酶催化柚皮苷水解

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Applied Surface Science 257 (2011) 4096–4099

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Applied Surface

Science

j o u r n a l h o m e p a g e :w w w.e l s e v i e r.c o m /l o c a t e /a p s u s

c

Immobilization of naringinase on mesoporous molecular sieve MCM-41and its application to debittering of white grapefruit

Shengjiao Lei,Yongxia Xu,Gang Fan,Ming Xiao,Siyi Pan ?

College of Food Science and Technology,Huazhong Agricultural University,Wuhan 430070,China

a r t i c l e i n f o Article history:

Received 7September 2010

Received in revised form 1December 2010Accepted 1December 2010

Available online 9 December 2010Keywords:Naringinase Immobilization MCM-41Debittering

a b s t r a c t

Naringinase was bound to mesoporous silica MCM-41via adsorption with glutaraldehyde and used to debitter white grapefruit.K m value of the immobilized naringinase was lower than that of free naring-inase.The immobilized catalysts showed excellent thermal stability and storage stability and could be recycled 6times retained about 44.57%activities.The unaltered structural order of the prepared cata-lyst was characterized with reference to bulky and surface properties by infrared spectroscopy (FT-IR),elemental analysis and nitrogen adsorption–desorption isotherms analysis.

Published by Elsevier B.V.

1.Introduction

Naringin is one of the major bitter substances in grapefruit juice.Naringinase,an enzymatic complex with ?-l -rhamnosidase (EC 3.2.1.40)and ?-d -glucosidase (EC 3.2.1.21)activities [1],can hydrolyze naringin to rhamnose,glucose and naringenin [2],which are not bitter.To reduce naringin in grape fruit,naringinase has been immobilized on various matrices using several methods including adsorption,cross linking,adsorption followed by cross linking,covalent attachment and physical entrapment [3–9].

Mesoporous molecular sieve has tunable pore size,large sur-face area,pore volume,high adsorption capacity,and an ordered porous network for free diffusion of substrates and reaction prod-ucts [10].Those unique properties make it a potentially ideal matrix for enzyme immobilization.Reports [11,12]have appeared on the catalytic application of MCM-41as a catalyst support on the immobilization of a couple of enzymes and it showed good performance.

In the present study,naringinase was adsorbed onto MCM-41and crosslinked to silylated MCM-41by glutaraldehyde which provided a large number of aldehyde groups for the immobi-lized enzyme.Hydrolytic activity,thermal stability,reusability and kinetic mechanism of the immobilized naringinase were investigated and compared to the free one.Finally,immobilized naringinase was applied to hydrolyze naringin in the white grapefruits.

?Corresponding author.

E-mail address:pansy 111@https://www.360docs.net/doc/6016408924.html, (S.Pan). 2.Materials and methods 2.1.Materials

Naringinase (CAS Number 9068-31-9)from Penicillum decum-bens (activity:396U g ?1solid)and naringin (96.6%)were obtained from Sigma Chemical Co (St Louis,MO,USA).Naringenin (HPLC,98%)and limonin (HPLC,98%)were from Chengdu Pus Bio-technology Co.,Ltd.Mesoporous MCM-41was from Shanghai Novel Chemical Technology Co.,Ltd.Acetonitrile and methanols were HPLC grade,and all other chemicals were analytical grade and obtained from various sources.White grapefruits used in this study were obtained from the orange garden of Wangchunhua Syrup Co.Ltd.,Songzi city,Hubei Province.

2.2.Preparation of immobilized naringinase by mesoporous MCM-41

8.0mg of naringinase in 20mL acetate buffer (0.2M,pH 4.0)was mixed with 0.2g of MCM-41(1.0%)and 0.4g glu-taraldehyde (2.0%)in a conical ?ask by stirring at 15?C and 170rpm for 6h [13].After 6h adsorption,MCM-41-naringinase was separated by centrifugation at 15?C and 10,000rpm (cov-erse to 0.2g)for 10min.The pelleted MCM-41-naringinase was washed three times with 0.2M acetate buffer (pH 4.0)and dried under room temperature for 3h and stored at 4?C before used [14].

0169-4332/$–see front matter.Published by Elsevier B.V.doi:

10.1016/j.apsusc.2010.12.003

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2.3.Assay of the free and immobilized naringinase activity

The activities of the free and immobilized naringinase were measured by analyzing residual naringin using a modi?cation of Davis’method[15].1.0mL reaction mixture(0.2M acetate buffer, pH4.0)containing0.3mg naringin and0.1mg free or equivalent immobilized naringinase was incubated and shaked at60?C and 150rpm for30min.After the reaction,4.9mL of90%diethyleneg-lycol(DEG)was added immediately.Then,0.1mL NaOH(4.0M) and4mL distilled water were added to the fully blended mixture. The assay mixture was allowed to stand at40?C for10min and the intensity of the developed yellow color was determined spec-trophotometrically at420nm.One unit(U)of activity was de?ned as the amount of free or immobilized enzyme required to hydrolyze 1?g naringin per min under the above assay conditions.Relative activity is expressed taken as100%the maximum activity in each case.

2.4.Stabilities of naringinase and MCM41–naringinase

To study the thermal stabilities of the free and immobilized naringinase,both enzymes were incubated at60?C and sampled at different incubation time points.The operational stability of the MCM41–naringinase was determined by repeatedly using in the hydrolysis of naringin.After each reaction run,the mixture was cen-trifuged and decanted.The regenerated MCM41–naringinase was washed with0.2M acetate buffer(pH4.0)to remove any residual substrate within the molecular matrix.The free naringinase was stored in0.2M acetate buffer(pH4.0)at4?C and the MCM41–naringinase was stored at?18?C and4?C,respectively.The stor-age stabilities of free and immobilized naringinase were measured by determining their activities at a certain intervals during stor-age.

2.5.Characterizations of MCM-41and MCM41–naringinase

The molecular sieve MCM-41and MCM41–naringinase matrix were characterized by Fourier transform-infrared spectrophotometer(FT-IR),elemental analysis and the nitro-gen adsorption–desorption isotherms.FT-IR in the range of 4000–400cm?1was received from a Perkin Spectrum using KBr wafers(sample0.05wt%).The C,H,N contents were determined by CHN elemental analyses(VARIO EL III,Elementar).Other elements in the samples were measured by X-ray?uorescence(XRF) analyses(S4PIONEER,AXS).The nitrogen adsorption–desorption data were recorded at liquid nitrogen temperature77.3K using

a Quantachrome Autosorb-1MP-CR.Before measurement,about

0.05g of sample was degassed at200?C for3h.The speci?c surface areas of the samples were calculated by the multiple-point Brunauer–Emmett–Teller(BET)method using the adsorption data ranging from p/p0=0.05–0.35.The pore diameter distribution curves were computed by using the Barret–Joyner–Halenda(BJH) method,and pore sizes were obtained from the peak positions of the distribution curves.

2.6.Debittered white grapefruit by free naringinase and

MCM41–naringinase

The white grapefruits were cut into halves,squeezed,and then the juice was centrifuged at15?C and4000rpm(100mL)for 15min.The clear juices were incubated with moderate naringi-nase or MCM41–naringinase at60?C for30min.After treatment, the reaction was stopped in boiling water for5min.The naringin and produced naringenin were measured with HPLC(Waters,USA) according to Ribeiro and Ribeiro[16]

.

Fig.1.Lineweaver–Burk plots for free and immobilized naringinase.

