用 20 kHz 的超声波处理 2 g/L 的胰蛋白酶及 0。2 g/L 的胃蛋白酶溶液 10 min,两种酶 的活性均随着超声波功率增加而降低;而过氧化氢酶活性随着超声功率的增加呈现先 上升后下降趋势。据推测,酶活性下降的原因可能是超声波处理产生的自由基和超声 波的空化作用破坏了酶蛋白的天然分子结构。超声波改变蛋白酶活性的作用机理较为 复杂,参数条件如功率、时间、频率等不同,会对酶分子产生激活或钝化作用。因此, 在超声波促进酶解反应的过程中,如何选择适宜的超声波条件是问题的关键。
(2)超声波对酶解过程的影响 近年来,超声波对酶解过程影响方面的研究日益受到重视,在酶解过程中使用超声
波处理能够显著提高酶解速率。Barton 等[26]研究发现,水解过程中施加 60 W 超声波 可以加快转化酶及 α-淀粉酶对一定浓度范围内的蔗糖及淀粉的水解速率。Sakakibara 等[27]研究了超声波对转化酶水解蔗糖的影响。结果表明在蔗糖浓度较低时,超声波可 以加快反应速率。吴虹等[28]研究了超声波对无溶剂体系中固定化脂肪酶 Novozvin 435 催化废油脂酯化反应的影响。结果表明,适当的超声波预处理(20 kHz,80 W,30 min) 显著提高了 Novozvrn 435 催化废油脂酯化速度。肖琼等[29]研究了超声波处理对玉米 秸秆纤维素酶水解纤维素过程的影响。结果表明,超声波可有效地提高玉米秸秆纤维 素酶水解纤维素的产物得率,减少酶用量;在超声频率 20 kHz,功率 30 W,作用时间 10 min 及在纤维素酶最佳水解条件下,酶解产物得率比未施加超声波时提高 48。3%。 在最优条件下,对酶解过程施加超声波有利于酶解反应进行,其主要原因是超声波适 当地改变了蛋白酶分子的构象,使酶与底物更易于结合;另外,超声波提高了酶与底 物的碰撞频率,从而使得酶解反应更易发生。
(3)超声波预处理对底物特性及酶解反应的影响 蛋白预处理是提高酶解效率及转化率最有效的方法之一。目前,蛋白预处理方法
主要有高压、高温、微波辐照、酸碱处理以及高速剪切等。这些方法存在成本高、对 设备要求高、操作条件不易控制以及容易造成环境污染等缺点。近年来,超声波技术 在食品生产及研发领域中的应用越来越广泛,已逐渐被用于酶解前底物预处理。周广 麒等[30]探讨了超声波辅助预处理甜菜、甜高粱秸秆和甘蔗等糖料作物提高纤维酶解 得率的方法,实验结果表明, 未经预处理的三种糖料植物纤维酶解得率分别为 24。16%、17。35%及 10。2%;稀碱加超声波预处理后, 酶解得率分别为 37。85%、27。3% 及 25。4%;稀酸加超声波预处理后,酶解得率分别达到 52。91%、51。4 及 48。1%。由于超声波能够产生空化效应,并在介质中产生强剪切力及高温高压效果,使被处理样品 组织遭到破坏,样品变得蓬松,有利于酶与底物的接触。另外,蛋白质经超声波处理 后,其空间构象会发生一定程度的改变,这种改变有可能使其更利于与酶的结合。
1。5 蛋白质分子构象的研究方法
研究蛋白质分子构想的方法可以包括两大类:一类是测定溶液中的蛋白质二级结 构,如圆二色性光谱法、荧光光谱法、近红外激光拉曼光谱法的;另一类是固体蛋白 质的分子构象,如傅里叶变换红外光谱法、X 射线衍射结构分析法和小角中子衍射法。
1。5。1 荧光光谱法
荧光光谱法是研究蛋白质分子在水溶液中结构的一种新方法。利用该方法研究蛋 白质分子在水溶液中的结构,有两条途径:一条是测定蛋白质分子自身的荧光;另一 条是向蛋白质分子的特殊氨基酸序列引入探测试剂,然后,测定荧光探测剂的荧光。