酸性蛋白酶的作用机理

1、酸性蛋白酶与碱性蛋白酶生产工艺的不同之处？ 酸性蛋白酶是一种在酸性环境下( pH2.5-4.0 )催化蛋白酶水解的酶 制剂，适用于酸性介质中水解动植物蛋白质。可用于毛皮软化，酒精 发酵，啤酒、果酒澄清，动植物蛋白质水解营养液，羊毛染色，废胶 片回收，饲料添加剂等等。 本品在酸性条件下有利于皮纤维松散，且 软化液可连续使用，是当前理想的毛皮软化酶制剂；在酒精发酵中， 添加酸性蛋白酶， 能有效水解原料中的蛋白质， 破坏原料颗粒粒间细 胞壁的结构，有利于糖化酶的作用，使原料中可利用碳源增加，从而 可提咼原料出酒率；另一方面，蛋白质的水解提咼了醪液中a氨基态氮的含量，促进酵母菌的生长与繁殖，提高发酵速

2、度，从而缩短发 酵周期和提咼发酵设备的生产能力。 碱性蛋白酶碱性蛋白酶是在碱性条件下水解蛋白质肽键的酶类 , 是一 类非常重要的工业用酶 ,最早发现于猪胰脏。碱性蛋白酶广泛存在于 动、植物及微生物中。微生物蛋白酶均为胞外酶 , 不仅具有动植物蛋 白酶所具有的全部特性 , 还有下游技术处理相对简单、价格低廉、来 源广、菌体易于培养、产量咼、咼产菌株选育简单、快速、易于实现 工业化生产等诸多优点。1945年瑞士 M等在地衣芽孢杆菌中发现了 微生物碱性蛋白酶。碱性蛋白酶是由细菌原生质体 诱变选育出的地衣芽孢杆菌 2709，经 深层发酵、提取及精制而成的一种蛋白水解酶， 其主要酶成分为地衣 芽孢杆菌蛋

3、白酶， 是一种丝氨酸型的内切蛋白酶， 它能水解蛋白质分 子肽链生成多肽或氨基酸， 具有较强的分解蛋白质的能力， 广泛应用 于食品、医疗、酿造、洗涤、丝绸、制革等行业。1、 碱性蛋白酶是一种无毒、无副作用的蛋白质，属于丝氨酸型内切 蛋白酶，应用在食品行业可水解蛋白质分子肽链生成多肽或氨基酸， 形成具有独特风味的蛋白质水解液。 2 、 碱性蛋白酶成功应用于洗 涤剂用酶工业，可添加在普通洗衣粉、 浓缩洗衣粉和液体洗涤剂当中， 既可用于家庭洗衣，也可用于工业洗衣，可以有效的去除血渍、 蛋类、 乳制品、或肉汁、 菜汁等蛋白类的污渍，另外也可作为医用试剂酶清 洗生化仪器等。3、 在生物技术领域， 碱性蛋白

4、酶可作为工具酶用于核酸纯化过程中 的蛋白质(包括核酸酶类)去除，而对 DNA无降解作用，避免对DNA 完整性的破坏。酸性蛋白酶如何灭活第一种方法几乎所有酶都适用， 就是加热。第二 种，既然是酸性酶，加入强碱应该也是可以的。酸性蛋白酶产生菌的筛选方法？酸性蛋白酶是一种能在酸性环境下 水解蛋白质的酶类，其最适作用 pH值为2.5-5.0。由于酸性蛋白酶 具有较好的耐酸性，因此被广泛地应用于食品、医药、轻工、皮革工 艺以及饲料加工工业中。 目前用于工业化生产的酸性蛋白酶大多为 霉菌酸性蛋白酶，此类酶的最适作用pH值为3.0左右，当pH值升高 时，酸性蛋白酶的酶活会明显降低，且此类酶不耐热，当温度达到

5、 50C以上时很不稳定，从而限制了酸性蛋白酶的应用范围。因此，本研究以开发耐温偏酸性蛋白酶为目标，进行了以下几方面的研究： (1) 偏酸性蛋白酶产生菌的分离筛选。 (2) 偏酸性蛋白酶粗酶酶学性质的研究。 (3) 偏酸性蛋白酶固体发酵条件的优化。 (4) 偏酸性蛋白 酶产生菌 P-1007 的初步鉴定。 (5) 偏酸性蛋白酶在啤酒澄清中的应 用。 本论文主要研究结果和结论如下： (1) 用常规土壤分离方法， 从土壤样品中筛选到一株产偏酸性蛋白酶的菌株， 命名为P-1007。(2) 通过单因素发酵条件实验和正交实验的方法得到最佳固体发酵条件 为：麦麸 15g，黄豆粉 8%,葡萄糖 3%, NaH