3.Results and discussions

3.1.Kinetic parameters for naringinase and MCM41–naringinase

The kinetic mechanism of free and MCM41–naringinase, the Lineweaver–Burk plot,is shown in Fig.1.For both free and MCM41–naringinase,the average correlation coef?cients of the plots https://www.360docs.net/doc/6016408924.html,pared with free enzyme,the MCM41–naringinase exhibited lower V max and K m values.The result was consistent with Mishra and Kar[17]and Puri et al.’s [18]studies,but was inconsistent with that of Busto et al.[19]. The lower K m value of the immobilized enzyme indicated that the matrix structure caused less steric limitations and the substrate was free to interact with immobilized enzyme by covalent binding.This was due to either enzyme immobilized in mesoporous molecular sieve with multiple point attachment or with higher hydrophobic-ity exhibits,which results in a more accessibility of the substrate to the active sites of the immobilized enzyme.

3.2.Stability of naringinase and MCM41–naringinase

Thermal stability of enzyme is one of the most important cri-teria for long term and commercial application.Fig.2showed the relative residual activities of naringinase and MCM41–naringinase after different incubation time points.MCM41–naringinase was more stable than free naringinase after180min of incubation.The signi?cant thermal stability of the immobilized naringinase could be resulted from the inside porous structure and microenviron-ment of the supports which prevented some intermolecular or protein-surface interactions[20].This also probably meant that the structure of immobilized enzymes site was strengthened,which created strong bonds between the macromolecule and the carrier.

The results of the operational stability of MCM41–naringi-nase were shown in Table1.The activity of MCM41–naringinase retained about44.57%after reusing for6times.It demonstrated that the immobilized naringinase had a good reusability,which made it useful for potential commercial applications.MCM41–naringinase can be reused several times,which is an important advantage compared to the free enzyme.

Enzymes are not stable during storage in solutions and their activities decreased gradually with the time.Hence,it is important to examine the storage stability for the application of immobilized enzyme systems in the physiological environment.Fig.3showed

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Fig.2.The thermal stability of free and immobilized naringinase.

Table 1

The operational stability of MCM41–naringinase.Cycle no.Relative activity (%)1100

292.14±2.72378.55±1.63464.82±0.47554.76±0.786

44.57±0.40

the relative activities of free naringinase and MCM41–naringinase at different storage times and different temperatures.The frozen MCM41–naringinase retained 81%of its activity while the unfrozen one only remained 42%at day 30.When stored at 4?C for 6days,the immobilized naringinase activity was retained 90%whereas the activity of free naringinase decreased to 80%.After 15days,the free enzyme was deactivated considerably whereas MCM41–naringinase retained 86%of its activity up to 30

days.

Fig.3.The storage stability of free and immobilized naringinase.

400

80012001600

200024002800320036004000

05

10

15

20

25

A U

Wavenumber (cm -1

)

(a) MCM-41

(b) MCM41-Naringinase

Fig.4.FT-IR spectrum of (a)MCM-41and (b)MCM41–naringinase support materi-als.

The results clearly suggested that naringinase immobilized on mesoporous molecular sieve MCM-41had higher stability than free enzyme,which lost most of its initial activity around 15days.To day,the mechanisms underlying the storage stability of immobilized enzyme are complex and still unclear.The ability of mesoporous materials of keeping the active conformation of enzyme was postulated to be a critical factor.3.3.Characterization of MCM41–naringinase

Fig.4showed the FT-IR spectra of MCM-41and MCM41–naringinase support materials.Both infrared spectra exhibited the major absorption bands associated with network Si–O–Si vibrational modes at 460,1072and 1300cm ?1,along with Si–OH asymmetric stretching at 955cm ?1[21].A very broad absorption envelope at 3460cm ?1was attributed to hydrogen-bonded SiO–H stretching vibration of physically bound water while stretching of the C–Si bond n (C–Si)was located at 780cm ?1.The peak at 1634cm ?1was attributed to the vibration of adsorbed water and the others were from the frame symmetric and asym-metric ?exible vibrations of Si groups [22].The similarities of the two spectra indicated that MCM-41structure did not change greatly after crosslinked with the enzyme.

Fig.5is the nitrogen adsorption–desorption isotherms of the samples.Obviously,all the samples exhibited type IV isotherms with type H1hysteresis according to the IUPAC classi?cation [23],indicating that all samples were typical of ordered mesopores.The free surface area obtained from BET adsorption isotherms was 859m 2/g for MCM-41alone,and the area for MCM41–naringinase was found to be 782m 2/g.A comparison of adsorption isotherms for MCM-41before and after enzyme immobilization showed that the pore size did not change signi?cantly,which is due to a small amount of immobilized enzyme,a signi?cant portion of which could be attached to the external surface and/or located at the pore openings (the latter case could result in a partial blocking of pores).The BJH pore size analysis showed that the pore size of MCM-41was probably about 3.4nm.In comparison,the pore size of MCM41–naringinase was smaller than that of MCM-41.A possible

Table 2

Elemental analyses of free naringinase,MCM-41and MCM41–naringinase.Material

C (%)H (%)N (%)Si (%)O (%)Free naringinase 40.8507.031 4.590–

MCM -41

0.616 2.918–

42.63853.728MCM41–naringinase

1.387

4.474

0.260

41.636

52.143

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Table3

Naringin hydrolysis in white grapefruit by free and immobilized naringinase.

Grapefruit Naringin

conversion(%)Naringenin

formation(mg/L)

Prulin formation

(mg/L)

Linmonin

(mg/L)

Free naringinase96.0991.9933.2716.53

MCM41–naringinase95.0369.0960.77

14.49

Fig. 5.Nitrogen adsorption–desorption isotherms of MCM-41and MCM41–naringinase support materials.

explanation is lack of change in the pore size due to the attachment of enzyme.Also,it should be noted that the classical BJH method underestimates the pore size of small mesopores.

The elemental analyses data of free naringinase,MCM-41and MCM41–naringinase were given in Table2.The physically adsorbed water was removed from samples prior to elemental analysis by drying them under reduced pressure[24].Therefore,the given hydrogen analysis in Table2included the hydrogen of the surface hydroxyls of silica and also occluded water hydrogen.The nitrogen and hydrogen contents in the MCM41–naringinase were roughly increased while no nitrogen was detected in MCM-41silica sample. As expected,no apparent change was observed in main elements of the matrix.The results indicated that naringinase was successfully immobilized on the MCM-41.

All of the above data indicated that naringinase was bound to MCM-41while the matrix still maintained the typical uniform mesopores structure.

3.4.Debittered white grapefruit by the free and

MCM41–naringinase

The decrease in naringin content can be directly correlated with reduction in bitterness.From the amount of residual naringin present,the percentage reduction in bitterness was evaluated.The results were showed in Table3.It was observed that naringin of 96.09%and95.03%were convered into prulin and naringenin by the free and MCM41–naringinase,respectively.More importantly, the experiments data also indicated that the debittering ef?ciency of free and MCM41–naringinase to juice was quite different,which determined by the formation of naringenin and prulin.The concen-tration of naringenin produced with free naringinase was almost more three times than that of the prulin,while their amounts-produced with MCM41–naringinase were almost edentical.Prunin bitterness is one-third of that of naringin,and naringenin is almost tasteless as described in Chien’s work[2].According to Soares and Hotchkiss’s[25]studies,some bitterness in grapefruit juice is acceptable to consumers,since it contributes to the characteristic taste and?avor.

4.Conclusions

This immobilized preparation of naringinase seemed to be suit-able for industrial use,as the high thermal stability and storage stability may make it useful for debitterring of grapefruit.The cova-lent enzyme immobilization process generates an insoluble and quite stable form of the enzyme,whilst retaining catalytic prop-erties,and allows enzymes to work in a wide range of temperature. The pore size distribution curves showed a high amount of naring-inase loading in MCM-41.Reusability of MCM41–naringinase on naringin hydrolysis showed about44.57%of hydrolysis up to6runs and naringin conversion on the juice up to95%.All these results suggest that the mesoporous sieve MCM-41is an ef?cient carrier material for higher amount of naringinase immobilization.Thus the MCM41–naringinase can be considered as a potential biocatalyst for the biotechnological and industrial applications.

