乙烯、nano-TiO2对酶构象及动、热力学影响研究

摘要

α-淀粉酶(EC.3.2.1.1)，也叫1，4-α-D-葡聚糖-4-葡聚糖水解酶，它是一种特别重要的酶，能够水解可溶性淀粉分子中的α-1，4糖苷键，并广泛应用在各种工业技术中，例如：葡萄糖的生产、啤酒酿造、乙醇生产工业、发酵工业及纺织工业等。果胶酶外观呈浅黄色粉末状，常被应用在工业生产中，应用各种霉菌经过多种精良的酿造工艺制备得到，如黑曲霉和根霉。果汁和蔬菜的饮料中常常使用果胶酶以水解果胶质，使制得的果酒汁变得更加清澈。乙烯是一种最简单的不饱和烃，也是一种植物激素，对植物的生长和发育起着关键的作用；例如它促进种子的萌发、叶片的长大和果的实成熟。众所周知：乙烯可以通过四种途径调节植物体内酶的受体：ETR2、EIN4、ERS1和 ERS2。到目前为止，乙烯利已被全世界广泛用于催熟大多数水果和蔬菜，并且其催熟植物的机制也已经非常明确。纳米二氧化钛（nano-TiO2），白色粉末。目前已经被广泛的应用于食品工业、药品的生产和化妆品的生产中。但很少有人研究乙烯利释放乙烯及nano-TiO2是否使酶的活力及构象发生改变从而影响人和动物的健康。本文主要研究乙烯对淀粉酶、nano-TiO2对果胶酶的活力、构象、动力学、热力学等方面的影响，并通过粘度、荧光光谱、紫外吸收光谱和圆二色谱等研究酶的构象变化。本文从以下三个方面开展研究：
　　1.用紫外光谱研究乙烯、nano-TiO2分别对α-淀粉酶和果胶酶活力的影响。
　　2.用荧光光谱和圆二色谱研究乙烯和 nano-TiO2分别对α-淀粉酶和果胶酶二级结构的影响。
　　3.研究乙烯和nano-TiO2分别对α-淀粉酶和果胶酶的动力学和热力学影响。论文共分为两个体系：
　　第一个体系：乙烯对α-淀粉酶的活力、构象、动力学和热力学的影响。
　　第二个体系：Nano-TiO2对果胶酶的活力、构象、动力学和热力学的影响。主要包括以下内容：
　　第一章（1）主要介绍酶、α-淀粉酶和果胶酶的来源与应用；催化作用的特点、机制；酶的构象的研究进展；以及影响酶催化的因素。
　　（2）简单介绍乙烯的来源、对动植物体的作用以及在食品中的应用。
　　（3）介绍 nano-TiO2在光催化降解染料、杀灭细菌、食品生产、化妆品生产等以及作用机理。
　　第二章简单介绍本文的研究背景、研究目标、研究内容和技术路线。
　　第三章介绍乙烯对α-淀粉酶影响的材料和方法。
　　第四章介绍nano-TiO2对果胶酶影响的材料和方法
　　第五章（1）研究乙烯对α-淀粉酶的活力、最适温度、最适pH、反应时间变化规律。
　　（2）研究乙烯对α-淀粉酶的紫外光谱、粘度、荧光光谱和圆二色等构象的影响。
　　（3）研究乙烯对淀粉酶的动力学和热力学的影响。
　　第六章（1）研究nano-TiO2对果胶酶的活力、最适温度、最适pH、反应时间变化规律。
　　（2）研究nano-TiO2对果胶酶的粘度、紫外光谱、荧光光谱和圆二色等构象的影响。
　　（3）研究nano-TiO2对果胶酶的动力学和热力学的影响。
　　第七章结论：（1）实验结果表明,乙烯使α-淀粉酶的最适温度发生明显的改变，比对照提高了5℃；而α-淀粉酶的最适pH值没有改变。低浓度乙烯提高α-淀粉酶活力，而高浓度乙烯抑制α-淀粉酶活力。与对照相比，乙烯使α-淀粉酶的紫外吸收波长在278 nm蓝移1 nm；荧光光谱随着乙烯浓度的增加而增加；α-淀粉酶溶液的粘度随着乙烯浓度的增加而下降；圆二色谱结果表明：用浓度为29.32μmol/L和262.11μmol/L乙烯处理的实验组，其α-螺旋分别降低了20%和31%，然而β-折叠和无轨卷曲与对照相比确增加了。动力学和热力学研究显示：乙烯与α-淀粉酶之间作用主要以疏水作用力为主。乙烯与α-淀粉酶的反应是自发的，这可能是由于乙烯小分子相对比较容易镶嵌到α-淀粉酶内部，从而导致α-淀粉酶的构象和热力学改变。
　　（2）Nano-TiO2对果胶酶的活力有明显的影响：低浓度nano-TiO2可以提高果胶酶活力，而高浓度nano-TiO2抑制果胶酶活力。但是对果胶酶的最适温度和最适pH没有影响。紫外光谱研究发现与对照比较，果胶酶在197 nm处红移了1 nm；荧光光谱和粘度随着nano-TiO2浓度的增加而增加。圆二色谱结果表明：与对照组相比，用浓度为30 mg/L nano-TiO2处理的果胶酶溶液的α-螺旋增加了2.6%、β-折叠增加了37.8%、β-转角降低了5.6%和无轨卷曲降低了35.5%。而用浓度为100 mg/L的nano-TiO2处理的果胶酶溶液的α-螺旋降低了0.2%、β-折叠降低了0.6%、β-转角降低了0.1%和无轨卷曲增加了0.1%。动力学和热力学结果表明nano-TiO2改变了果胶酶的内部的氢键和范德华力。这些结果表明:低浓度的 nano-TiO2有利于果胶酶的构象的稳定，而高浓度的nano-TiO2稍稍降低了果胶酶的构象稳定性。

目录

声明

第1 章 文献综述

1.1酶的介绍

1.2α-淀粉酶简介

1.3果胶酶简介

1.4乙烯简介

1.5 Nano-TiO2简介

第2章 绪论

2.1 研究背景

2.2 研究目标

2.3 研究内容

2.4 技术路线

第3章 乙烯对α-淀粉酶的活力和构象影响的实验材料和方法

3.1材料与试剂

3.2 仪器与设备

3.3 实验试剂的配制方法

3.4 实验方法

第4章 Nano-TiO2对果胶酶活力与构象、动力学等影响的材料与方法

4.1 材料与试剂

4.2 仪器与设备

4.3 实验试剂的配制方法

4.4 实验方法

第5章 乙烯对α-淀粉酶活力和构象结果与分析

5.1乙烯对α-淀粉酶活力影响的结果与分析

5.2 乙烯对α-淀粉酶催化可溶性淀粉溶液水解动力学的影响

5.3 乙烯对α-淀粉酶热力学和构象的影响结果与分析

第6章 Nano-TiO2对果胶酶的活力与构象影响结果与分析

6.1 Nano-TiO2对果胶酶的活力的影响

6.2 Nano-TiO2对果胶酶催化果胶溶液水解动力学的影响

6.3 Nano-TiO2对果胶酶构象的影响

6.4 Nano-TiO2对果胶酶热力学参数的影响

第7章 结论与建议

7.1 乙烯对α-淀粉酶活性、构象、动力学和热力学的影响

7.2 Nano-TiO2对果胶酶活力、构象、动力学和热力学的影响

参考文献

致谢

在学校期间所发表的论文和参加的项目