìn)大量的磷酸根基團(tuán)，增加了蛋白質(zhì)的電負(fù)性，提高了蛋白質(zhì)分子之間的靜電斥力，使之在食品體系中更易分散 ，從 而提高了溶解度，降低了等點(diǎn)電。 S 1 . 398 中性蛋白酶、 2709 堿性蛋白酶 ，微生物蛋白酶來(lái)源豐富，產(chǎn)量 大，價(jià)格低廉，逐漸成為最重要的工業(yè)用蛋白酶品種。 （ 2 ）工藝條件 水解反應(yīng)的豆粕和水的比例為 1 ∶ 10(W ／ V) ，氫氧化鈉溶液的濃度為 6mol / L ，水解時(shí)間 2 . 5h ，水解率為 12 .7 ％，也可用氫氧化鈣、氫氧化鋇替代氫氧化鈉，但 成品中有不愉快的生石灰氣味。 （二）螺旋藻蛋白的開(kāi)發(fā)應(yīng)用 1．螺旋藻的藻膽蛋白 2．極大螺旋藻中藻膽蛋白提取 1．螺旋藻的藻膽蛋白 （ 1 ） 藻膽蛋白是一種安全無(wú)毒的蛋白質(zhì)，而且在藻類(lèi)中含量極為豐富，目前大日本油黑公司從螺旋藻粉中提取藻藍(lán)蛋白以“ Lin ablue A ”為商 品名用作食物色素和化妝品生產(chǎn)。 2．絲膠蛋白的開(kāi)發(fā) 作為絲紡工業(yè)的副產(chǎn)品絲膠，占蠶絲的四分之一強(qiáng)，在生產(chǎn)中全部被排入下水道 。到目前為止，最古老，但最有效的分離方法是用大劑量活性炭處理水解物。 （ 10）去酰胺基作用 對(duì)一些富含酰胺基氨基酸的蛋白質(zhì)進(jìn)行脫酰胺基后，其溶解度、乳化性能、流變性質(zhì)等大改善，在大豆蛋白 中含谷氨酰胺 13 . 36 ％，天門(mén)冬酰胺 11 . 92 ％，如將大豆分離蛋白按 W ／ V 為 40 ％溶解在 pH8 . 14 的磷酸鹽溶液中，在 102 ℃油浴中加熱 3h ，當(dāng)反應(yīng)液冷卻至 35 ℃ ～ 45 ℃時(shí)，用 3mol / L H Cl 調(diào) pH 至等電點(diǎn)后，靜止 30min ，然后在 3000r p m 下離心 10min ，蛋白質(zhì)沉淀物用 45 ℃溫水沖洗兩次，離心，最后調(diào)漿濃度為 15 ％左右，用 5 ％ NaOH 溶液回調(diào) pH6 . 5 ～ 7 . 0 ，干燥得去酰胺大豆分離蛋白成品。 又如，豆分離蛋白乙酰化工藝過(guò)程如下：先將大豆分離蛋白溶解于飽和醋酸鈉溶液中，在不斷攪拌下，緩緩加入醋酸酐，用氫氧化鈉溶液滴定，保持 pH 值在 7 .2 ～ 7 . 8 之間，反應(yīng) 1h 左右，用 50 ％酒精洗滌反應(yīng)物 2 次，再經(jīng)噴霧干燥即可獲得乙酰化大豆蛋白，乙酰化作用使大豆蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)向較低 pH 轉(zhuǎn)變，使大豆蛋白在 pH4 . 5 ～ 7 . 0 范圍內(nèi)溶解性提高，蛋白質(zhì)黏度增大，凝聚性降低，發(fā)泡性及泡沫穩(wěn)定性提高。例如，利用高頻電場(chǎng)對(duì)大豆蛋白質(zhì)分子進(jìn)行處理，大豆蛋白質(zhì)分子正負(fù)電荷在高速交變的電場(chǎng)作用下，產(chǎn)生往復(fù)極化，蛋白質(zhì)分子受到強(qiáng)烈的拉伸、撞擊、摩擦、擠壓等作用并產(chǎn)生極化效應(yīng)，使大豆蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)改變，產(chǎn)生分子改性現(xiàn)象。 近年來(lái)，隨著蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)定技術(shù)的改進(jìn)和先進(jìn)儀器設(shè)備的采用，已經(jīng)積累了大量的有關(guān)蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)和一級(jí)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，使我們能夠從中尋找出一些有關(guān)蛋白質(zhì)折疊方式、結(jié)構(gòu) 以及與其功能性相關(guān)的規(guī)律，加之 DNA 測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，大大加速了蛋白質(zhì)工程工作的研究進(jìn)展。實(shí)際上許多蛋白質(zhì)的活性中心結(jié)構(gòu)中都包含有非肽的輔基成分，不管它們與肽鏈成分是否是共價(jià)連接，化學(xué)合成方法的應(yīng)用都是必然的。 