表面活性剂在酶促反应中的研究进展.ppt

表面活性剂在酶促反应中的研究进展 酶促反应 酶促反应 Enzymecatalysis 又称酶催化或酵素催化作用 指的是由酶作为催化剂进行催化的化学反应 酶促反应特点 酶促反应具有极高的效率酶促反应具有高度的特异性酶活性的可调节性酶活性的不稳定性 影响酶促反应的因素底物浓度对酶促反应速度的影响PH对酶促反应速度的影响温度对酶促反应速度的影响抑制剂的影响作用激活剂的影响作用 表面活性剂对酶促外消旋对羟基苯甘氨酸甲酯不对称水解反应的影响 表面活性剂因同时具有亲水基团和疏水基团其可通过与酶 底物 产物等的相互作用 调节酶的催化特性 吐温40 吐温80 司盘60 司盘80 十二烷基磺酸钠sDs 阴 十六烷基三甲基溴化胺CTAB 阳 注 也叫吐温型乳化剂 为司盘 Span 山梨醇脂肪酸酯 和环氧乙烷的缩合物 为一类非离子型去污剂 在这6种表面活性剂中 除CTAB可提高酶促水解反应的速度 却使产物e e 和E均有所降低 外 其它五种表面活性剂对酶促对羟基苯甘氨酸甲酯不对称水解反应均无明显影响 这与刘幽燕报道的结果不同 可能是由于脂肪酶结构的差异而致 e e 为产物的对映过量值 表面活性剂包衣脂肪酶在有机溶剂中催化酯合成 首先 当底物是疏水性物质时 可以增加其溶解性 从而提高反应活性 其次 酶分子在有机溶剂中比在水中有更加严密的构型 表现在酶热稳定性的提高和对底物选择性的增强 再次 酶在非水溶液的生物催化反应器中反应可以有效地避免细菌的污染 另外 对于一些在水溶液中不能进行或转化率很低的反应如酯化反应在有机溶剂中则可顺利进行 表面活性剂包衣酶是用两亲的表面活性剂分子对亲水的酶分子进行包衣 表面活性剂分子中的亲水基团一端与酶分子的羟基以氢键的方式结合 另一端的疏水基团朝外与有机溶剂接触 这样 利用表面活性剂分子的两亲性质不仅使酶分子避免了与其周围的有机溶剂直接接触而可能引起的变性与失活 而且包衣后的酶可以很容易地溶解在有机介质中 所以反应的效率显著提高 可见 当包衣剂的疏水链长度适中 C12 时 包衣酶的活性最高 这可能是由于包衣剂的疏水链较长时 增大了底物分子向酶表面扩散的阻力 而疏水链长度较短时包衣剂的极性较强 可能影响到酶表面必需水的分配 因而存在一最佳烷基链长度 表面活性剂 缓冲液PH 温度 表面活性剂对牛仔布生化酶洗效果的影响 减轻了环境污染降低了对衣物和设备的磨损酶洗后的衣物手感更加柔软 颜色更加鲜艳 明亮酶整理的效果主要处决于酶活力的大小 在酶洗过程中一般都加入表面活性剂作为渗透剂 润湿剂 净洗剂等 牛仔坯布预洗酶浸渍清洗干净晾干 结论各种表面活性剂对不同的牛仔布酶洗效果影响规律基本相似 阴离子表面活性剂抑制生物酶活力 对牛仔酶洗效果起负作用 阳离子表面活性剂在低浓度时 对酶活力影响不大 当表面活性剂浓度稍高时会抑制酶活力对牛仔酶洗效果起负作用 非离子表面活性剂在CMC浓度以下 能提高酶洗反应速率 对牛仔的酶洗效果起促进作用 但是当在CMC浓度以上时 会抑制酶洗效果 表面活性剂Tween80及皂荚皂素对纤维素酶活力促进作用 目前木质纤维素制取燃料乙醇的成本在技术水平上相对较高 主要因为术质纤维素水解生产还原糖过程的高消耗和低产出表面括性剂在降低发酵液表面张力的同时也可降低纤维素酶在底物上的无效吸附 促进纤维素表面的有效吸附并去除木质素的抑制 从而提高底物水解产率 表面活性剂加入量对滤纸酶活力的影响 结果表明 不同加入量的表面活性剂对酶活力有不同程度的促进 加入量较少时Tween80对酶活力提高较小 而加入量较少时皂荚皂素对酶活性提高明显 且加入量较多反而抑制了部分酶活力 分析原因可能是过量加入表面活性剂会使表面活性剂聚合成胶束 表面张力不能进一步下降 相比较这2种表面活性剂 皂荚皂素对滤纸酶活力的促进更为显著 最适加入量的表面活性剂对各种酶活力的影响 添加Tween80的内切酶活力较高是致使其总酶活力也较高的原因之一 皂荚皂素提高A酶外切酶活力是致使其总酶活力提高的原因 相反 添加Tween80后外切酶活力则有所抑制滤纸酶活力即纤维素酶的总酶活力 归功于内切 外切葡聚糖酶及纤维二糖酶三者协同作用的结果 