温度和ph值对耐高温_淀粉酶活力的影响.pdf

温度和pH值对耐高温α-淀粉酶活力的影响林剑 郑舒文 孙利芹(烟台大学生物工程系,烟台 264005)摘 要:本文系统的研究了温度、pH值和底物浓度对地衣芽孢杆菌HM- 3产生的耐高温α-淀粉酶酶活力的影响研究结果表明:地衣芽孢杆菌HM- 3耐高温α-淀粉酶的最适酶促反应温度为:75℃- 85℃ 之间,最适作用的pH值为:6.1 - 7.0之间,该酶用于玉米淀粉的液化其最适底物浓度是20 %～25 %关键词:耐高温α-淀粉酶,酶活力,最适作用温度和pH值,底物浓度Correlatcon between Characterizatcon of Thermostable α-Amylases ,Temperature and pHLin Jian , Zheng Shuwen , Sun Liqin(Bio-engineering Department ,Yantai University ,Yantai 264005)Abstract :In this paper ,the characterizations of thermostableα-amylases from HM-3 was studied. The results of experimentsshown that the optimum the temperature and pH of the thermostableα-amylases was 80℃and 6. 60. At the condition of thetemperature (80℃) and pH(6.60) . Substrate concentration could effect on the rate of hydrolysis of corn starch. The highestrate of hydrolysis was observed at 20 %～25 % of substrate concentration.Key words :Thermostableα-amylases,Enzyme activation ,Substrate concentration , Optimum condition of temperature and pH1 前言 食品生产加工过程中淀粉酶的使用是非常普 遍的,其中最常用的是α-淀粉酶和糖化酶。

α- 淀粉酶又称为淀粉液化酶,在淀粉被水解成短链糊 精这一重要的生物工艺过程中主要是起到快速液 化淀粉的作用 α-淀粉酶因其生产所用的菌种不 同而异,有霉菌生产的低温α-淀粉酶、 枯草杆菌 生产的中温α-淀粉酶和地衣芽孢杆菌生产的耐 高温α-淀粉酶[1]其中耐高温α-淀粉酶是目前 国内外使用最多的一种酶,它是由地衣芽孢杆菌( Bacillus. Licheniformis)分泌的一种淀粉水解酶类,由于其具有较高的耐热性,而且可以快速的把淀粉的α- 1 ,4葡萄糖苷键任意切割成短链糊精[2],因 而在许多食品加工领域诸如双酶法制糖工业、 味精工业、 酿酒工业、 调味品等得到了非常广泛的应用 耐高温α-淀粉酶是我国九十年代中期引进国外技术生产的一种的新型酶制剂[3],尽管耐高温α- 淀粉酶目前在国内得到了非常广泛的应用,但是对 于耐高温α-淀粉酶的酶学性质诸如:酶的最适作 用温度、 最适作用pH值以及底物浓度对该酶活性 影响的研究报道却是很少为此,本文对山东某公 司由地衣芽孢杆菌HM - 3生产的耐高温α-淀粉 酶的部分酶学性质进行了初步的研究和探讨,以有 利于该酶的工业化应用2 材料与方法 211 原材料21111 耐高温α-淀粉酶 由山东某生物工程有 限公司提供,由地衣芽孢杆菌( Bacillus. Licheni2formis HM - 3)生产21112 可溶性淀粉 浙江菱湖食品化工厂生产, 是测定耐高温α-淀粉酶酶活力指定的分析试剂21113 玉米淀粉 烟台味精厂生产56《中国食品添加剂》 China Food Additives 2003 No15212 实验方法21211 温度和pH值对耐高温α-淀粉酶酶活力 的影响 温度和pH值对酶的活性的影响是相互依赖 的[4],不同的酶促反应温度有与其对应的最适反应的pH值,而不同的酶反应pH值则有与其对应的 最适反应的温度。

