基于表面活性剂调控菠萝蛋白酶活性的研究

摘要

酶在医药、食品、化工等领域广受关注，有关如何保持酶活性及稳定性的研究具有重要意义。本论文以酪蛋白为底物，研究了商品化菠萝蛋白酶和菠萝水果中菠萝蛋白酶的活性及稳定性，探究了阴离子表面活性剂十六烷基硫酸钠(SDS)、阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、Gemini表面活性剂二溴化-双（二甲基十二烷基）戊二胺(12-5-12)、二溴化-双（二甲基十二烷基）庚二胺(12-8-12)、二溴化-双（二甲基十二烷基）十二胺(12-12-12)、二溴化-双（二甲基十六烷基）戊二胺(16-5-16)、二溴化-双（二甲基十六烷基）辛二胺(16-8-16)和非离子表面活性剂辛基苯基聚氧乙烯醚（Tx-100）对菠萝蛋白酶活性和稳定性的调控作用，通过荧光光谱和1H NMR研究了表面活性剂和菠萝蛋白酶的相互作用，并在此基础上利用表面活性剂反胶束对菠萝蛋白酶进行了提取。
　　实验结果表明，阳离子和非离子表面活性剂可提高菠萝蛋白酶的活性，阴离子表面活性剂可抑制菠萝蛋白酶的活性。当DTAB浓度达到2mM、CTAB浓度达到0.3mM后，菠萝果肉中菠萝蛋白酶粗酶活性可以提高20％-30％左右，商品化菠萝蛋白酶活性可以分别提高70％和50％。当Gemini表面活性剂12-s-12(s=5、8、12)达到0.1mM，16-s-16(s=5、8)达到20μM后，菠萝蛋白酶粗酶活性可分别提高50％和20％左右，商品化菠萝蛋白酶活性可分别提高80％和60％左右。具有较短疏水链的表面活性剂使菠萝蛋白酶对温度、pH、离子强度的耐受性增强，可使菠萝蛋白酶在更宽的反应条件下表现出较高的活性。当Tx-100/16-5-16复配后，菠萝蛋白酶粗酶活性可得到进一步的提升，说明非离子/阳离子表面活性剂存在协同效应。此外，阴离子表面活性剂会降低菠萝蛋白酶的荧光强度，阳离子表面活性剂会提高菠萝蛋白酶的荧光强度，且菠萝蛋白酶荧光强度的降低对应菠萝蛋白酶活性的衰减，菠萝蛋白酶荧光强度的增高对应菠萝蛋白酶活性的增加。
　　1H NMR研究表明随着表面活性剂浓度的增加，阳离子表面活性剂极性头基信号峰的化学位移向低场移动并伴随半峰宽变宽，阴离子表面活性剂头基信号峰的化学位移向高场移动并伴随半峰宽变窄，且表面活性剂疏水链上氢的化学位移均向低场移动。菠萝蛋白酶加入后，表面活性剂的化学位移均向高场移动。菠萝蛋白酶的化学位移也与表面活性剂结构相关，阳离子表面活性剂存在时菠萝蛋白酶的化学位移均向低场移动，半峰宽变宽，阴离子表面活性剂存在时菠萝蛋白酶峰化学位移向高场移动，半峰宽变窄。阳离子表面活性剂与菠萝蛋白酶的化学位移还与温度有关。随着孵育温度的升高，表面活性剂和菠萝蛋白酶的化学位移会进一步向高场移动。说明阳离子表面活性剂与菠萝蛋白酶之间的静电作用和疏水作用使得表面活性剂加入后菠萝蛋白酶的构象更舒展。
　　此外，Gemim表面活性剂反胶束在菠萝蛋白酶提取中也表现出很好的效能。研究结果使用间隔基较长的Gemini表面活性剂时，不仅可以在较宽的表面活性剂浓度范围内对菠萝蛋白酶进行萃取，而且表现出较好的提取效能。12-12-12表面活性剂反胶束对菠萝蛋白酶萃取效能最佳，能使菠萝蛋白酶的活性回收率达到160％，纯化倍数达到3倍、萃取效率达到60％。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1．菠萝蛋白酶的研究

1．1．1 菠萝蛋白酶的来源和组成

1．1．2 菠萝蛋白酶活性的影响因素

1．1．3 菠萝蛋白酶的应用

1．2 表面活性剂简介

1．2．1 表面活性剂概述

1．2．2 表面活性剂的特点

1．2．3 表面活性剂的应用

1．3 表面活性剂与蛋白质相互作用的研究

1．3．1 表面活性剂与蛋白质相互作用的研究方法

1．3．2 表面活性剂与蛋白质相互作用的影响因素

1．4 本文的研究内容和意义

参考文献

第二章 表面活性剂结构对菠萝蛋白酶活性的影响

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 原料与试剂

2．2．2 实验仪器

2．2．3 实验方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 表面活性剂对菠萝蛋白酶活性的影响

2．3．2 表面活性剂复配体系对菠萝蛋白酶活性的影响

2．3．3 表面活性剂对菠萝蛋白酶光谱行为的影响

2．4 本章小结

参考文献

第三章 表面活性剂对菠萝蛋白酶稳定性的影响

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 原料与试剂

3．2．2 实验仪器

3．2．3 实验方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 温度对菠萝蛋白酶活性的影响

3．3．2 菠萝蛋白酶的热稳定性

3．3．3 外界因素对菠萝蛋白酶活性的影响

3．3．4 阳离子表面活性剂对菠萝蛋白酶光谱行为的影响

3．4 本章小结

参考文献

第四章 表面活性剂对菠萝蛋白酶提取效能的影响

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 原料与试剂

4．2．2 实验仪器

4．2．3 实验方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 表面活性剂结构和浓度对反胶束萃取的影响

4．3．2 反胶束的含水量

4．3．3 反胶束对水和蛋白质的增溶量

4．4 本章小结

参考文献

第五章 结论

致谢

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