微波耦合酶催化反应中酶的光谱特性研究——微波辐射下脂肪酶和蛋白酶的酶活与其光谱特性

摘要

微波辐射可以用来消解蛋白质，也可以用来加速酶催化反应，而后者是在不损伤酶的一级结构的低功率辐射下进行的。过度的微波辐射可以用来消解，也会使酶蛋白失活或消解。将微波辐射适度应用于酶催化反应中，会产生单独使用这两种方法所不能达到的效果。本文以脂肪酶催化辛酸和丁醇、辛酸和甘油的酯化反应体系为研究对象，将反应体系中各组分分别在低功率(200w)微波辐射和常规加热下对LRI、Novozym435作用后，用荧光发射光谱分级逐步地研究LRI、Novozym435的光谱变化。另外，研究了微波辐射对洗涤剂用脂肪酶和蛋白酶活力的影响以及两者的光谱变化。主要内容和结果如下： 1.以溶剂相脂肪酶LRI催化辛酸和丁醇的酯化反应体系为对象，将反应体系中各组分分别在低功率微波辐射和常规加热下对LRI作用后，用荧光发射光谱和紫外吸收光谱分级逐步地研究LRI在有机溶剂和水环境中的光谱变化。 实验发现，微波辐射和常规加热在所有实验条件下均增强LRI的荧光强度而没有导致最大发射波长位移。在微波辐射能够提高反应初速度的范围内，当LRI与有机分子共热后，微波辐射更有利于LRI蛋白质分子在水中的裸露。不同logP溶剂的反应体系对酶构象的影响主要表现为溶剂对其的影响。反应初速度对logP的变化规律与水相LRI蛋白质的荧光强度对logP的变化接近，而与溶剂相LRI蛋白质的荧光强度对logP的变化规律之间基本无共同之处。 2.以脂肪酶Novozym435催化辛酸和甘油的酯化反应体系为对象，将反应体系中各组分分别在低功率微波辐射和常规加热下对Novozym435作用后，用荧光发射光谱和紫外吸收光谱分级逐步地研究Novozym435在水环境中的光谱变化。 实验结果表明，微波辐射较常规加热在所有实验条件下更能增强Novozym435的荧光强度而没有导致最大发射波长位移。同时，Novozym435在水相中的荧光强度分别对应不同温度、加水量以及底物配比的变化规律与反应初速度对应上述条件的变化基本一致。 此外，考察了在不同底物配比或加水量反应条件下的辛酸与甘油酯化反应(辛酸转化率为40％)时的Novozym435在水环境中的光谱变化。水相Novozym435的荧光强度对上述条件的变化规律与1—MG/2-MG及1，3-DG/1，2-DG对上述条件的变化基本一致。 3.研究了1000w微波辐射洗涤用脂肪酶(Lipex100T、Lipolase100T)、蛋白酶(Properase1000E、Purafect2000E)后，其酶活随辐射时间的变化规律；并且利用荧光发射、紫外吸收光谱研究其光谱变化。经微波处理后，上述两类酶的酶活均随辐射时间延长呈先提高后降低的趋势。微波辐射并未改变上述两类酶的荧光发射峰位置与紫外吸收峰位置，峰强均随辐射时间的延长呈先增强后降低。此外，放置两个月后的脂肪酶的荧光强度、紫外吸收峰强度随辐射时间的变化规律与刚辐射后的一致，但放置后的荧光强度及紫外吸收峰强度均强于刚辐射后的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2微波耦合酶催化(MIECC)反应的非热效应

1.3光谱方法在酶构象研究中的应用

1.3.1紫外-可见吸收光谱

1.3.2红外光谱

1.3.3圆二色性谱

1.3.4荧光光谱

1.4酶在洗涤剂中的应用概况及酶在洗涤剂中活性的主要因素

1.4.1洗涤剂用酶制剂的种类和特征

1.4.2影响酶在洗涤剂中活性的主要因素

1.5展望

1.6立题依据及主要研究内容

1.6.1立题依据

1.6.2主要研究内容

第二章低功率微波耦合溶剂相酶促酯化反应中酶的光谱特性研究

2.1引言

2.2主要仪器与试剂

2.3实验方法

2.3.1脂肪酶LRI溶剂相催化酯化辛酸和丁醇的反应

2.3.2 200 W微波耦合溶剂相酶促酯化反应中酶的光谱测定

2.4结果与讨论

2.4.1 不同赋能模式对LRI光谱影响

2.4.2底物对LRI荧光光谱的影响

2.4.3溶剂对LRI光谱的影响

2.4.4 LRI在溶剂相酶促酯化反应后的荧光光谱变化

2.5本章小结

第三章低功率微波耦合酶促合成甘油酯中酶的光谱特性研究

3.1引言

3.2仪器与试剂

3.3实验方法

3.3.1 脂肪酶Novozym 435催化酯化辛酸和甘油的反应

3.3.2微波耦合酶促合成甘油酯中酶的荧光光谱特性研究

3.4结果与讨论

3.4.1 不同赋能模式对脂肪酶Novozym 435光谱影响

3.4.2底物对脂肪酶Novozym 435荧光光谱的影响

3.4.3脂肪酶Novozym 435在酶促合成辛酸甘油酯合成中的荧光光谱变化

3.5本章小结

第四章微波辐射对沈涤剂用脂肪酶酶活力的影响

4.1引言

4.2主要仪器与试剂

4.3实验方法

4.3.1脂肪酶橄榄油水解酶活的测定

4.3.2脂肪酶溶液荧光发射光谱和紫外吸收光谱的测定

4.4结果与讨论

4.4.1微波辐射时间对脂肪酶酶活力的影响

4.4.2微波辐射时间对脂肪酶光谱的影响

4.4.4用光谱手段研究微波对脂肪酶作用的持续性

4.5本章小结

第五章微波辐射对洗涤剂用蛋白酶活性的影响

5.1引言

5.2主要仪器与试剂

5.3实验方法

5.3.1蛋白酶酶活的测定

5.3.2蛋白酶溶液荧光发射和紫外吸收光谱的测定

5.4.结果与讨论

5.4.1微波辐射时间对蛋白酶酶活力的影响

5.4.2微波辐射时间对蛋白酶光谱的影响

5.5本章小结

全文主要结论

致谢

参考文献

附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文