摘　要:目的探索超声波对胰蛋白酶催化的影响效果和作用方式。方法研究胰蛋白酶经不同频率、不同功率、不同时间的超声波处理后酶活力的变化;用动力学参数变化和光谱学探索其影响催化的机理。结果经超声波处理后酶活力普遍升高。用15 kHz、50 W超声波处理胰蛋白酶3 min ,酶活力可提高45. 4 %。将粗酶用SephadexG75 凝胶色谱,分部液在聚丙烯酰胺凝胶电泳检验显示出一条带,说明酶被纯化到电泳纯程度。对纯酶进行动力学分析,结果表明经超声波处理后Km值变小,Vmax 值也降低,说明超声波处理使酶对底物的亲和力加大。超声波处理不会改变胰蛋白酶分子的构型,但会改变酶分子的构象。结论超声波对胰蛋白酶催化活性的提高可能是由于改变酶分子的构象、增强酶分子对底物的亲和力的结果。

　　胰蛋白酶是动物胰脏的主要蛋白酶,相对分子质量约为24 000。其作用的适合的pH 值因底物不同而不同,一般多在pH 7～9[1 ] 。胰蛋白酶催化蛋白质水解时受许多因素的影响,这些因素会导致酶催化能力的升高或降低,产生抑制或激活作用[2 ] 。

　　超声波是一种物理波,在其传播过程中,其所具有的能量逐渐释放并作用于其传播介质中的物理质点,从而使这些质点发生相应的物理变化和化学变化。当用超声波作用于分散在介质中的酶分子时,超声波所释放的能量就会促使酶分子的构象发生改变,而酶分子构象一旦发生改变,就意味着其生物学功能的改变。这种改变有两方面的效果,其中一种是正向的,也就是在超声波作用下其生物学功能得到加强,若发生这种效果,说明超声波的作用使酶分子的构象变得更加合理,对酶分子本身行使生物学功能有促进,外观上就是其活力升高。另一种效果是负向的,也就是在超声波的作用下使酶分子的构象趋向不合理,从而导致对酶分子行使生物学功能有阻碍,外观上表现出其活力下降甚至失活[3 ] 。20世纪80 年代以来,超声波在生物技术领域中的应用日益受到重视,较高强度的超声波已在破碎细胞、使酶失活和基因转移方面得到了较好应用。同时,随着研究的深入和拓宽,许多研究者在研究中发现低强度超声波还具有促进酶的生物活力、刺激细胞生长、增加细胞透性等作用[4 ] 。超声波作用于含酶溶液(水相、有机相以及固定化酶) 时,能产生空化、振荡等作用,并可使酶分子构象及催化部位微环境发生变化,直接影响催化活力[528 ] 。酶作为催化剂虽有许多优点,但酶生产的成本高,不利于酶法工业化发展,而超声波对酶催化过程的促进将对酶化工领域产生积极的影响,其研究结果有可能创造一种安全、价廉、靠外力场强化酶催化过程的新方法,给酶法工业化生产带来新的飞跃。本文研究超声波对胰蛋白酶催化活力的影响效果,并对其影响机理作一些探讨。

　　产品型号：JP600G型超声波提取/乳化机组

　　机型结构：超声波发生器与提取罐分体式

　　超声频率：28KHz

　　超声峰值功率：1000W (由原600W升级至1000W，价格不变)

　　提取罐内尺寸：直径320 ×高250mm

　　提取罐容积：小于等于20L

　　搅拌电机功率：15W

　　搅拌电机转速：10-30转/min(可调)

　　电加热功率：2KW

　　供电电源：220VAC 50HZ

　　具有数显时钟可调功能

　　具有数显功率可调功能

　　具有数显扫频可调功能

　　具有数显温度可调功能

　　武汉嘉鹏电子有限公司专业致力于超声波提取/萃取、超声波乳化、超声波清洗、超声波污水处理、超声波酒类醇化产品的研发、生产及销售。公司拥有多项技术。其中“数字式大功率多用途超声波电源系统”获武汉市重大科技成果奖。数字扫频实现了用户迫切需要的变频要求的同时还弥补了早期双频或多频技术带来的超声转换效率很低的弊端。此项技术经由全国各大院校的用户使用后反应很好。应用于植物提取、乳化、污水处理等领域，院校包括：清华大学、北京大学、浙江大学、华中科技大学、武汉大学、华中师大、中国地质大学、武汉科技大学、上海交大、浙江工业大学、兰州大学、河南农业大学、武汉化工学院、吉林大学、四川大学、华南理工大学、华东理工大学、江汉大学、长江大学、中科院武汉植物所、昆明植物所、中科院过程所、中科院武汉物理所、武汉市药检所等。公司产品行销全国除港、澳、台外的所有省份及直辖市。售后方面：公司产品使用自主技术故性能稳定、质量很好。公司承诺5年内免费质保。用户采用超声波需注意的事项：超声波提取方面：一、被提取物需粉碎到20目或更细。粉碎越细得率越高。二、选用合适的提取溶剂。三、根据产品的特性和产量合理的安排提取工艺。

　　超声波乳化方面：一、乳化液的配方包括乳化剂的用量。二、乳化时间的选定，并不是时间长就越好，乳化过程是分散和聚合不停的循环的过程。按现有试验结果显示10-15分钟的乳化粒径可达100纳米。

　　重要的是数字扫频的选择，此项共有16档选择，数值越低则气泡越粗、力量越大;数值越高则气泡越细、力量越小。不同的提取或乳化物质改变数字扫频会带来不同的效果及效率。

　　超声波提取天然产物包括超声波提取多肽、氨基酸、核酸、各种酶类、单糖、寡糖、多糖、糖蛋白、树脂、胶体物、木质素、维生素、脂肪、油脂、蜡、生物碱、挥发油、黄酮、糖苷类、苯丙素类、有机酸、酚类、醌类、甾体化合物、抗生素类等。