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　　摘　要:目的探索超聲波對(duì)胰蛋白酶催化的影響效果和作用方式。方法研究胰蛋白酶經(jīng)不同頻率、不同功率、不同時(shí)間的超聲波處理后酶活力的變化;用動(dòng)力學(xué)參數(shù)變化和光譜學(xué)探索其影響催化的機(jī)理。結(jié)果經(jīng)超聲波處理后酶活力普遍升高。用15 kHz、50 W超聲波處理胰蛋白酶3 min ,酶活力可提高45. 4 %。將粗酶用SephadexG75 凝膠色譜,分部液在聚丙烯酰胺凝膠電泳檢驗(yàn)顯示出一條帶,說明酶被純化到電泳純程度。對(duì)純酶進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析,結(jié)果表明經(jīng)超聲波處理后Km值變小,Vmax 值也降低,說明超聲波處理使酶對(duì)底物的親和力加大。超聲波處理不會(huì)改變胰蛋白酶分子的構(gòu)型,但會(huì)改變酶分子的構(gòu)象。結(jié)論超聲波對(duì)胰蛋白酶催化活性的提高可能是由于改變酶分子的構(gòu)象、增強(qiáng)酶分子對(duì)底物的親和力的結(jié)果。

　　胰蛋白酶是動(dòng)物胰臟的主要蛋白酶,相對(duì)分子質(zhì)量約為24 000。其作用的適合的pH 值因底物不同而不同,一般多在pH 7～9[1 ] 。胰蛋白酶催化蛋白質(zhì)水解時(shí)受許多因素的影響,這些因素會(huì)導(dǎo)致酶催化能力的升高或降低,產(chǎn)生抑制或激活作用[2 ] 。

　　超聲波是一種物理波,在其傳播過程中,其所具有的能量逐漸釋放并作用于其傳播介質(zhì)中的物理質(zhì)點(diǎn),從而使這些質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相應(yīng)的物理變化和化學(xué)變化。當(dāng)用超聲波作用于分散在介質(zhì)中的酶分子時(shí),超聲波所釋放的能量就會(huì)促使酶分子的構(gòu)象發(fā)生改變,而酶分子構(gòu)象一旦發(fā)生改變,就意味著其生物學(xué)功能的改變。這種改變有兩方面的效果,其中一種是正向的,也就是在超聲波作用下其生物學(xué)功能得到加強(qiáng),若發(fā)生這種效果,說明超聲波的作用使酶分子的構(gòu)象變得更加合理,對(duì)酶分子本身行使生物學(xué)功能有促進(jìn),外觀上就是其活力升高。另一種效果是負(fù)向的,也就是在超聲波的作用下使酶分子的構(gòu)象趨向不合理,從而導(dǎo)致對(duì)酶分子行使生物學(xué)功能有阻礙,外觀上表現(xiàn)出其活力下降甚至失活[3 ] 。20世紀(jì)80 年代以來,超聲波在生物技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用日益受到重視,較高強(qiáng)度的超聲波已在破碎細(xì)胞、使酶失活和基因轉(zhuǎn)移方面得到了較好應(yīng)用。同時(shí),隨著研究的深入和拓寬,許多研究者在研究中發(fā)現(xiàn)低強(qiáng)度超聲波還具有促進(jìn)酶的生物活力、刺激細(xì)胞生長、增加細(xì)胞透性等作用[4 ] 。超聲波作用于含酶溶液(水相、有機(jī)相以及固定化酶) 時(shí),能產(chǎn)生空化、振蕩等作用,并可使酶分子構(gòu)象及催化部位微環(huán)境發(fā)生變化,直接影響催化活力[528 ] 。酶作為催化劑雖有許多優(yōu)點(diǎn),但酶生產(chǎn)的成本高,不利于酶法工業(yè)化發(fā)展,而超聲波對(duì)酶催化過程的促進(jìn)將對(duì)酶化工領(lǐng)域產(chǎn)生積極的影響,其研究結(jié)果有可能創(chuàng)造一種安全、價(jià)廉、靠外力場(chǎng)強(qiáng)化酶催化過程的新方法,給酶法工業(yè)化生產(chǎn)帶來新的飛躍。本文研究超聲波對(duì)胰蛋白酶催化活力的影響效果,并對(duì)其影響機(jī)理作一些探討。