Acknowledgements

We thank Mr.Wang Kexing for?nancial support on this study and Wangchunhua Syrup Co.,Ltd.for providing the white grape-fruits.We also thank Ms.Qin Wenmin(Ames,USA)for revising the manuscript.

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均相酸催化蔗糖的水解反应

华南师范大学实验报告 学生姓名学号 专业化学(师范)年级、班级10化5 课程名称物理化学实验实验项目均相酸催化蔗糖的水解反应 实验类型□验证□设计□综合实验时间 2013 年4月23日 实验指导老师实验评分 一、实验目的 1、根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应,测量其反应速率常数。 2、了解旋光仪的基本原理,掌握使用方法。 3、研究不同种类酸催化对蔗糖水解反应反应速率常数的影响,验证布朗斯特德定律。 4、研究不同浓度酸对蔗糖水解反应反应速率常数的影响,了解催化剂的比活性概念。 二、实验原理 1、蔗糖的水解反应和利用旋光法测水解速率常数的原理 蔗糖在水中转化为葡萄糖和果糖: C12H22O11 + H2O —→ C6H12O6 + C6H12O6 (蔗糖)(葡萄糖)(果糖) 其中, 20℃时,蔗糖的比旋光度〔α〕=66.6°;葡萄糖比旋光度〔α〕=52.5°;果糖的比旋光度〔α〕=-91.9°蔗糖水解反应,开始体系是右旋的角度大,随反应进行,旋光角度减少,变成左旋。 蔗糖水解反应是一个二级反应,在纯水中此反应的速率极慢,通常在H+催化作用下进行,由于反应时水是大量存在的,尽管有部分水分子参加了反应,仍可近似地认为整个反应过程中水的浓度是恒定的,而且H+是催化剂,其浓度也保持不变。因此,蔗糖转化反应可作为一级反应。 如果以 c 表示到达 t 时刻的反应物浓度,k 表示反应速率常数,则一级反应的速率方程为: - d c / d t = kt 对此式积分可得: ln c = - k t + ln c 0 式中 c 为反应过程中的浓度,c 0为反应开始时的浓度。当 c = c 0 / 2 时,时间为 t 1/2,称为半衰期。代入上式,得: t 1/2 = ln 2 / k = 0.693 / k 测定反应过程中的反应物浓度,以 ln c 对 t 作图,就可以求出反应的速率常数 k。但直接测量反应物浓度比较困难。在这个反应中,利用体系在反应进程中的旋光度不同,来度量反应的进程。

α-葡萄糖苷酶(α-Glucosidase)使用说明

α-葡萄糖苷酶(α-Glucosidase)使用说明 货号:G8820 规格:1g/5g 级别:BR 其他名称:α-D-葡萄糖苷酶;α-葡糖苷酶 CAS号:9001-42-7 提取来源:黑曲霉 产品简介: α-葡萄糖苷酶(α-Glucosidase,EC 3.2.1.20)又被称为α-葡萄糖苷水解酶或葡萄糖基转移酶(GTase),是一种α-D-葡萄糖苷酶。它可以从低聚糖类底物的非还原末端切开α-1,4-糖苷键释放出葡萄糖,或将游离的葡萄糖残基转移到另一糖类底物形成α-1,6-糖苷键,从而得到非发酵性的低聚糖。α-葡萄糖苷酶来源广泛,在人体糖原的降解和动植物、微生物的糖类代谢方面具有重要的生理功能。α-葡萄糖苷酶广泛应用于食品和发酵工业、化学工业以及医学应用等行业。 酶活定义: 每小时产生1μg葡萄糖所需的酶量定义为一个α-葡萄糖苷酶活力单位。 酶活检测方法:参见QB2525-2001。 产品特性: 酶活力:300000U/g 最适作用温度:50℃,合适的作用温度:50-55℃。 最适作用pH:5.0,合适的作用pH:4.8-5.4。

外观:淡白色粉末或淡黄色液体,分子量约为68.5KD,无臭无味,溶于水,不溶于乙醚和乙醇。 用途: 生化研究。能水解葡萄糖苷(Glucoside)成葡萄糖和其他组成物质,是一种具有生物催化剂功能的蛋白质。本产品的建议添加量为800U/g干物质,根据实际情况改变添加量。 抑制剂: 铜、钛、钴等金属离子对本品有一定的影响。铅、铝、锌等金属离子对本品有较强的抑制作用。 贮存: 建议密封储藏于干燥、低温的环境中(≤25℃),最好在冷藏条件下(4-8℃)储藏。25℃以下,液体可以储存3个月,保质期内酶活不会降低于产品标示的活力;4℃以下,可较长时间储存。

酶法水解原淀粉

(翻译)酶法水解原淀粉 摘要:原淀粉颗粒存在半微晶结构能抵抗淀粉酶的水解,但是当淀粉糊化时很容易被水解和转化为糖和糊精。影响酶在体内和体外水解的速率和历程的各因素是相互关联的,在这方面的研究也是很复杂的。本文试图讨论一下这方面的问题并给读者提供一些跟这些特征有关的重要信息资源,文章中的每个不同的标题都可以转换成一个综述,因此应该根据文章素材选择性的阅读。 内容 1.引言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.颗粒大小. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.颗粒形状. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.混合颗粒. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.直链淀粉的含量. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.脂质的量. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.磷酸盐含量. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.结晶度和双螺旋. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.结构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.环境. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.糊化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.淀粉酶的来源. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.其它影响因素. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14.结论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.引言: 加工过的淀粉已经从半微晶的结构转变为无定型结构,而原淀粉则不然,因此原淀粉颗粒可以抗酶解,淀粉类食品在烹调时可以保存较高的营养价值。细菌、真菌、植物、动物和人类生产的α-淀粉酶(尽管不一定有相同的化学结构)是一种内切酶,从分子内部任意的水解α-1, 4键,可以降低淀粉分子的分子量(直链淀粉和支链淀粉)。经过大量的水解,淀粉最终转化为糖和糊精,称为各种DE糖浆,在这里,水解能力是以水解产物(每单位质量)当作葡萄糖量来结算的。商业葡萄糖浆就是利用这种方法生产的,过去葡萄糖浆的生产多用无机酸来水解淀粉,酶处理可以生产更高质量的产品。 如上所述,α-淀粉酶在自然界中到处都存在。许多动物(包括人类)是在唾液或胰腺中分泌酶的,许多动物的胰腺(该胰腺进入人类的十二指肠)将食品淹没时,利用其中的淀粉酶将淀粉水解,此时所生成的任何葡萄糖都可以被小肠直接吸收,刷状缘酶(生产麦芽糖的麦芽糖酶和水解糊精α-1,6键的糊精酶)和α-淀粉酶使葡萄糖的消化过程继续进行,更多的葡萄糖被人体吸收。考虑到α-淀粉酶水解淀粉颗粒的产物,读者会提到更多细节性的工作。没有被消化的淀粉被输送到动物的大肠内,在肠内被肠内菌群发酵(产生气体),热量以短链脂肪酸的形式释放随可能被吸收掉。据一些作者(Dobreva and Ivanova, 1989).)报道直链和支链淀粉水解的方式是不同的。 α-淀粉酶水解原淀粉的控制与水解机制将在下面进行论述。 很多评论是建立在体外研究的基础上的,这些研究与体内研究有着不同的的动力