天然表面活性剂皂荚皂素优于化学表面活性剂Tween80 表面活性剂Tween80对混合酶液酶活力的影响 由表3可知 A酶 B酶加入0 007 的Tween80后其酶活力都有所增加 其中A酶与B酶以1 1比例混合时加入Tween80后酶活力增加的最多 提高了5 2 而3 7比例混合加入Tween80后酶活力却有所降低 由此说明相同的表面活性剂对于不同的酶作用结果也不同 其只对部分纤维素酶有促进作用 少量非离子表面活性剂可以提高纤维素酶的活力 但不同的酶其最适表面活性剂浓度不同 尤其对于混合后的纤维素酶 加入其中一种酶最适量的表面活性剂不一定能够提高整个混合酶系的酶活力 不同表面活性剂对转糖基 半乳糖苷酶活性的影响 半乳糖苷酶 galactosidase 能水解乳糖生成半乳糖和葡萄糖 广泛存在于动物 植物和微生物中 用于水解牛乳及其乳制品中的乳糖 解决乳糖不耐症患者的乳品功能问题通过研究表面活性剂的添加量及类型对转糖基 半乳糖苷酶活性的影响 确定在产转糖基 半乳糖苷酶过程中表面活性剂的最佳类型 最佳添加时间及最佳添加量 不同添加量的表面活性剂对转糖基 半乳糖苷酶活性的影响 0 20 吐温 80抑制毒副作用 添加吐温 80时机对转糖基B一半乳糖苷酶活性的影响 培养液的吸光度值 OD500 吐温 80的添加时间一般是在菌体生长对数期的初期 如添加时间过早 造成菌体数量不足 导致产酶的周期变长 降低转糖基 半乳糖苷酶的合成率 如添加时间过晚 巨大芽孢杆菌就会处于异常生理状态 吐温 80添加后会抑制其生长繁殖 由图2可知 当OD500为1 6时 添加0 2 吐温 80最适合 表面活性剂对海洋微生物溶菌酶活性的影响 化学类消毒剂 快速 高效生物类杀菌剂 溶菌酶 杀菌速度较慢 受环境因素的干扰 价格较贵生活水平提高 健康意识的增强 无毒 无污染 几种表面活性剂对MBL活性的影响 由上表可见 cAPG和APG 烷基糖苷 非离子 对MBL均有激活作用 分别提高酶活性为15 21 而SDS对其有抑制作用 降低酶活性约为15 Tween20和Tween80对MBL活性的影响不明显 测定MBL与APG抑菌作用结果 MBL含量在大于5 0mg mL以上对大肠杆菌 金黄色葡萄 白色念珠球菌有明显的抑菌作用 0 5 1 5 的APG无明显抑菌作用 将5 0mg mLMBL与1 0mg mLAPG复配后 APG能明显地增强MBL抑菌作用 不同类型表面活性剂对JP一1蛋白酶性能影响的研究 浸水 制革第一道工序 有效去除生皮中的蛋自质 提高浸水处理过程中对原皮蛋白质 脂肪和纤维间质等的去除程度 松散胶原纤维 加快生皮圆软速度 缩短浸水时间 使颈皱 腹皱等皱纹受易被打开 增加均匀性 为后续工序打下良好的基础将酶与表面活性剂配合使用 一定程度上减少了浸水工序中表面活性剂的用量 缩短浸水时闻 减少浸水工段的污染 十二烷基硫酸钠 K12 对JP 1蛋白酶性能的影响 K12在水溶液中电离 离子强度过高 其所带电荷会使蛋白质空间结构发生变化 从而使酶制剂变化 致稳定性下降K12的疏水基有可能进入酶分子的活性中心形成复合物 使酶失去活性K12的亲水基与酶分子发生吸附 当其质量浓度较高时 一个酶分子上有可能会同时结合多个表面活性剂分子 随着结合数目的增多 相互的作用力变得过强 同时也破坏酶的分子结构 从而影响酶的活性 浓度较低时 K12对酶溶液的辅助渗透作用较小 酶向皮内渗透较慢 对皮内的纤维间质作用较小当K12用量增加时 酶进入皮内的速度加快 当K12质量浓度为1 5g L时 浸水废液的蛋白质吸光度最大但由于K12在水中电离 离子强度过高使酶的结构发生变化而使蛋白质变性 影响酶的性能 因此K12质量浓度过大 会影响酶对纤维间质的作用 烷基糖苷 APG 对JP 1蛋白酶性能的影响 是由于APG的亲水基通过氢键与酶分子形成了复合物 有利于蛋白酶的催化水解作用 也可能是因为APG与酶分子的相互作用不强 故对酶具有一定的激活作用 蛋白质吸光度的变化趋势与酶的相对活力变化趋势一致 这是由于酶的相对活力增加 对纤维间质的作用也越强 浸水废液中的蛋白质含量也越大 反之亦然 