　　產(chǎn)品型號(hào)：JP600G型超聲波提取/乳化機(jī)組

　　機(jī)型結(jié)構(gòu)：超聲波發(fā)生器與提取罐分體式

　　超聲頻率：28KHz

　　超聲峰值功率：1000W (由原600W升級(jí)至1000W，價(jià)格不變)

　　提取罐內(nèi)尺寸：直徑320 ×高250mm

　　提取罐容積：小于等于20L

　　攪拌電機(jī)功率：15W

　　攪拌電機(jī)轉(zhuǎn)速：10-30轉(zhuǎn)/min(可調(diào))

　　電加熱功率：2KW

　　供電電源：220VAC 50HZ

　　具有數(shù)顯時(shí)鐘可調(diào)功能

　　具有數(shù)顯功率可調(diào)功能

　　具有數(shù)顯掃頻可調(diào)功能

　　具有數(shù)顯溫度可調(diào)功能

　　武漢嘉鵬電子有限公司專業(yè)致力于超聲波提取/萃取、超聲波乳化、超聲波清洗、超聲波污水處理、超聲波酒類醇化產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售。公司擁有多項(xiàng)技術(shù)。其中“數(shù)字式大功率多用途超聲波電源系統(tǒng)”獲武漢市重大科技成果獎(jiǎng)。數(shù)字掃頻實(shí)現(xiàn)了用戶迫切需要的變頻要求的同時(shí)還彌補(bǔ)了早期雙頻或多頻技術(shù)帶來的超聲轉(zhuǎn)換效率很低的弊端。此項(xiàng)技術(shù)經(jīng)由全國各大院校的用戶使用后反應(yīng)很好。應(yīng)用于植物提取、乳化、污水處理等領(lǐng)域，院校包括：清華大學(xué)、北京大學(xué)、浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)、武漢大學(xué)、華中師大、中國地質(zhì)大學(xué)、武漢科技大學(xué)、上海交大、浙江工業(yè)大學(xué)、蘭州大學(xué)、河南農(nóng)業(yè)大學(xué)、武漢化工學(xué)院、吉林大學(xué)、四川大學(xué)、華南理工大學(xué)、華東理工大學(xué)、江漢大學(xué)、長江大學(xué)、中科院武漢植物所、昆明植物所、中科院過程所、中科院武漢物理所、武漢市藥檢所等。公司產(chǎn)品行銷全國除港、澳、臺(tái)外的所有省份及直轄市。售后方面：公司產(chǎn)品使用自主技術(shù)故性能穩(wěn)定、質(zhì)量很好。公司承諾5年內(nèi)免費(fèi)質(zhì)保。用戶采用超聲波需注意的事項(xiàng)：超聲波提取方面：一、被提取物需粉碎到20目或更細(xì)。粉碎越細(xì)得率越高。二、選用合適的提取溶劑。三、根據(jù)產(chǎn)品的特性和產(chǎn)量合理的安排提取工藝。

　　超聲波乳化方面：一、乳化液的配方包括乳化劑的用量。二、乳化時(shí)間的選定，并不是時(shí)間長就越好，乳化過程是分散和聚合不停的循環(huán)的過程。按現(xiàn)有試驗(yàn)結(jié)果顯示10-15分鐘的乳化粒徑可達(dá)100納米。

　　重要的是數(shù)字掃頻的選擇，此項(xiàng)共有16檔選擇，數(shù)值越低則氣泡越粗、力量越大;數(shù)值越高則氣泡越細(xì)、力量越小。不同的提取或乳化物質(zhì)改變數(shù)字掃頻會(huì)帶來不同的效果及效率。

　　超聲波提取天然產(chǎn)物包括超聲波提取多肽、氨基酸、核酸、各種酶類、單糖、寡糖、多糖、糖蛋白、樹脂、膠體物、木質(zhì)素、維生素、脂肪、油脂、蠟、生物堿、揮發(fā)油、黃酮、糖苷類、苯丙素類、有機(jī)酸、酚類、醌類、甾體化合物、抗生素類等。