大米蛋白质的酶法水解及其性质研究

大米蛋白质的酶法水解及其性质研究注 王章存姚惠源 (江南大学食品学院,无锡214036) 摘要本文通过三种蛋白酶催化反应动力学特性的比较,确定用碱性蛋白酶Alcalase作为水解大米分离蛋白的酶制剂,并通过正交试验分别获得高溶解性、高发泡性、高乳化性大米蛋白水解物的酶反应条件。本实验所得到的大米蛋白水解物最大溶解度为50.2%,最大发泡力为50m L,最大乳化力为73.6mL/g。 关键词大米蛋白蛋白酶蛋白质水解 0前言 大米蛋白以其合理的氨基酸组成、较高的生物利用率及特有的低敏性等特点被视为优质蛋白质11-32。而在味精和淀粉生产中的大量副产品蛋白质未被充分利用,其主要原因是大米蛋白的水溶性较差,为此大米蛋白的开发利用被列入国家十五科技攻关课题。目前国内外对大米蛋白的提取多采用碱溶技术。作者认为对大米蛋白的开发利用宜首先获得高纯度大米蛋白,然后采用不同的改性方法使其适用于不同的用途。为此作者曾制备蛋白含量达90%的大米分离蛋白粉。当然该分离蛋白的物化功能尚不能满足食品加工的需要。为此本文探讨酶法水解大米分离蛋白(RPI)改善其物化功能性的技术措施。 1材料和方法 1.1材料 大米分离蛋白:由本实验室制备,蛋白质含量89.5%,粗灰分1.2%。 蛋白酶为诺维信公司产品,酶制剂品种是Pro-tamex,Alcalase和Neutrase(标示每g酶活力分别为1. 5,3.0和1.5安森单位)。 市售纯正花生油。 1.2试验方法 1.2.1三种蛋白酶的比较(复合酶Protamex、碱性酶 注:国家十五科技攻关项目 收稿日期:2003-03-11 王章存:男,1963年出生,博士研究生,副教授,粮油食品生物技术研究Alcalase、中性酶Neutrase) 配制5%的大米分离蛋白的悬浊液(pH值为7.0、7.5、7.0分别用于复合酶P(Protamex)、碱性酶A(A-l calase)和中性酶N(Neutrase)试验),酶的用量分别为0.1%(E/S),于50e下保温,每隔30min取样一次,沸水浴中灭酶3min,离心(1000r/min@5min)后,测定上清液中蛋白质含量。 1.2.2酶水解反应条件的优化 采用正交试验方法,以获得高溶解性、高发泡性、高乳化性的蛋白水解物为目的,考查的影响因子是蛋白浓度、酶添加量和反应时间。 每组试验结束后在45e以下真空浓缩和干燥。所得产物用于溶解、发泡和乳化性能指标的测定。1.2.3测定方法 蛋白质含量测定:采用Folin-酚试剂法142。 蛋白质溶解度:以上清液中蛋白质含量占反应体系中蛋白总量的百分比表示。 起泡性测定:取3g样品加50mL去离子水,用0.05mol/LNaOH或HCl调pH7后搅拌30min,再加去离子水至100mL作为测试液(水温为35e),于1000r/min转速下搅拌3min,立即测定泡沫体积。放置30min后测定下层析出液体的体积,以判断泡沫的稳定性。 乳化性测定152:取1%的蛋白质溶液50mL加入纯花生油,并用电导仪监测至电导率下降为零时停止加油,此时滴加花生油的总量即为该蛋白质样品的最大乳化量,以每g蛋白质乳化油的毫升数表示(mL/ g)。 2003年10月第18卷第5期 中国粮油学报 Journal of the Chinese Cereals and Oils Association Vol.18,No.5 Oct.2003

均相酸催化蔗糖水解反应(免费,华师版)

华南师范大学实验报告 学生姓名学号: 专业化学(师范)年级、班级11化3 课程名称物理化学实验实验项目均相酸催化蔗糖的水解反应 实验类型□验证□设计□综合实验时间 2013 年 4 月23日 实验指导老师实验评分 一、实验目的 1、根据物质的光学性质研究蔗糖水解反应,测量其反应速率常数。 2、了解旋光仪的基本原理,掌握使用方法。 3、研究不同种类酸催化对蔗糖水解反应反应速率常数的影响,验证布朗斯特德定律。 4、研究不同浓度酸对蔗糖水解反应反应速率常数的影响,了解催化剂的比活性概念。 二、实验原理 1、蔗糖的水解反应和利用旋光法测水解速率常数的原理 蔗糖在水中转化为葡萄糖和果糖: C12H22O11+ H2O —→ C6H12O6+ C6H12O6 (蔗糖)(葡萄糖)(果糖) 其中, 20℃时,蔗糖的比旋光度〔α〕=66.6°;葡萄糖比旋光度〔α〕=52.5°;果糖的比旋光度〔α〕=-91.9°蔗糖水解反应,开始体系是右旋的角度大,随反应进行,旋光角度减少,变成左旋。 蔗糖水解反应是一个二级反应,在纯水中此反应的速率极慢,通常在H+催化作用下进行,由于反应时水是大量存在的,尽管有部分水分子参加了反应,仍可近似地认为整个反应过程中水的浓度是恒定的,而且H+是催化剂,其浓度也保持不变。因此,蔗糖转化反应可作为一级反应。 如果以 c 表示到达t 时刻的反应物浓度,k 表示反应速率常数,则一级反应的速率方程为: - d c / d t= kt 对此式积分可得: ln c = - k t + ln c 0 式中 c 为反应过程中的浓度,c 0为反应开始时的浓度。当 c = c 0 / 2 时,时间为t 1/2,称为半衰期。代入上式,得: t 1/2 = ln 2 / k = 0.693 / k 测定反应过程中的反应物浓度,以ln c 对t 作图,就可以求出反应的速率常数k。但直接测量反应物浓度比较困难。在这个反应中,利用体系在反应进程中的旋光度不同,来度量反应的进

蛋白酶催化蛋白质水解

蛋白酶催化蛋白质水解 1、酶的重要性 生命的最主要、最基本的特征在于生物体的新陈代谢,具体表现为活体经常由外部摄取所需要的物质,以生物能为动力,经过体内同化、更新、异构化,并排出一些物质,发散热能至外界。机体或单个细胞的所有这些化学反应,基本上是在催化剂作用下完成的。酶是人体内新陈代谢的催化剂,只有酶存在,人体内才能进行各项生化反应。人体内酶越多,越完整,其生命就越健康。当人体内没有了活性酶,生命也就结束。人类的疾病,大多数均与酶缺乏或合成障碍有关。 2、酶的生物学功能 在生物体内,酶发挥着非常广泛的功能,具体功能如下: (1)信号转导和细胞活动的调控都离不开酶。特别是激酶和磷酸酶的参与。 (2)酶也能产生运动。通过催化肌球蛋白上ATP的水解产生肌肉收缩,并且能够作为细胞骨架的一部分参与运送胞内物质。 (3)参与在动物消化系统的工作。以淀粉酶和蛋白酶为代表的一些酶可以将进入消化道的大分子(淀粉和蛋白质)降解为小分子,以便于肠道吸收。淀粉不能被肠道直接吸收,而酶可以将淀粉水解为麦芽糖或更进一步水解为葡萄糖等肠道可以吸收的小分子。不同的酶分解不同的食物底物。

(4)在代谢途径中,多个酶以特定的顺序发挥功能:前一个酶的产物是后一个酶的底物;每个酶催化反应后,产物被传递到另一个酶。有些情况下,不同的酶可以平行地催化同一个反应,从而允许进行更为复杂的调控:比如一个酶可以以较低的活性持续地催化该反应,而另一个酶在被诱导后可以较高的活性进行催化。酶的存在确定了整个代谢按正确的途径进行;而一旦没有酶的存在,代谢既不能按所需步骤进行,也无法以足够的速度完成合成以满足细胞的需要。实际上如果没有酶,代谢途径,如糖酵解,无法独立进行。例如,葡萄糖可以直接与ATP反应使得其一个或多个碳原子被磷酸化;在没有酶的催化时,这个反应进行得非常缓慢以致可以忽略;而一旦加入己糖激酶,在6位上的碳原子的磷酸化反应获得极大加速,虽然其他碳原子的磷酸化反应也在缓慢进行,但在一段时间后检测可以发现,绝大多数产物为葡萄糖-6-磷酸。于是每个细胞就可以通过这样一套功能性酶来完成代谢途径的整个反应网络。3、酶的分类 酶可分为二类,第一类是所谓的单纯酶,其催化活性仅由酶蛋白提供;第二类称为结合酶,除了蛋白质外,还需含有其他成分才呈现催化活性。这些成分包括无机离子,Fe卄、Zn卄.Mn卄等或有机化合物,如硫胺素焦磷酸、黄素腺嘌呤二核苷酸等。这些化学组分称为辅助因子,这类化合物称为辅酶。这类酶也称为全酶。 按国际生化会的规定,将现已分离得到的2000多种酶按所催化的反应类型分类,可分为以下六种。

