糖化酶的固定化及其在葡萄糖生产中的应用工艺研究实验设计

糖化酶的固定化及其在葡萄糖生产中的应

用工艺研究实验设计

生工（1）班第七组

要求：理解固定化效果与固定化条件密切相关，根据自己的理解选择一项与固定化效率及固定化产品质量密切相关的关键因素，并推测该因素发生变化时会对固定化酶的质量及固定化效率造成什么影响。

我们的思路：当酶的浓度低，载体多时，固定化效果固然好，大部分酶都能固定化，但是成本高了，效率也降低，而当酶的浓度高了，载体不是很多的情况下，酶的固定化效果又不好。时间、温度等对酶的固定化也是有一定影响的。但是经过我们的讨论，我们觉得pH 对酶的固定化过程是由一定影响的，所以我们决定以pH的改变为方向，设计实验。

设计原理：每个蛋白质都有其等电点（pI），蛋白质即含有酸性的，也含有碱性的官能团。组成蛋白质的氨基酸可能是带正电荷的、带负电荷的、中性的或者本生是两性的。它们的电荷加在一起是蛋白质的电荷。被称为两性离子的两性分子（如蛋白质）同时含有带正电荷和负电荷的官能团。整个分子的总电荷则由其周围环境的pH值决定，根据pH值的不同整个分子可能带正电荷，也可能带负电荷。其原因是因为这样的分子在不同的pH值环境中可能会吸收或者丧失质子（H+）。在pH值等于等电点时这样的分子所带的正电荷和负电荷互相抵消，使得整个分子不带电。当pH>pI时，溶液中负离子增多，会“抢走”蛋白质的质子而使蛋白质带负电荷，或中和更多蛋白质的正电荷而使整个蛋白质带负电；而当pH

上加大时，酶所带负电荷增加，与阴离子交换柱的阳离子结合的更紧密。

还有一个理论给我们启发很大的就是酸性氨基酸的羧基解离程度更大，pI明显小于7.0；碱性氨基酸的氨基解离程度明显大于羧基等，故其pI大于7.0；在一定的pH

条件下，氨基与羧基的解离程度相等，静电荷为零，此时溶液的pH即为其等电点。所以我们认为，酶蛋白是由很多不同的氨基组成的，而这些氨基酸有碱性也有酸性氨基酸，碱性氨基酸的R基团在中性溶液中趋向于电离出正离子，而酸性氨基酸的R基团在中性溶液中趋向于电离出负离子，如果酶蛋白的pI是小于7的话，可能它的酸性氨基酸占优，即含有较多的酸性氨基酸，在中性溶液中电离出更多负离子，要中和这些负离子则需要更多质子，即要降低pH，所以它的pI是小于7的。当pH

我们的实验方案：在考虑到酶的固定化效果与固定效率的两个矛盾的方面，我们决定在对酶活力影响最小的情况下最大限度地提高pH，以增加酶所带的负电荷。先调查该酶的等电点和其作用时的最适pH范围，在最适pH的基础上调高，以0.5个单位的pH为单位做4个样本，最后测其固定效率与固定后的酶活力，综合这两个数据取其最适合的一个，即这个固定过程的最适pH。