因此,本实验在不同的温度下分 别研究了不同的pH值对耐高温α-淀粉酶酶活力 的影响 酶液的配制:取原酶液5ml ,分别使不同pH值的缓冲溶液定容于50ml的容量瓶中待用 酶促反应的其他条件为:温度范围:70℃～90℃pH值的范围:6. 0～7. 2 保温处理时间:20分钟Ca2 +浓度 50～70mg/L21212 底物浓度对耐高温α-淀粉酶液化速率的 影响 以玉米淀粉为底物,在最适酶促反应温度和pH值的条件下,研究了不同的底物浓度对玉米淀 粉液化速率的影响213 分析方法 耐高温α-淀粉酶酶活力的测定,采用QB/T2306 - 97目视比色法3 实验结果与数据处理 311 温度和pH值对耐高温α-淀粉酶酶活力的 影响将上述已配好的不同的pH值的酶溶液分别 放于不同温度的恒温水浴中,保温20分钟,然后测 定其标准酶活力(u/ ml) ,最后换算成总酶活力,其结果如表1所示表1 温度和pH值对耐高温α-淀粉酶酶活力的影响温度pH61061261461661871071270℃26565329782293823015129782284222600075℃2600029035300032903527747271822578780℃2718233514337553568732021297142864785℃2162029039283462903923143180281503990℃1760519815195081486610029421638053指50ml酶溶液的总酶活力上述试验结果可以使用三维立体图更准确的 表示出来,见图1和图2。

由表1和图1、 图2可以看出:由地衣芽孢杆菌HM - 3所产生的耐高温α-淀粉酶在温度为75℃ ～85℃,pH值在611～710时,其酶活性最大,总的 酶活力可达到30000单位以上在此区间以外的 其他区间,例如温度在85℃ ～90℃ 的区间,由于酶 处于比较高的温度下而导致酶分子结构的部分失活,其总酶活力在10000～20000之间,特别是当pH 值在6. 8～7. 2时其酶活力更底,在10000单位以 下;而当温度处于70℃ ～75℃ 的条件下,尽管酶分 子失活的可能性较小,但酶促反应的反应速率却较 低,在此区间酶液的总酶活力也都在30000单位以下通常,我们所说的酶的最适反应温度是指酶促 反应达到最大速度时的温度[1],从这个意义上讲, 对于地衣芽孢杆菌HM - 3所产生的耐高温α-淀 粉酶其最适酶促反应温度应为:80℃、 酶促反应的最适pH值为:6. 6 ,在这个条件下,酶液的总的酶 活力可达:35687单位上述研究结果与L.M.Mar2chal ,J.Jonkers ,G. TH. Franke.[5]对于耐高温α-淀粉酶的最适反应温度和最适反应pH值的研究结 果很接近,但该酶的最适酶促反应的温度明显高于 邬敏辰对于BF7658中温α-淀粉酶的研究结 果[6]。

312 底物浓度对耐高温α-淀粉酶液化淀粉速率的影响在最适反应温度为:80℃,最适pH为:6.6 ,Ca2 + 浓度为50～70mg/ l的条件下,以玉米淀粉为底物, 分别研究了不同浓度的底物对耐高温α-淀粉液化 淀粉的速率的影响在已知底物浓度和酶的总活力的前提下,以碘溶液为指示剂,当碘与淀粉的显色反 应达到QB/ T2306 - 97目视比色法规定的颜色时,可 以认为淀粉被完全液化,反应达到终点,据此可计算 出酶解速率,其实验结果如表2所示:66《中国食品添加剂》 China Food Additives 2003 No15图1 温度和pH值对酶活力的影响图2 温度和pH值对酶活力的影响(俯视图)表2 底物浓度对耐高温α-淀粉酶酶解速率的影响底物浓度%1015202530 酶解速率 3116525142351422919814113酶解速率:单位酶活在温度为:80℃、pH值为:6.6的条件下,每分钟液化底物淀粉的毫克数,mg/分· 酶单位酶促反应的初速度通常较大,但是随着反应的 进行,酶促反应的速度达到最大之后却逐渐下降 引起酶促反应速度下降的原因很多,其中最重要的 原因却是底物的消耗和反应终产物对酶促反应的抑 制作用[1]。