α-葡萄糖苷酶的研究综述

α-葡萄糖苷酶的研究综述 摘要:α-葡萄糖苷酶(EC3.2.1.20 ) 因在淀粉加工上具有重要作用,其研究多年来一直受到重视。α-葡萄糖苷酶广泛存在于动物、植物和微生物体内,它可从非还原末端水解低聚糖和多聚糖的α-1,4-葡萄糖苷键,也能作用于淀粉的α-1,6-糖苷键,在高葡萄糖苷受体环境中还可催化转糖苷反应。研究表明α-葡萄糖苷酶在不同领域的开发和应用都具有很好的经济和社会效益。 关键词:葡萄糖苷酶淀粉水解转糖苷反应研究进展 生物技术和酶工程的飞速发展为开发淀粉水解酶提供了技术支持。淀粉水解酶( 包括转化酶) 是一类以淀粉或不同的糖源为底物,根据水解专一性不同,可将淀粉或糖原降解成不同的单糖、低聚糖和水解多糖的水解酶类。同时,有些酶还具有转化功能,通过分子内的转糖苷作用,改变低聚糖的糖苷键链接方式。淀粉酶是生物体内广泛存在的一种水解酶,主要作用于淀粉,如植物体内的淀粉消化、植物根系中淀粉积累、动物体内摄入淀粉的分解、微生物利用碳源等。特别是具有特殊性质和新的应用领域的酶在工业上具有很重要的作用,它们可广泛应用于食品和发酵工业、化学工业以及医学应用等。α-葡萄糖苷酶作为淀粉水解酶家族中的重要一员,对它的研究一直受到人们的高度重视,多年来α-葡萄糖苷酶在不同领域的应用均产生了很好的经济和社会效益。 1、α-葡萄糖苷酶的简介 α-葡萄糖苷酶(EC.3.2.1.20,α-Glucosidases) 为淀粉水解酶类中的一种,主要在细胞外起作用。它从多糖的非还原末端水解底物的α-葡萄糖苷键,产生α-D-葡萄糖,通常把它们归类于水解酶第3类,主要水解二糖、低聚糖、芳香糖苷,能以蔗糖和多聚糖为底物。同时, 它还具有转糖苷作用,可将低聚糖中的,α-1,4-糖苷键转化成α-1,6-糖苷键或其他形式的链接,从而得到非发酵性的低聚异麦芽糖或糖酯、糖肽等。按一级结构可将α-葡萄糖苷酶归为水解酶13类的31家族。α-葡萄糖苷酶通常按底物专一性分为3个类型。Ⅰ型α-葡萄糖苷酶水解芳基葡萄糖苷如对--硝基苯酚α-D-葡萄糖吡喃苷(pNPG ) ,且水解速率比低聚麦芽糖快。Ⅱ型α-葡萄糖苷酶对麦芽糖具有高活性,而对芳基葡萄糖苷活性低。Ⅲ型α-葡萄糖苷酶与Ⅱ型类似,但它水解低聚糖和淀粉的速率基本一样。 2、α-葡萄糖苷酶来源及分布 α-葡萄糖苷酶在自然界分布广泛,种类繁多,性质各异,几乎存在于所有生物体内。目前已经进行研究的α-葡萄糖苷酶除少数来源于植物和动物外,绝大多数均来自于微生物中。细菌、霉菌及酵母菌等一些菌株能分泌此酶,其中产酶较多的是黑曲霉,市场上销售的α-葡萄糖苷酶产品大都为黑曲霉发酵生产所

腈水解酶催化腈水解的研究进展_刘颖

腈水解酶催化腈水解的研究进展 刘颖,苏昕*1 (沈阳药科大学 生命科学与生物制药学院,沈阳 110016) 摘要:腈水解酶催化具有毒性、致畸性、致癌性的腈水解合成羧酸因其反应条件温和、成本低、环境污染少及高选择性(立体、化学、区域)而备受学者和企业家的青睐,产物羧酸广泛用于精细化工、医药中间体、维生素前体等,具有高增值价值,因此腈水解酶具有良好的工业应用前景和巨大的经济价值。目前对腈水解酶的来源、作用机制、筛选途径、酶结构、催化特性以及腈水解酶基因克隆、纯化、固定化、修饰等研究均有报道。参考20余篇文献,本文综述腈水解酶催化腈类化合物水解的研究进展。 关键词:腈水解酶,腈化合物,生物催化 Advances in nitrilase hydrolyzing nitriles LIU Ying, SU Xin* (School of Life Science and Biopharmaceutics, Shenyang Pharmaceutical University, Shenyang 110016, China) Abstract: The nitrilases attract substantial attention from scholars and entrepreneurs because of their mild reaction conditions, low-cost, small environmental pollution and high selectivity (stereo-, chemical-, regional-) when hydrolyzing toxic, mutagenic and carcinogenic nitriles. The production of carboxylic acid with high added value is widely used in fine chemicals, pharmaceutical intermediates and vitamin premises. Therefore, the nitrilase has good application prospect and the great economic value. Articles about the sources of enzyme, mechanism, screening approach, structure, catalytic properties, nitrilase gene cloning, purification of nitrilase, immobilization, modification etc have been reported. Based on more than 20 domestic and foreign literatures, recent progress on nitrilases hydrolyzing nitriles was reviewed. Keywords: Nitrilase, Nitriles, Biocatalysis 腈是一类含?CN基团的有机物,是合成酰胺、羧酸、酯等的起始原料。它们不仅种类繁多而且自然界中分布广泛,如用作溶剂的乙腈、高聚物的单体丙烯腈、杀虫剂溴苯腈和碘苯腈、微生物和植物中产生的蓖麻碱等[1]。大多数腈化合物具有毒性、致畸性、致癌性[2],但由其水解得到的羧酸被广泛应用于精细化工、医药中间体及维生素前体等,具有较高的增值价值。腈的化学水解反应条件苛刻(高温、高压、强酸或强碱)且伴随有大量盐类形成,为后续的分离纯化带来困难,也造成一定的环境污染[3],因此在工业上的应用有一定局限性。腈水解酶( EC 3.5.5.1)直接催化腈生成相应羧酸,虽存在活性低、稳定性差等缺点,但其作为卓越的生物催化剂因反应条件温和、环境污染少、成本低、高选择性而备受学者和企业家的关注(见图1)。 基金项目:沈阳市科学技术计划项目(项目号:F11-243-1-00) 作者简介:刘颖(1989-)女,硕士,从事生物转化研究。E-mail:ailsaly@sina.,cn 通讯作者:苏昕(1966-)女,副教授,博士,主要从事转基因植物、生物转化及抗菌药物的研究。 E-mail:suxin1966@https://www.360docs.net/doc/6016408924.html,

