魔芋葡甘聚糖酶解歷程動態(tài)特性研究.pdf

1、近年來，多糖酶促水解在生物能源煉制、油氣開采、藥物緩釋、功能保健中得以廣泛應(yīng)用，受到各國學(xué)者熱切關(guān)注。本文以魔芋葡甘聚糖(KGM)-β-甘露聚糖酶為研究體系，分析了多種聚合物酶解動力學(xué)特點，利用凝膠排阻色譜和動態(tài)光散射技術(shù)對KGM酶解歷程均值分子量變化、分子量分布、酶擴(kuò)散、底物和產(chǎn)物擴(kuò)散及酶剪切方式等多方面內(nèi)容進(jìn)行研究，主要結(jié)論如下： 典型反應(yīng)動力學(xué)分析：在普適動力學(xué)中，任何反應(yīng)級數(shù)下數(shù)均或重均分子量的倒數(shù)隨時間線性變化，由表觀

2、反應(yīng)速率的依濃度性可獲得反應(yīng)級數(shù)；在數(shù)學(xué)零級動力學(xué)中，數(shù)均分子量倒數(shù)、重均分子量、分散度分別與反應(yīng)時間呈線性增加、線性減小和二次函數(shù)的變化規(guī)律；在米氏動力學(xué)中，重均分子量三次方和數(shù)均分子量具有相同的變化規(guī)律，且可獲得徹底水解時體系的分散度特點。 KGM酶解全程特性解析：固定酶與底物比時，KGM在β-甘露聚糖酶作用下分子量快速下降，且當(dāng)?shù)孜餄舛仍礁攥F(xiàn)象越明顯，證明酶擴(kuò)散行為對反應(yīng)起著重要作用；KGM酶解產(chǎn)物的分子量分布逐漸分裂為

3、兩個區(qū)域，大分子量區(qū)域僅含量變化，分子量基本不變，表明KGM酶解存在多次剪切模式。動力學(xué)分析表明，水解初期屬于表面反應(yīng)，受大分子體系的網(wǎng)格構(gòu)造影響；水解中期表現(xiàn)出零級動力學(xué)反應(yīng)特征，水解后期主要受酶的擴(kuò)散行為影響。 KGM酶解歷程反應(yīng)擴(kuò)散動力學(xué)：將反應(yīng)動力學(xué)與擴(kuò)散規(guī)律結(jié)合，推導(dǎo)出KGM-β-甘露聚糖酶體系在稀或半稀濃度下的反應(yīng)擴(kuò)散動力學(xué)方程為1/Mt=1/Mo+17.175t-17.398e-wot，該模型說明了酶的擴(kuò)散和底物

4、濃度對反應(yīng)速率的影響，較好地擬合了濃度為0.1％～0.5％的KGM溶液酶解反應(yīng)。 KGM酶解歷程擴(kuò)散行為分析：酶解初期呈現(xiàn)非穩(wěn)態(tài)運動，主要為大分子和小分子的運動，大分子的運動制約中等分子的運動，體系主體由大分子組成；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，大分子含量逐漸減少，中等分子成為體系主體，并制約著小分子的擴(kuò)散運動。 酶作用于底物的剪切規(guī)律：計算機(jī)模擬結(jié)果表明：底物起始分子量分布(MWD)強(qiáng)烈影響其在反應(yīng)歷程中的變化，窄分布導(dǎo)致MWD峰