超声波和微波作用对酶的影响研究进展

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1、超声波和微波作用对酶的影响研究进展摘要:超声波对酶的影响与超声波时间、声强、温度、功率、频率和介质的性质有关。适宜的超声可提高酶促反应速度，较低强度的超声可提高酶的活性，而较高强度的超声会降低酶促反应速度甚至使酶失活。酶的化学本质是蛋白质。酶和蛋白质一样会受到某些物理、化学因素作用而发生变性，失去活力。酶的相对分子质量很大，具有胶体性质，不能透析。酶也能被蛋白酶水解。酶催化反应具有高效性，它可以在常温常压和温和的酸碱度下高效地进行。1个酶的分子在1min内能引起数百万个底物分子转化为产物，酶的催化能力比一般的催化剂的催化能力大1000万倍到10万亿倍。酶催化反

2、应的另一个特点，就是酶对底物的高度的专一性。一种酶只能催化一种或一类物质反应，即酶是一种仅能促进特定的化合物、特定的化学键、特定的化学变化的催化剂。酶还具有：其作用受到调节控制、有的酶的作用还需要辅因子的参与等特点。酶的作用机制酶促反应之所以具有高效性和专一性，是因酶与底物专一的形成了中间产物，使反应的活化能降低，从而，活化分子数增加，底物结合在酶的活性中心上。诱导楔合说认为:当酶蛋白与底物结合时，酶蛋白活性部位即发生一定的构象变化，使酶蛋白中进行反映所需要的催化基团和结合基团得以正确地排列和定向，以与底物楔合；同时，由于酶蛋白分子中原有电子分布发生了改变，因

3、而诱导底物原子间某些化学键发生极化现象而趋向不稳定状态，故可以加速反应进行。酶活力：酶催化某一化学反应的能力。用酶催化反应的速度来表示。酶学对食品科学的重要性酶的应用已有几千的历史，尽管那时人们并没有任何关于催化剂和化学反应方面的知识，但在是食品的加工过程中，人们已经开始利用微生物细胞产生的各种酶的催化作用。酶学和食品科学的关系十分密切。早在科学家最初开始研究消化、发酵和水解反应中的酶时就涉及了食品。食品科学家对酶在食品中的应用，尤其是导致食品变质败坏的酶作用进行了细致研究。近几十年来，随着酶学研究的不断深入和酶生产的快速发展，酶在食品科学中的重要性日益凸现。

4、<1997>1引言超声波是物质介质中的一种弹性机械波近年来，超声波在高分子的降解和聚合、有机合成提取和分离、雾化结晶、干燥等许多方面得到广泛研究和应用。本文将介绍超声波对酶反应影响的研究进恳2超声波对酶反应的影响21超声波声功率大小不同，作用效果也不no用超声波提取细胞内酶的研究由来已久。1957年MarrA.G等和1969年Zetela-kiK等先后对超声波破壁提取葡萄糖氧化酶(EC1.1.3.4)进行了研究，其中后者用声功率100W的超声破碎机，结果导致了酶失活1982年Yoshio等用温和的超声处理条件，频率20kHz声功率15w，连续处理15小时，提高

5、了酶产率，而并未发现葡萄糖氧化酶的失活，他们把原因归于较低的超声波声活力足够高的条件下，以温和的超声波条件应用于胞内酶的连续生产[1]。与此类似，用20开kHz10W的超声波作用于脆壁克鲁弗氏酵母生产菊糖酶，当声功率小于10W时，产酶活力随声功率而增大，当功率大于10W时，产酶活力下降，这是由于较弱的超声波对细胞产生的破坏很少，主要起促进可逆渗透、加强细胞的物质传输的作用，而强的超声波的空化作用使细胞破碎，酶活降低[2]22用超声波处理时，固定化酶的适应性强，酶失活少。用频率088kHZ声强0.05-1w/αn2的超声波，对肌酸激酶、乳酸盐脱氢酶己糖激酶丙酮酸

6、盐激酶所催化的反应进行多次不同条件的试验，对反应速率均没有明显的直接影响。但将酶固定化以后，超声波处理使固定化酶反应速率明显增加，该研究者认为，这种增加是由于超声波的高频振荡作用，使底物和固定化酶的接触次数大大增加，同时产物的释放也加快，从而使反应速率增加[4]。以20-40kHz，10-100W的超声波作用于固定化糖化酶水解淀粉的反应，反应效率提高2倍以上[5].以酪阮作底物，用20kHz的超声波处理固定于琼脂胶上的a-胰凝乳阮酶，可使其活性提高2倍。用7MHz超声波作用于固定在多孔聚苯乙烯上的a-淀粉酶，固定化酶活力也有提高【3】23许多研究表明，在有机溶

7、剂中，一些酶的抗失活能力增强【6,4】。例如，枯草杆菌蛋白酶在50mM,PH7.8的磷酸缓冲液中，以波长2~10μm,声功率150W的超声波处理2小时，酶活约下降50%，而在含该缓冲液1%的t-戎醇中，超声处理6小时，酶活几乎没有损失在几种不同的醇溶液中，超声波对枯草杆菌蛋白酶催化的内醋化反应的反应速率均有不同程度的提高。醇的碳链越长，反应速率提高越多。超声波的影响取决于超声波长(频率沐反应介质中水的含量及介质的疏水性超声波连续处理比只用超声波预处理酶效果更好【6】。再如，在蛋白酶催化合成多肤的反应中，以100W,38kHz的超声波作用于反应，介质是缓冲水溶液

8、时，超声波对反应没有促进;当用有机溶剂