β-葡萄糖苷酶水解银杏黄酮糖苷的研究

β-葡萄糖苷酶水解银杏黄酮糖苷的研究 伍毅1,王洪新1,2* (1.食品科学与技术国家重点实验室,江南大学食品学院,江苏无锡214012;2.石河子大学食品学院,新疆石河子832003) 摘要采用β-葡萄糖苷酶水解银杏叶提取物(G BE),使糖苷型黄酮转化为苷元型黄酮。通过正交试验得出水解的最佳工艺参数,即温度40℃,酶浓度5×10-3m g/m l,pH值5.0下水解6h。由H P L C图谱可得该条件下水解的苷元得率9.08%,纯度68.24%。酶解产物中还部分保留了银杏内酯等活性成分,有利于保留银杏叶提取物的综合生物活性。 关键词银杏叶提取物;黄酮苷元;β-葡萄糖苷酶;水解 中图分类号Q946文献标识码 A 文章编号0517-6611(2008)01-00030-03 S tud y on H y dro ly z in g G in k go F la v on e G ly c o s id e w ithβ-g ly c o s ida se W U Y i e t a l(S ta te K ey L abo ra to ry o f F o od S cien ce an d T e chn o lo gy,S ch oo l o f F o od S cien ce&T ech n o log y,S ou th e rn Y an g tze U n ive rsity,W u x i,J ian gsu 214012) A b s tra c tβ-g lyco sidase w a s u sed to h yd ro ly ze th e ex tract fro mg in k go lea ves to tran s fo rmflavon e g lyco side in to flavon e a g lycon e.T h e op ti m umtech n o- log ica l pa ram e te rs o f h yd ro lys is w e re obta i n ed th rou gh o rth o gon a l expe r i m en t,w h ich w e re en zym e con cen tra tion o f5×10-3m g/m l an d pH v a lu e o f5.0, h ydro ly sis tem pe ra tu re o f40℃an d ti m e o f6h.It w as k n ow n from H P L C spectrog ramth a t th e ag ly con e y ie ld o f h ydro ly sis u nde r th is con d ition w a s 9.08%w ith pu r ity o f68.24%.In th e en zym o lys is p rodu cts,th e a ctive in g redien ts su ch a s g i n k go la cton e w e re a lso rese rved pa r tly,w h ich w as i nfa vo r o f re se rv in g th e syn th e sized b io activ ity o f g in k go lea ves ex tract. K e y w o rd s G in k go lea ve s ex tract;F la von e ag ly con e;β-g ly cos idase;H yd ro ly sis 银杏(G inkgo b iloba L.)属银杏科银杏属多年生落叶乔木,是冰川时期存活的孑遗植物之一,属我国特产植物,主产于河南、湖北等地,其种子、根、叶均可药用。银杏叶中含有丰富的黄酮类物质,,主要是由山奈酚、槲皮素以及异鼠李素等黄酮苷元与葡萄糖等单糖以O-糖苷键联接而成,具有广泛的药理作用,是极好的天然抗氧剂。现代研究表明,银杏黄酮被水解成苷元后清除人体氧自由基的生物活性要明显高于黄酮糖苷,黄酮苷元的效价是黄酮糖苷效价的7倍[1-2]。因此,改善黄酮的构型是提高银杏黄酮在人体内吸收率的重要途径。笔者采用生物酶法水解银杏黄酮,生成了具有更高生物活性的苷元型黄酮,而且具有环保、反应条件温和等优点。 1材料与方法 1.1材料银杏叶提取物(G BE),黄酮含量≥24%,由上海宝丰生物有限公司提供。β-葡萄糖苷酶由西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司提供。槲皮素标准品,纯度≥99.0%,由上海康九化工有限公司提供。 1.2 GBE的酶解工艺[3]称取5m gβ-葡萄糖苷酶,用柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液(pH值5.0)定容至100m l。然后,称取一定量的银杏叶提取物,适量甲醇溶解,加入缓冲溶液和酶,置于水浴锅中恒温水解,将水解液高速离心、过滤后,沉淀用无水甲醇溶解,再上旋转蒸发器以除去多余的溶剂,恒重后用10m l无水甲醇充分溶解得样液,0.45μm滤膜过滤后待测定。 1.3 总黄酮苷元的测定方法 1.3.1分析条件[4]。色谱柱:十八烷基硅烷键合硅胶柱(15 m m×6.0m m,5μm);柱温:30℃;流动相:甲醇∶水(0.5%磷酸)梯度洗脱;流速:1m l/m in;检测波长:368nm;进样量:10μl。1.3.2 计算方法。由文献可知,对照品溶液、换算因子的选用不同对测定结果的影响较小。同时,受对照品来源的限制,3种苷元的定量分析都可以用槲皮素标准物的标准工作 作者简介伍毅(1983-),女,四川通江人,硕士研究生,研究方向:食品功能性成分。*通讯作者。 收稿日期2007-08-21 曲线进行定量分析[5]。计算公式如下: C(%)=[(A1+A2+A3)×K+B]× V W ×100%(1) 式中,A 1 为槲皮素峰面积(m A u);A 2 为异鼠李素峰面积 (m A u);A 3 为山奈酚峰面积(m A u);K为槲皮素标准曲线斜率(m g/m l);B为槲皮素标准曲线截距;V为样品溶液体积(m l);W为样品重量(m g)。 1.3.3 槲皮素标准曲线的制作[6]。准确称取对照品槲皮素0.02g,置于100m l容量瓶中,用甲醇定容至刻度,得槲皮素标准储备液(0.20m g/m l)。用移液管分别取槲皮素标准储备液 2.5、5、10、20、40m l,用无水甲醇定容至50m l容量瓶,得0.01、0.02、0.04、0.08、0.16m g/m l的标准溶液。分别取标准溶液和储备液进样10μl,测定峰面积。根据标准品的浓度和峰面积可得回归方程: y=7×10-5x-0.0058(2) r=0.99(n=5),线性范围为0.01~0.10m g/m l。 1.4 单因素试验影响酶解工艺效果的因素主要有时间、温度、酶浓度及pH值等[7]。该试验分别研究了不同因素对GB E酶解效率的影响。 1.5 最佳工艺参数的确定在单因素试验的基础上,为了进一步确定反应的最优条件以及影响因素的主次,采用正交试验设计方法进行优化[8]。表1为酶解试验正交试验因素水平表。 表1 酶解正交试验因素与水平 T a b le1 F a c to rs a n dle v e ls o f o rth o g on a l te s t fo r e n zym o ly s is 水平 L ev e l A(温度) T em pe ra tu re ℃ B(时间) T i m e∥h C(pH值) pHv a lu e D(酶浓度) E n zym e co n ce n tra t ion m g/m l 130540.025 240650.005 350760.010 2结果与分析 2.1 酶解单因素试验结果 2.1.1 酶解时间的选择。图1是固定酶解温度40℃,pH值 安徽农业科学,J ou rn a l o f A n h u i A g r i.S c i.2008,36(1):30-32责任编辑刘月娟责任校对马君叶