酶的相对活性最高 对胶原蛋白的作用也最强 水解的胶原蛋白也最多 因此废液中羟脯氨酸的含量也相应最高 当APG用量继续增大时 酶的相对活性降低 对胶原蛋白的作用减弱 羟脯氨酸含量逐渐减小 甜菜碱对JP 1蛋白酶性能的影响 甜菜碱随着pH的变化而呈现阴离子性和阳离子性 具有良好的柔软 洗涤等作用混合酶液中pH的变化会对甜菜碱造成影响 从而对酶的性能也产生了相应的影响 导致酶溶液相对活力发生变化 混合酶溶液的相对活力最低 对纤维间质蛋白的作用最弱 所以浸水废液中的蛋白质含量最小甜菜碱质量浓度为3 5g L时 浸水后生皮的含水质量分数变化量最大 即生皮的回鲜效果最好 不同表面活性剂体系对去血渍复合酶活性的影响研究 合成洗涤剂除了含有一定量的表面活性剂外 一般都加入一定量的洗涤助剂和洗涤用酶 以提高洗涤剂的综合能力 使合成洗涤剂的性能更加完备 成本更加低廉 少量表面活性剂 助剂和酶在大量水存在的情况下去除污渍 如果酶在洗涤溶液中瞬间失活 那么酶的添加非但没有起到助洗的作用 相反还成为一种浪费 抑制大小顺序依次为 阴离子表面活性剂 两性离子表面活性剂 非离子表面活性剂8种表面活性剂中除了LAS有较大抑制作用外 其他的表面活性剂均能与去血渍复合酶较好配伍 不同单一表面活性剂对去血渍复合酶活性的影响 不同复配体系对去血渍复合酶活性的影响 LAS与其他3类7种表面活性剂按质量比1 1配伍后可不同程度的减少它对酶活性的影响 其中LAS TX一10 LAS AEO9以及LAS CAB3组复配体系表现的最为明显 由此可见阴离子表面活性剂与非离子表面活性剂或者两性离子表面活性剂适当配伍后可大大降低其对洗涤用酶活力的影响 阴离子表面活性剂之间的互相配伍也有一定的作用 不同复配比例对去血渍复合酶活性的影响 整体来说当LAS TX 10 LAS AEO9以及LAS CAB的复配比例在1 4到2 3之间时复配体系对酶活性的影响较小 由此可以看出适当的复配比例可大大改善LAS抑制酶活性的问题 表面活性剂对液体蛋白酶活性的影响 大部分非离子表面活性剂对该液体蛋白酶酶活性影响不大 常用非离子表面活性剂AEO9与该稳定剂共同作用 产生更强的稳定酶活性作用 1 张媛媛等 添加剂对酶促外消旋对羟基苯甘氨酸甲酯不对称水解反应的影响 J 四川食品与发酵 2006 42 131 35 36 2 刘幽燕 许建和 胡英 表面活性剂对脂肪酶活性和选择性的影响 J 化学学报 2000 58 2 149 152 3 宋宝东 邢爱华 吴金川 王世昌 张敏卿 表面活性剂包衣脂肪酶在有机溶剂中催化酯合成 J 化学工程 2003 31 2 42 44 4 张增强 朱江波 表面活性剂对牛仔布生化酶洗效果的影响 J 纺织科技进展 2007 4 40 41 5 冯月 蒋建新 朱莉伟 吴希尧 表面活性剂Tween80及皂荚皂素对纤维素酶活力促进作用的研究 J 林产化学与工业 2009 29 10 154 158 6 闫明奎 潘爱珍 王超萍等 不同金属离子和表面活性剂对转糖基 半乳糖苷酶活性的影响 J 中国酿造 2010 221 8 100 102 7 张玢 任贤 王薇 刘雅琴 表面活性剂对海洋微生物溶菌酶活性的影响 J 工业微生物 2009 39 6 34 36 8 扬晓阳 马建中 高党鸽等 不同类型表面活性剂对JP一1蛋白酶性能影响的研究 J 日用化学工业 2009 39 2 75 79 9 张红艳 马齐 张强等 不同表面活性剂体系对去血渍复合酶活性的影响研究 J 当代化工 2009 38 1 3 5 10 杨庆利 杨秀全 表面活性剂对液体蛋白酶活性的影响 J 应用化工 2005 34 5 293 293 11 TAYLORMM CABEZALUISAF MARMERWILLIAMN etalEnzymaticmodificationofhydrolysisproductsfromcallagenusingamicrobialtransghtaminase Preparationoffilms J JALCA 2002 97 6 225 234 12 MARYANNMTAYLOR LUISAFC