因此,低浓度的反应底物是不利于酶促 反应的进行的,但过高的底物浓度必须也会带来高 浓度的反应终产物,由于终产物对酶促反应的抑制 作用,其结果也会导致酶促反应速度的下降由此 看来,对于一个特定的酶促反应,在反应的温度和pH值一定的情况下,应该有一个最适合的底物浓 度[1]从图3可以看出:对于本文研究的以玉米淀 粉为底物的耐高温α-淀粉酶的酶促反应,其最适 酶促反应的底物浓度为:20 %当底物浓度少于20 %时,其酶的水解速率随着底物浓度升高而增加, 这与酶促反应的动力学所描述的情况相一致;当底 物浓度大于20 %时,酶促反应的速率随着底物浓度 的升高而降低,这是由于高浓度的底物对酶促反应 的抑制作用所致L. M. Marchal ,J. Jonkers , G. TH.Franke.[4]在温度为:85℃、pH值为:6.0的条件下,研 究了以马铃薯淀粉为底物的耐高温α-淀粉酶的酶促反应,其结果是:马铃薯淀粉的最适底物浓度为25 %～30 %这与本文的研究结果基本上是一致 的但是,地衣芽孢杆菌HM - 3耐高温α-淀粉酶 的最适底物浓度比目前国内报道的对于其它耐高温 α-淀粉酶的最适底浓度的研究结果偏低。

这一方面可能是由于不同的微生物菌株所产生的耐高温α-淀粉酶的酶性质不同造成的,也可能是由于本文 在研究该酶的最适反应温度和最适反应pH值时采 用的研究方法与其它研究方法不同所造成的图3 底物浓度对酶解速率的影响(下转53页)76《中国食品添加剂》 China Food Additives 2003 No15的刺激反应,说明雏公鸡的细胞免疫增强余丽 梅[8]等在大豆异黄酮对Y AC - 1细胞和小鼠ESC 艾氏肉瘤生长的抑制作用的研究中显示,SI可增 高荷瘤小鼠的NK细胞活性,提高SI可促进荷瘤小 鼠免疫机能的恢复,提高机体免疫功能在本实验的结果中,高剂量组的各项免疫指标均较模型组有 较大改观,表明60mg/ kg·bw的大豆异黄酮可提高 雌性小鼠的免疫功能,而低中剂量组的作用不很明 显其原因可能是:(1)实验动物的个体差异; (2)实验周期的短、 低中剂量组的作用尚未表现出来3)不同来源的大豆异黄酮组分不一,其生物学活性也不一综上所述,通过本次实验可以得出高剂 量大豆异黄酮可以对衰老小鼠的特异性和非特异 性免疫功能有不同程度的提高5 小结 从本试验可以得出高剂量大豆异黄酮对衰老 小鼠的特异性和非特异性免疫功能有不同程度的 提高和改善,提示人们日常膳食中应经常进食大豆 及其制品,这对延缓衰老提高机体的免疫有很大意义。

6 展望 大豆异黄酮一直作为大豆的抗营养因子而未 被开发利用,随着对大豆异黄酮研究的深入,其功效和利用潜力近年来得到各国学者极大的关注和兴趣我国是农业大国,大豆资源十分丰富我国 人民对大豆的食用有悠久的历史,大豆的营养和保 健价值已得到充分的肯定和重视越来越多的证 据表明,富含异黄酮的大豆制品可作为功能食品, 这对提高人民健康水平,延缓衰老,提高人民的生活质量有重要的意义参考文献11Wang HJ , Murphy PA. Isoflavone composition of American 。