酸水解法

浓酸水解法 浓酸水解法一般情况下指的是酸浓度为70%的硫酸、40%的盐酸或80%的硝酸等无机酸作为酸催化剂水解纤维素的方法,该方法的原理主要是纤维素在酸性条件下的水解是均相反应,纤维素在浓酸中溶胀或溶解后,通过与酸形成复合物后,再降解生成聚合度较低的可溶性寡聚糖(以纤维四糖为主)和葡萄糖。而后加水稀释,一定温度下加热一段时间后可溶性糖即可水解为葡萄糖。用此方法转化纤维素到葡萄糖的产率较高(最高可达90%以上)。但是浓酸水解法所需的反应时间较长,对设备的腐蚀相当严重,对生态环境污染也比较大,且所用的酸必须回收,因此限制了浓酸水解的广泛的工业应用。 稀酸水解 在较高温度下,纤维素的复杂网络状结构使其在稀酸(通常指的是浓度低于10%的盐酸或硫酸等无机酸)中发生于固相纤维素和稀酸溶液之间的多相水解反应,其中此过程分为两个阶段:一是纤维素的非结晶区的水解,由于非结晶区结构松散,氢离子较易进入,因而水解较快, 非结晶区水解的同时,也会发生结晶区的溶胀,在非结晶区水解完全后,结晶区的水解产物会从表面逐渐分离。纤维素的稀酸水解,H3O+与氧原子结合,打破纤维素链中的糖苷键和葡萄糖分子中的C-O-C键,纤维素长链断裂,生成可溶性低聚糖和葡萄糖的同时又将氢离子释放出来。 稀酸水解纤维素的可能机理为,稀酸水溶液中的氢离子对β-1,4糖苷键的氧原子进行质子化,然后水分子进攻α-C原子而使β-1,4糖苷键断裂,从而使纤维素分解为小分子糖类。但是,所得到的糖类在酸性条件下还会进一步的分解产生甲酸,乙酸及乙酰丙酸等副产物。 稀酸水解法的缺点是水解反应所需的温度较高,副产物较多,容易使生成的产物葡萄糖继续分解为5-HMF、乙酰丙酸和甲酸、乳酸等小分子物质,而且影响反应的因素也较多,比如:无机酸的种类及浓度、反应的温度及时间、原料粉碎的程度及反应的固液比等。该方法所得到的糖类产率(大约为50% -70%)也较低。 稀酸水解纤维素的方法是目前研究最广泛的方法,稀酸水解一般采用硫酸,盐酸和磷酸等无机酸,但稀酸水解和浓酸水解一样面临着具有对设备腐蚀和生态环境污染等严重的缺点,酸液的回收及其后处理同样面临着困难和麻烦。

蛋白酶催化蛋白质水解

蛋白酶催化蛋白质水解集团企业公司编码:(LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

蛋白酶催化蛋白质水解1、酶的重要性 生命的最主要、最基本的特征在于生物体的新陈代谢,具体表现为活体经常由外部摄取所需要的物质,以生物能为动力,经过体内同化、更新、异构化,并排出一些物质,发散热能至外界。机体或单个细胞的所有这些化学反应,基本上是在催化剂作用下完成的。酶是人体内新陈代谢的催化剂,只有酶存在,人体内才能进行各项生化反应。人体内酶越多,越完整,其生命就越健康。当人体内没有了活性酶,生命也就结束。人类的疾病,大多数均与酶缺乏或合成障碍有关。 2、酶的生物学功能 在生物体内,酶发挥着非常广泛的功能,具体功能如下: (1)信号转导和细胞活动的调控都离不开酶。特别是激酶和磷酸酶的参与。 (2)酶也能产生运动。通过催化肌球蛋白上ATP的水解产生肌肉收缩,并且能够作为细胞骨架的一部分参与运送胞内物质。 (3)参与在动物消化系统的工作。以淀粉酶和蛋白酶为代表的一些酶可以将进入消化道的大分子(淀粉和蛋白质)降解为小分子,以便于肠道吸收。淀粉不能被肠道直接吸收,而酶可以将淀粉水解为麦芽糖或更进一步水解为葡萄糖等肠道可以吸收的小分子。不同的酶分解不同的食物底物。

(4)在代谢途径中,多个酶以特定的顺序发挥功能:前一个酶的产物是后一个酶的底物;每个酶催化反应后,产物被传递到另一个酶。有些情况下,不同的酶可以平行地催化同一个反应,从而允许进行更为复杂的调控:比如一个酶可以以较低的活性持续地催化该反应,而另一个酶在被诱导后可以较高的活性进行催化。酶的存在确定了整个代谢按正确的途径进行;而一旦没有酶的存在,代谢既不能按所需步骤进行,也无法以足够的速度完成合成以满足细胞的需要。实际上如果没有酶,代谢途径,如糖酵解,无法独立进行。例如,葡萄糖可以直接与ATP反应使得其一个或多个碳原子被磷酸化;在没有酶的催化时,这个反应进行得非常缓慢以致可以忽略;而一旦加入己糖激酶,在6位上的碳原子的磷酸化反应获得极大加速,虽然其他碳原子的磷酸化反应也在缓慢进行,但在一段时间后检测可以发现,绝大多数产物为葡萄糖-6-磷酸。于是每个细胞就可以通过这样一套功能性酶来完成代谢途径的整个反应网络。 3、酶的分类 酶可分为二类,第一类是所谓的单纯酶,其催化活性仅由酶蛋白提供;第二类称为结合酶,除了蛋白质外,还需含有其他成分才呈现催化活性。这些成分包括无机离子,Fe卄、Zn卄.Mn卄等或有机化合物,如硫胺素焦磷酸、黄素腺嘌呤二核苷酸等。这些化学组分称为辅助因子,这类化合物称为辅酶。这类酶也称为全酶。 按国际生化会的规定,将现已分离得到的2000多种酶按所催化的反应类型分类,可分为以下六种。

糖苷酶实验指导

α-糖苷酶抑制剂抑制活性测定 实验原理: 食物中的淀粉(多糖)经口腔唾液、胰淀粉酶消化成含少数葡萄糖分子的低聚糖(或称寡糖)以及双糖与三糖,进入小肠经α- 葡萄糖苷酶作用下分解为单个葡萄糖,为小肠吸收。在生理状态下,小肠上,中、下三段均存在α- 葡萄糖苷酶,在服用α- 葡萄糖苷酶抑制剂后上段可被抑制, 而糖的吸收仅在中、下段,故吸收面积减少,吸收时间后延,从而对降低餐后高血糖有益, 在长期使用后亦可降低空腹血糖, 估计与提高胰岛素敏感性有关。 对硝基苯-α-D-葡萄糖苷(pNPG)经α-葡萄糖苷酶水解可产生对硝基苯酚,其在405nm呈特异性吸收,因此可以通过检测对硝基苯酚的生成量检测α-葡萄糖苷酶的活性。 仪器与试剂 缓冲液:0.1M的磷酸钠缓冲液(pH6.8)--每100ml中1mol/l磷酸氢二钠4.6 ml,1mol/l磷酸二氢钠5.4 ml。 酵母α-葡萄糖苷酶:将100U/ml酶原液用0.1M的磷酸钠缓冲液(pH6.8)稀释为1U/ml的酶溶液,冷冻备用。 底物pNPG配制:2mM的pNPG溶解于0.1M的磷酸钠缓冲液中。 阿卡波糖抑制剂配制:200μg/ml溶于0.1M的磷酸钠缓冲液中。 实验内容 1.分组:空白对照组、阴性对照组、阳性对照组、阳性对照组空白、待测样品 大、中、小剂量组、待测样品组空白 空白对照: 170μl缓冲液+30μl 2mM的pNPG 阴性对照组:10μl酶溶液+160μl缓冲液+30μl 2mM的pNPG 阳性对照:10μl酶溶液+60μl缓冲液+100μl阿卡波糖抑制剂+30μl 2mM 的pNPG 阳性对照空白:10μl酶溶液+90μl缓冲液+100μl阿卡波糖抑制剂 待测样品组:10μl酶溶液+60μl缓冲液+100μl待测样品+30μl 2mM的pNPG 待测样品空白:10μl酶溶液+90μl缓冲液+100μl待测样品 2.实验步骤

