殼聚糖酶解動力學及其影響因素研究.pdf

1、殼聚糖因其具有良好的性能，被廣泛應用于醫(yī)藥、農業(yè)、食品、造紙、印染和日化等領域，成為21世紀重點開發(fā)的生物新材料。木瓜蛋白酶能高效降解殼聚糖且便宜，易于工業(yè)化。因此，研究木瓜蛋白酶對殼聚糖的水解特性能夠對酶的化學本質、殼聚糖的化學特性做出深入的了解，有助于探討非專一性酶水解殼聚糖機理，同時為水溶性低聚糖的工業(yè)生產提供理論指導。
　　用木瓜蛋白酶對水分含量為8.49％，脫乙酰度為91.94%的殼聚糖進行水解，探究各因素對水解反應影響

2、發(fā)現(xiàn)，酶解解較佳條件是底物濃0.6 mg/mL、酶底物比10.0％、pH4.5、45°C。
　　考慮底物濃度對木瓜蛋白酶解殼聚糖動力學影響的基礎上，根據中間產物理論，構建了木瓜蛋白酶解殼聚糖的底物抑制動力學模型。采用非線性擬合方法對所得模型進行了擬合，求動力學模型參數值。結果表明，木瓜蛋白酶酶解殼聚糖在初始底物濃度為0.2~0.6 mg/mL范圍內，酶解反應無底物抑制，在0.6~1.2 mg/mL范圍內，酶解反應過程出現(xiàn)底物抑制作

3、用，符合底物抑制應動力學模型。該模型理論值與實驗值基本吻合，實驗擬合相對誤差為3.47%(小于10%)。
　　pH值能夠影響木瓜蛋白酶中二級結構的含量，隨著 pH值的增大，酶的有序結構含量增加而無序結構含量減少。木瓜蛋白酶的β-轉角和無規(guī)則卷曲與酶的活性密切相關，其酶的活性中心可能是以β-轉角和無規(guī)則卷曲為主，β-轉角含量減少，無規(guī)則卷曲含量增加，有助于酶活提高，反之酶活降低，故 pH值為4.5時得到最大反應速率。對不同 pH值下

4、的氨基酸側鏈基團 pK值進行分析，可以推測木瓜蛋白酶表現(xiàn)催化活性的必需基團可能含有組氨酸殘基。提出同時考慮底物水解和產物抑制作用的反應機理模型，并構建該體系的動力學方程，對所得動力學模型進行擬合，與試驗數據吻合度高，由擬合曲線上所得的木瓜蛋白酶水解殼聚糖的最佳 pH值與試驗結果相符。
　　對不同溫度作用下木瓜蛋白酶的二級結構進行 FT-IR分析，通過二階導數擬合發(fā)現(xiàn)隨溫度增大，木瓜蛋白酶的有序結構含量減少而無序結構含量增加，在45

5、°C時得到最大反應速率，說明可能是在該溫度下無規(guī)則卷曲增加，β-轉角減少，酶活性中心位結構更具有柔性、更合理，從而使其催化活性提高。求得各熱力學參數的值為：A=0.8421，Ea=84.9393 KJ/mol，△?H-19.7575 KJ/mol，△-16.2252 KJ/(mol·K)，A2.3354?；趯Σ煌瑢嶒灄l件下殼聚糖酶水解曲線的分析，并構建不同反應溫度下的動力學方程，對所得動力學模型進行擬合，S與試驗數據吻合度高，由擬合曲