6、2PO4%, CuSO40.2, 水35ml，最佳起始pH7.0,最适发酵温度为40C。在此条件下所产 酶活可达3700u/g，比原始菌株发酵酶活提高了将近 2倍，且产酶稳 定性较好。(3)菌株P-1007所产的偏酸性蛋白酶的最适作用 pH值为 5.5，最适作用温度为50C。酶的pH稳定性和耐温性较好，50C、 pH5.5条件下保温8h后剩余酶活可达83%以上，pH5.5、50C条件下 保温2h后剩余酶活仍在70%以上。Mn2+ Cu2+寸偏酸性蛋白酶有明 显的激活作用, 其它金属离子则对该酶有不同程度的抑制作用。 与目 前所得到的酸性蛋白酶相比较，偏酸性蛋白酶具有较高的作用pH值和较好的耐温

7、性。 (3) 从菌株 P-1007 菌落形态、显微观察以及 5.8SrDNA-ITS 区序列分析可以看出菌株 P- 1 007可能属于烟曲霉。 (4) 从酶学性质上可以看出,菌株 P-1007 所产的偏酸性蛋白酶的作用条 件满足于啤酒澄清工艺的要求, 因此本实验进行了偏酸性蛋白酶在啤 酒澄清中的应用研究以及该酶与酿造复合酶和啤酒用中性蛋白酶作 用效果的比较。研究结果表明：经偏酸性蛋白酶作用后,麦汁和发酵 液中酪氨酸含量、透光率、 总氮量、可凝固性氮含量都有了明显的提 高。麦汁中a-氨基氮含量也增加了，说明偏酸性蛋白酶将凝固性蛋 白质水解成了分子量较小的 a- 氨基氮，为啤酒酵母的生长繁殖提供

8、了氮源。同时发酵液中的 a- 氨基氮含量却降低了，分析原因为发酵 阶段中酵母利用 a- 氨基氮的速度比偏酸性蛋白酶降解蛋白质的速度 快。麦汁和发酵液的 pH 值都无太大变化，因此不会影响啤酒酵母的 生长和繁殖。在与酿造复合酶和啤酒用中性蛋白酶中性蛋白酶作用效 果的比较中发现， 三种酶的作用效果大致相同， 但从最适作用条件来 看，偏酸性蛋白酶比另两种蛋白酶更适合于啤酒澄清工艺。 以上研 究结果表明，本课题筛选到的菌株 P-1007 所产偏酸性蛋白酶的作用 条件特别适合于啤酒澄清工艺， 因此在啤酒工业中有较好的应用前景。 酸性蛋白酶 及其在畜牧业中的应用 酸性蛋白酶能在酸性环境中水解蛋白质， 广泛

9、用于制革工业、 医药业、 酿造业和饲 料工业。酸性蛋白酶作为一种新型的饲料添加剂，可以 明显促进幼龄动物的生长发育， 降低断奶带来的应激效应， 饲用效果 非常显著， 是一类应用前景非常广阔的酶制剂。 本文对酸性蛋白酶的 酶学特性及其在畜牧业中的应用研究进展进行了综述。 酸性蛋白酶及其在畜牧业中的应用 酸性蛋白酶包括胃蛋白酶、凝乳 酶和一些微生物蛋白酶， 适宜在酸性条件下水解蛋白质。 酸性蛋白酶 用作动物饲料添加剂， 可提高动物 &特别是幼龄动物 ) 对饲料中蛋白成 分的消化吸收率，促进其生长。此外，它还用于制革工业中皮革的脱 毛和软化， 食品工业中蛋白质的水解生产高档食品， 医药工业中消化 剂

10、和消炎剂的制造等。 近年来，随着集约化畜禽生产的发展，加剧 了环境污染。其中，氮是污染环境的主要物质，因而提高饲料中蛋白 类营养物质的利用效率，降低其排放就显得尤为重要。此外，由于我 国蛋白质饲料资源严重缺乏， 需要寻求非常规蛋白资源， 而动物对非 常规蛋白饲料的利用效率很低。研究表明在饲料中添加酸性蛋白酶 + 可提高该类蛋白质的可消化性， 因此酸性蛋白酶的开发利用就显得非 常重要。!酸性蛋白酶的酶学性质 酸性蛋白酶是一类具有复杂理化性质的化合 物，不同微生物菌种分泌的酸性蛋白酶虽具有一些共同的性质， 但在 底物特异性、抑制剂、激活剂等方面均存在着一定的差异 ! 蛋白酶中的羧基在其催化反应中起