水解酶催化多功能性在Michael反应及Michael串联反应中的应用

目录 摘要 ............................................................................................................................... I ABSTRACT .................................................................................................................... III 第一章绪论 (1) 1.1酶多功能性简介 (1) 1.2酶催化多功能性在有机合成中的应用 (1) 1.3环丙烷类化合物的文献综述 (7) 1.4二氢吡喃化合物的文献综述 (9) 1.5课题研究的前景和意义 (13) 第二章α-猪胰淀粉酶催化串联反应合成硝基环丙烷化合物 (15) 2.1前言 (15) 2.2结果与讨论 (15) 2.3实验部分 (25) 2.4结论 (26) 2.5 -猪胰淀粉酶的活力测定 (27) 2.6产物表征及分析 (29) 第三章灰色链霉菌蛋白酶催化合成二氢吡喃化合物 (37) 3.1前言 (37) 3.2结果与讨论 (38) 3.3实验部分 (46) 3.4结论 (48) 3.5产物表征及分析 (49) 第四章灰色链霉菌蛋白酶催化的Michael加成反应 (71) 4.1前言 (71) 4.2结果与讨论 (72) 4.3实验部分 (80) 4.4结论 (82) 4.5产物表征及分析 (83) 参考文献 (91) 附录:部分化合物图谱 (99) 硕士期间科研成果 (155) 致谢 (157) 万方数据

β-葡萄糖苷酶的研究(中文)

β-葡萄糖苷酶的研究 来源:添加时间:2011/2/24 13:43:00 β-葡萄糖苷酶的研究 1837年,Liebig和Wohler首次在苦杏仁汁中发现了β-葡萄糖苷酶。β-葡萄糖苷酶(EC 3.2.1.21)的英文名是β-glucosidase,属于水解酶类,又称β-D-葡萄糖苷水解酶,别名龙胆二糖酶、纤维二糖酶和苦杏仁苷酶。它可催化水解结合于末端非还原性的β-D-糖苷键,同时释放出配基与葡萄糖体。 β-葡萄糖苷酶广泛存在于自然界中,它可以来源于植物、微生物,也可来源于动物。 β-葡萄糖苷酶的研究 1837年,Liebig和Wohler首次在苦杏仁汁中发现了β-葡萄糖苷酶。β-葡萄糖苷酶(EC 3.2.1.21)的英文名是β-glucosidase,属于水解酶类,又称β-D-葡萄糖苷水解酶,别名龙胆二糖酶、纤维二糖酶和苦杏仁苷酶。它可催化水解结合于末端非还原性的β-D-糖苷键,同时释放出配基与葡萄糖体。 β-葡萄糖苷酶广泛存在于自然界中,它可以来源于植物、微生物,也可来源于动物。β-葡萄糖苷酶的植物来源有人参、大豆等;微生物来源的报道较多,如原核微生物来源的有脑膜脓毒性黄杆菌(Flavobacterium meningosepticum)、约氏黄杆菌(Flavobacterium johnsonae)等,真核生物来源的有清酒酵母(Candida peltata)、黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)等;β-葡萄糖苷酶的动物来源有蜜蜂、猪肝和猪小肠等。鉴于β-葡萄糖苷酶的研究广泛,本文对其一些研究进展进行讨论。 1 β-葡萄糖苷酶的分类 β-葡萄糖苷酶按其底物特异性可以分为3类:第一类是能水解烃基-β-葡萄糖苷或芳香基-β-葡萄糖苷的酶,此类β-葡萄糖苷酶能水解的底物有纤维二糖、对硝基苯-β-D-葡萄糖苷等;第二类是只能水解烃基-β-葡萄糖苷的酶,这类β-葡萄糖苷酶能水解纤维二糖等;第三类是只能水解芳香基-β-葡萄糖苷的酶,这类酶能水解对硝基苯-β-D-葡萄糖苷等类似物。 2 β-葡萄糖苷酶的提取、纯化及酶活测定方法 2.1 β-葡萄糖苷酶的提取方法 不同来源的β-葡萄糖苷酶,其提取方法也有所不同。动植物体及大型真菌中的糖苷酶一般需要对酶源进行组织捣碎,然后用缓冲液浸提。常用的缓冲液有磷酸盐缓冲液、醋酸盐缓冲液、柠檬酸盐缓冲液等。pH值一般选用酶的稳定pH值;提取温度适于低温,一般为4 ℃。利用微生物发酵法生产β-葡萄糖苷酶是β-葡萄糖苷酶的另一来源,一般微生物发酵都采用液态发酵。对于胞外酶来讲,发酵液即为粗酶液;对于胞内酶,则需对微生物进行细胞破碎,使其释放出β-葡萄糖苷酶。 2.2 β-葡萄糖苷酶的纯化方法 粗提的β-葡萄糖苷酶可采用硫酸铵沉淀或用乙醇、丙酮等有机溶剂沉淀等方法初步分离。β-葡萄糖苷酶的进一步纯化,往往是根据具体情况,采用多种方法逐步分离。目前分离β-葡萄糖苷酶的方法较多,其中离子交换柱层析和凝胶过滤柱层析两种手段结合使用最为普遍,多数是先离子交换柱层析,后用凝胶过滤柱层析。离子交换柱层析方法中常用的是阴离子交换层析,如DEAE阴离子交换层析;同时,阳离子交换层析法也有一定的使用。除上述两种分离方法外,也有其它层析方法用于分离β-葡萄糖苷酶,如使用疏水层析法和羟基磷灰石层析法等。此外,也有人采用双水相萃取和亲和层析的方法来分离β-葡萄糖苷酶,但关于这方面的研究报道较少。 2.3 β-葡萄糖苷酶活性测定方法 β-葡萄糖苷酶的活性测定方法很多,常见反应底物有对硝基苯-β-D-葡萄糖苷(pNPG)、纤维二糖、水杨苷等。由于酶与pNPG作用产生的对硝基苯可用分光光度法在400 nm处测定,方法简单、反应快速、反应活性大,所以大多数实验采用pNPG作为底物的分光光度法测定酶活性。由于测定葡萄糖含量的方法很多,也有人通过测定葡萄糖含量来确定酶活力。孙迎庆等用多种方法测β-葡萄糖苷酶活性,如以二糖或寡糖为底物,用葡萄糖氧化酶-过氧化物酶测定产生的葡萄糖量的方法来确定β-葡萄糖苷酶活性;用水杨苷为底物,将水杨苷裂解为水杨醇和葡萄糖,然后将酶解产物中的水杨醇用4-氨基安替吡啉作显色剂显色,用分光光度法在515 nm下比色测定β-葡萄糖苷酶活性。 3 β-葡萄糖苷酶的酶学性质 不同来源的β-葡萄糖苷酶在氨基酸序列、分子量、比活力、等电点、最适反应pH值、pH值稳定性范围、最适反应温度和热稳定性范围上均有很大差别(见表1)。 3.1 β-葡萄糖苷酶的分子量大小 β-葡萄糖苷酶由于其来源不同,它们的相对分子量也可能不同,而且它们的结构和组成也有很大差异。β-葡萄糖苷酶的相对分子量范围一般在40~250 kDa之间,而其结构可能是由单亚基、双亚基或多亚基构成。此外,有的菌株本身含有胞内和胞外β-葡萄糖苷酶,因此,有时来源于同一菌株的β-葡萄糖苷酶是两种不同分子量酶的混和物,甚至是多种不同分子量酶的混合物。 3.2 β-葡萄糖苷酶最适pH值及pI值 目前很多的研究结果表明,β-葡萄糖苷酶为酸性蛋白酶,其最适反应pH值一般在3.0~7.0范围内,其中许多酵母、细菌的胞内β-葡萄糖苷酶的最适反应pH值接近6.0左右;一般β-葡萄糖苷酶的pH值稳定性范围较广,在pH值3.0~10.0范围内,糖苷酶的稳定性较好。对大部分β-葡萄糖苷酶而言,它们的pI值都在酸性范围,并且变化不大,一般在3.5~5.5之间。如来源蜜蜂的β-葡萄糖苷酶,其pI值接近4.5~4.8。 3.3 β-葡萄糖苷酶的最适反应温度和热稳定性 β-葡萄糖苷酶的最适反应温度为40~110 ℃。一般来说,来自古细菌的β-葡萄糖苷酶其热稳定性和最适反应温度要高于普通微生物或动

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