超声波和超临界流体对酶活性的影响

酶是生物催化剂,具有一般催化剂所没有的独特优点,但由于容易失活而限制了其在工业上的应用。超声波是一种物理能量形式,在一定的条件下可与酶协同作用促进反应。超临界流体作为良好的非水反应溶剂,在生物工程中有着广泛的应用前景。简要介绍了超声波、超临界流体对酶活性的各种影响因素、作用机理及研究进展。

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技

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文章编号：0 9 0 0 (070 - 3 0 0 10- 0 22 0 )2 0 6— 3

综

述

超声波和超临界流体对酶活性的影响 黎春怡，卓烈，黄张东方，巫光宏，初志战，詹福建 华南农业大学生命科学学院，东广州 5 04 广 16 2

[要]酶是生物催化剂，有一般催化剂所没有的独特优点，由于容易失活而限制了其在工业上的应用。超声波是一摘 具但种物理能量形式，一定的条件下可与酶协同作用促进反应。超 I流体作为良好的非水反应溶剂，生物工程中有着广在临界在 泛的应用前景。简要介绍了超声波、 I流体对酶活性的各种影响因素、用机理及研究进展。超临界作 [键词]超声波； I流体；活性关 超临界酶

【中图分类号] Q 5 5

[文献标识码] A

Efe t o t a o d n S e c ii a u d o Enz m e Ac i iy f c f Ulr s un a d up r r tc l Fl i n y tv t

L h n y,HU N h o l,Z A G D n -ag IC u - i A G Z u—i H N ogfn, e

G ag h n,C h-h n H N uja un - og HU Z iz a,Z A F -i - n

C l g f L f ce c,S u h Chn rc l rl Un v ri,Gu n z o 0 4,C i a o l e o i S in e o t i a Ag iu t a ie s y e e u t a g h u 5 6 2 h n 1

[ src] E zm sae l t n id s a api t n b cue te a e iat a d esy Ut sud i p yi l Abt t a ny e r i e i n ut l p lai eas h y cn b n cvt ai . laon s hs a mid i r c o i e l r c e e g n a c - c ee a e r a t n t n y s i s me o d t n .S p r rt a u d c n b p l d i ey i i— n r y a d c n o a c lr t e c i s wi e z me n

o c n i o s u e ci c l f i a e a p i w d l n b o o h i i l e e gn e n s a p re t n n q e u ov n。 Va o s a e t g fc o s o l a o n n s p r r ia u d o n me a— n i e r g a ef c o a u o s s le t i i r u f c i a t r f ut s u d a d u e c t lf i n e z n r i c l y c t i,a t n me h ns we e d s u s d i hs p p r it v y ci c a im r i se n t i a e . o c

[ y w r s u rsu d u ec t a f i n m cit Ke od] lao n;sprri l l d z eat i t ie u;ey vy

酶是一种生物催化剂，自细胞。随着生物工程的发展，来酶

产量。用超声波处理有机溶剂中碱性蛋白酶催化 N乙酰一丙一苯氨酸乙酯的转酯反应，发现超声波可增强该酶的活性，结果与其超声波的作用频率和强度有关。用微超声波处理酵母过氧化氢酶 (A )多酚氧化酶 (P[结果表明，一定参数范围内 C T和 P O)1 3,在 C T和 P O的活性都升高。对 C T来说，最适当的超声波参 A P A其 数是 1 . k z 4 c处理 1 i; P O来说，最适当 3 H、 0 W/ m、 5 0rn对 P a其

催化反应越来越受到人们的重视。然而，由于在细胞外酶的活性降低及其不稳定性，极大地限制了其在工业上的应用。究其原因，要是酶在提取和纯化过程中结构的改变。研究表明，活主酶性的表现在很大程度上依赖于其分子构象，象起了变化，性构活或功能也随之而变。因此人们深入地探讨酶促反应动力学及影响酶促反应的因素，并通过对酶分子进行改性或改变酶反应的外部环境以提高酶在体外的活性及稳定性。近年来有人将超声

参数是 1. k z2 c 2处理 1 i。外还有不少研究表 35 H、5 W/ m x 0rn此 a明，声波对于固定化酶的影响是很大的。对固定化菊糖酶的研超究表明，0 k z2超声波可促进该酶的催化作用， 2 H、0 W

以蔗糖为底物时酶活性提高了 6%;以菊糖为底物的反应中， 0在超声波使水解效率提高了 7%E 0 4]。 12超声波影响酶活性的机理 .

波场的能量应用于酶，以及将酶置于超临界状态下以改善其催 化动力学。我们就超声波以及超临界流体对酶活性的影响做简

要的综合评述。

1超声波对酶的作用 超声波是一种弹性机械波，为一种物理能量形式，声波作超对于酶活性的影响是多方面的。在不同的条件下，超声波对酶反

以上种种研究表明，宜的超声波作用于酶时，以在一定适可程度上改变酶的活性。V o闭为超声波对酶的影响主要取决 u n认

于超声波的波长 (率 )反应介质中的水含量及介质的疏水性。频、 由于超声波强大的辐射和热能可以改变生物大分子 ( D A和如 N

应的影响结果有很大的不同，至完全相反。甚 1 超声波对酶活性的影响。 1

蛋白质 )的结构，往会导致某些敏感的胞外酶活性的损失。而往在低强度及适宜的频率条件下，因其具有的空穴作用、致伸缩磁作用和机械振荡作用，表现出对溶液化学反应、晶成核的促又结进功能及对酶催化的协同加速作用。超声波在介质中传播时，加

早期研究发现，高强度的超声波会导致酶失活。新西兰白较 兔脑组织匀浆中的超氧化物歧化酶 ( O经超声波处理后活性 S D)

下降，过氧化脂质大幅度升高，而 K N T - a A P酶及 C - T a MgA P酶活性也大幅度下降Ⅲ枯草杆菌蛋白酶在 5 m lL p 78的。 0 m o、H ./磷酸缓冲液中，以波长 2 1 x~0 t m、功率 10 W的超声波处理 2 5 h酶活性下降了 5%m, 0。然而近年来的研究则表明，适当的超声波处理不但不会使酶失活，而可促进酶的生物催化活性，可在酶生产中提高酶反并

速了介质中的质量传递作用，这种微流效应促进底物迅速进入 酶的催化部位及产物进入介质，现出酶催化活性的提高。超声表

[收稿日期]20— 8 0 060—9[基金项目]国家自然科学基金项目(0 7 0 6

10 4 1 )[者简介]黎春怡 (9 3 )女，士作 17一，硕[通讯作者]黄卓烈，E malzul h cueuCI ( - i)h oe@sa . .F i d

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