對(duì)許多蛋白質(zhì)而言，精確結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系均不易明確，我們就不能用嚴(yán)格定義的蛋白質(zhì)工程方法來(lái)改造或構(gòu)建 ， 但有許多蛋白質(zhì)功能明確，而 且有靈敏、快速、高效、簡(jiǎn)便的功能檢測(cè)方法。 一、蛋白質(zhì)工程的概念 天然蛋白質(zhì)經(jīng)歷了自然界長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程，已經(jīng)能夠很好的適應(yīng)生物所處的內(nèi)外環(huán)境，有序而協(xié)調(diào)的 發(fā)揮其功能。蛋白質(zhì)工程可賦予蛋白質(zhì)特殊的性質(zhì)和功能，滿(mǎn)足人們?cè)谀承┨囟l件下的特殊需要。有些蛋白 質(zhì)的功能特性與特定的氨基酸側(cè)鏈有關(guān)，這類(lèi)蛋白質(zhì)的改造，一般來(lái)說(shuō) 不 需要以完整的空間結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，只要改變相應(yīng)的氨基酸種類(lèi)即可，但是如何進(jìn)行改變，換成哪種氨基酸，置換后將會(huì)對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)功能有何影響，則要仔細(xì)研究和篩選了。如已有實(shí)驗(yàn)獲得了幾種降鈣素的類(lèi)似物；合成模擬胰凝乳蛋白酶，一個(gè)具有分支四螺旋多肽結(jié)構(gòu)，其酶的催化活性與天然蛋白質(zhì)相比僅相差兩個(gè)數(shù)量級(jí)；另外，人工合成鈣選擇性離子通道也有報(bào)道，這些都是類(lèi)似蛋白質(zhì)全新合成的產(chǎn)物。 80 年代以來(lái)，由于基因工程技術(shù)能夠讓大腸桿菌大量產(chǎn)生人們感興趣的蛋白質(zhì)，科學(xué)家可以方便地 對(duì)那些在機(jī)體內(nèi)含量極微卻又難以提取的蛋白質(zhì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)研究。蛋白質(zhì)工程是希望與挑戰(zhàn)并存、艱辛與碩果同在的嶄新研究領(lǐng)域。 （ 4）乙?；饔? 將醋酸酐引入到蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的氨基上即成為乙?；鞍祝堰@種反應(yīng)叫做乙?；饔?，乙酰化作用能使正氨基離子轉(zhuǎn)移到帶電的中性殘基上，從而得到一個(gè)凈負(fù)電荷，反應(yīng)過(guò)程 為： 蛋白質(zhì) NH2和乙酸酐在 pH7 . 2 ～ 7 . 8 作用下，生成乙酰化蛋白。 巰基試劑： N 乙?；甙腚装彼崃蛄u內(nèi)酯（ N AHTL ）和 S 乙酰巰基琥珀酐（ S AMSA ）試劑，經(jīng)酶催化后引入到大豆 蛋白的氨基上 。 （ 5）產(chǎn)品感官 ① 通過(guò)改變苦味氨基酸的結(jié)構(gòu)脫苦 除去苦味最簡(jiǎn)單的方法是改變苦味氨基酸和肽的結(jié)構(gòu)，對(duì)這些復(fù)合物而言，如氨基被乙?；?、天門(mén)冬氨?；?、谷氨?；揎棧涂蓽p弱苦味；就苦味氨基酸來(lái)說(shuō)，其中氨基基團(tuán)是產(chǎn)生苦味的官能團(tuán)之一。對(duì) 于食品來(lái)說(shuō)，商業(yè)化功能食品原料也有轉(zhuǎn)向開(kāi)發(fā)利用蠶絲的趨勢(shì)，日本學(xué)者已經(jīng)生產(chǎn)出了粉末絲素和各種絲素蛋白深加工產(chǎn)品，并經(jīng)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)蠶絲中富含的甘氨酸和絲氨酸有促進(jìn)血糖分解，降低血液中膽固醇含量的作用，丙氨酸有激發(fā)肝細(xì)胞活力，加速酒精代謝的功效，酪氨酸對(duì)預(yù)防和治療老年癡呆癥有明顯的效果。 2．極大螺旋藻中藻膽蛋白提取 將定量藻粉用 pH 9 的堿液提取 2h 后，離心，取上清液，經(jīng)硫酸銨沉淀，用水溶解，裝透析袋，用 0 . 005mol 的磷酸鹽緩沖液透析至平衡，透析袋中內(nèi)含物即是所要的蛋白質(zhì)提取物。 （ 2 ）工藝條件 選用菠蘿蛋白酶的工藝條件：底物含量 9 ％，酶解