生物酶解技术PPT课件

一、 酶的概念
酶的概念—酶是由生物细胞产生的以蛋白质 为主要成分的生物催化剂。 生物体内的反应是在很温和的条件（ 如温和的温度、接近中性的pH）下进 行的，而同样的反应若 在非生物条件下进行，则需要高温、 高压、强酸、强碱等剧烈的条件。
第二节酶反应的特点与影响酶活性的因素
一、酶反应的特点
酶的高效性
酶的催化效率是无机催
化剂的107 ~1013 倍
酶的专一性
每一种酶只能催化一种 或一类的化学反应
酶的作用条 件较温和
酶所催化的反应一般是 在比较温和的条件下进 行的。
二、酶活力与酶单位
酶活力:是酶促反应的能力。酶活力大 小就是指在一定条件所催化的某一化 学反应速度的快慢，即酶催化的反应 速度越快，酶活力越高，反之则表示 该酶活力低。
对于简单的酶反应，当酶浓度和其他条件恒定时：
v
Vmax
零级反应
混合级反应
该曲线可以用 米氏方程 来描述
一级反应
0
[S]
4.酶浓度对酶反应速度的影响
在一般的酶促反应中，常常[S]>>[E]，酶反应 速度达到最大反应速度。
当[S]>>[E]，由于Vmax=k[E]0，∴反应速度与酶 浓度成正比。
酶 浓 度 曲 线
1. 酶活力概念
酶的定量并非对其蛋白质进行定量， 而是对它的催化能力进行定量。
所以，酶的定量就是测定酶的活力， 也即测定酶促反应的速度。
2. 酶活力与单位
A.国际单位 (U)
这种单位是由国际酶学委员会规定的。 在标准条件(25℃、最适pH、最适底物浓度)下，
酶每分钟催化 1 mmol 底物转化，这样的速度所代 表的酶的活力即酶的量定义为1个国际单位 (IU)。
酶的最适温度并非酶的特征性常数，它与底物、作 用时间等因素有关。
2. pH对酶反应速度的影响
pH对酶反应速度的影响较大。其原因有：
pH影响酶分子解离状态。 pH影响底物的解离，从而影响酶与 底物的结合。 极端pH的条件引起酶蛋白的变性。 每种酶只能在一定的pH范围内表现出它 的活性，且在某一pH值范围内活性最高， 其两侧活性都下降。∴ 酶促反应具有一最 适pH。
1. 温度对酶反应速度的影响
温度对酶反应速度的影响具有双重性：
随着温度的升高，反应速度会加快
随着温度的升高，酶蛋白会失 活，使反应速度下降
因此，在这双重因素的综合作用 下，酶促反应具有一最适温度。
四. 温度对酶反应速度的影响
不同酶的最适温度也不一样。动物酶的最适温度 一般在35~40℃，植物酶为40~50℃。
细胞壁的化学组成
纤维素(cellulose): 由葡萄糖分子串联而成。 结构单位：微团(micelle) 、微纤丝(microfibre) 、 大纤丝(macrofibre) 纤维素的网络结构中交联半纤维素和果胶类物质。
第一节 概述
目前，生物酶技术在现代中药提取中正展 示着其独特的优势，引起了许多企业和科 研单位的关注，并已经开始了在这一领域 的探索和应用。世界上广泛开展了有关酶 的性质的研究，至今已从动物，植物中发 现了两千多种酶，并有两百多种酶已得到 结晶。
某些物质能使酶的活性增强，成为酶 的激活剂，某些物质能使酶的活性降 低，成为酶的抑制剂。
再如一些金属螯合剂如EDTA（乙二胺 四乙酸）等能除去重金属离子对酶的 抑制作用，也可视为酶的激活剂。
5. 激活剂对酶反应速度的影响
激活剂：能提高酶活性的物质。 主要的激活剂有： 无机离子：
主要是金属离子，它们有的本身就 是酶的辅助因子，有的是酶的辅助因子 的必要成分。 如: 激酶需要Mg2+激活
第三节 生物酶辅助提取中药成分的机制 原理
酶解破壁 有效成分的提取
纤维素酶 解提取
内切葡聚糖酶 纤维素酶 纤维素二糖水解酶
β-葡萄糖苷酶 β甘露聚糖酶 半纤维素酶 β-木聚糖酶 β-葡萄糖苷酶 β-甘露糖苷酶 β-木聚糖苷酶 果胶酶 聚α-1,4半乳糖醛酸的聚糖水解酶 果胶质酰基水解酶
酶解优点
唾液淀粉酶需要Cl-激活
5. 激活剂对酶反应速度的影响
有机小分子： 一些还原剂，如抗坏血酸、半胱氨
酸，使含-SH的酶处于还原态 金 属 螯 合 剂 ， 如 EDTA( 乙 二 胺 四 乙
酸)，可络合一些重金属杂质，解除它 们对酶的抑制，从而使酶活升高。
6. 抑制剂对酶反应速度的影响
抑制作用：有些物质与酶结合后，引起酶的活 性中心或必需基团的化学性质发生改变， 从而使酶活力降低或丧失。
4.
提高提取率
3.
加速有效成分释放
2.
将植物组织温和分解
1.
选用纤维素酶
第 四节 生物酶解辅助提取条件优选
一、酶辅助提取条件的优选 植物根茎类药材——纤维素酶 种子药材——纤维素酶、半纤维素酶 花类、果类——选用果胶酶 动物药材——蛋白酶
（一）酶的种类
1.酶对有效成分的影响 催化水解酶(纤维素酶）对苷类药材的影响P48
2. pH对酶反应速度的影响
反应速度和pH的关系见下图：
酶的最适pH一般在7左右。也有很多例外，如胃蛋白 酶 的 最 适 pH 只 有 1.5 ， 木 瓜 蛋 白 酶 (5.6) ， 胰 蛋 白 酶 (7.8)。酶的最适pH并非酶的特征性常数，它与底物的 种类、浓度等因素有关。
3.底物浓度的影响
3. 酶的比活力
指每毫克酶蛋白所含的酶活力单位数
比活力 ＝
酶活力单位数（U） 酶蛋白质量（mg）
比活力是酶制剂纯度的常用指标 —— 比活力越大，表示酶越纯
三、影响酶活性的因素
酶解提取中药有效成分，均有较高收 率，具有较大应用潜力，但该技术也 存在着局限性。酶法提取对生产条件 要求较高，为使酶发挥最大作用，并 将其用于工业化时，必须综合考虑酶 的浓度和底物浓度，温度，pH，作用 时间等对提取物的影响。
生物酶解技术
细胞壁的层次
生物酶解技术在中药提取 中的应用
胞间层（中层）(middle lamella):果胶类物质组成， 具强的亲水性和可塑性。
初生壁(primary wall)： 细胞生长过程中，原生质 分泌，有纤维素、半纤维 素和果胶，还含有酶和糖 蛋白。
次生壁(secondary wall)： 细胞停止生长，原生质产 生的壁物质沉积在初生壁 内侧。由纤维素、半纤维 素和木质素构成。分内层 (S3)、中层(S2 )和外层S1 )。