11、关键作用有关。黑曲霉所产的 &型 蛋白酶，受二硫代双!$硝基苯甲酸的抑制，而.型酶完全不被 ,抑制， 只被 (.- 及重氮试剂部分抑制，需要指出的是，上述试剂对两种酶的 抑制作用都需要有的参加。 对啤酒酵母所产的胞外酸性蛋白酶的研究 表明，其可被甲苯磺酰氟和对氟汞苯甲酸 +部分抑制。另外，从 日本清酒酒曲中分离出的酸性蛋白酶，其性质类似于“胃蛋白酶”型 酸性蛋白酶，和胃蛋白酶抑制剂所抑制，但对对 $溴苯和联乙酰试剂 不敏感。 ! 金属离子对酸性蛋白酶的影响。1 酸性蛋白酶的作用机理及饲用效果 !作用机理 由于饲用酶进行催化反应在畜禽消化道内进行，故其作用 条件必须与动物消化道生理条件相适应，

12、而通常猪和家禽消化道内温 度为GK左右，胃J6W#6小肠IJ6WM与酸性蛋白酶作用的一 些基本参数相吻合。 畜禽尤其是幼龄动物的消化道内蛋白酶分泌体 系发育不健全，而在生长的中后期，自身虽有内源酶，但尚显不足， 当采用高蛋白饲料饲养时， 因其对饲料蛋白质消化能力较差而易引起 腹泻等疾病。尤其是断奶仔猪，消化道发育不成熟，消化酶分泌系统 不健全，特别是胃酸分泌不足，免疫功能低下，加上断奶时的生理、 营养和环境应激反应， 对饲料的营养成分不易消化和吸收， 对病原微 生物的抵抗力较弱， 易造成正常肠道菌群平衡紊乱， 经常出现较高的 腹泻率，导致早期生长受阻。若在饲料中添加酸性蛋白酶，则能补充 内源酶

13、的不足， 使高分子的蛋白质降解为低分子的肽、 胨及各种氨基 酸，而易被畜禽消化吸收，从而降低饲料对断奶仔猪消化道的刺激， 降低应激反应，减少营养障碍，提高饲料利用率，促进生长。2 饲料效果营养研究 促进短肽、氨基酸的吸收。由此可见酸性蛋白酶的作用不 仅在于降低幼龄动物的应激反应， 更在于其分解蛋白质为动物提供了 大量的小肽，以促进动物的吸收利用，从而促进动物的生长。饲用效 果 美国用头小猪进行的 (%次试验表明，在蛋白质来源以大豆为主的 日粮中，给 () 周龄小猪添加酸性蛋白酶， 增重提高，饲料利用率提高。 许怡等在仔猪饲料中添加 * 的酸性蛋白酶， 结果增重提高， 饲料转化 率提高. 。费笛

14、波等 , 报道：酵母的酸性蛋白酶解液中氨基酸总量、必 需氨基酸总量分别比对照提高； 鱼粉的酸性蛋白酶解液中氨基酸总量、 必需氨基酸总量分别比对照增加 . 。此研究结果表明，酸性蛋白酶在 非常规饲料中的应用效果要优于常规蛋白饲料。 费笛波等 ,(#0- 研究 表明，在最佳作用条件下 1 酸性蛋白酶对酵母和鱼粉具有明显降解作 用 1 氨基酸总量分别比对照增加饲用酸性蛋白酶制剂以的量添加于 乳猪及仔猪饲料中，日增重和饲料转化率分别比对照提高。4.结 语 试验证明在饲料中添加酸性蛋白酶能促进动物的生长， 特别 是对幼龄动物的作用非常明显。但目前在酸性蛋白酶的使用上还存在 很多问题：首先，现在作为饲料添加剂使用的酸性蛋白酶一般是添加 于粉料中而不是添加于颗粒料中，这主要是由于其耐热性能不好而影 响了其应用范围，应用包埋技术，饲料加工等技术，只在一定程度上 解决了这一问题，但仍不能解决酶本身耐热性差的问题。其次，现在 使用的酸性蛋白酶生产菌株产酶水平都较低。 近年来人们开始利用分 子生物学技术来构建咼水