酸性蛋白酶的作用机理

酸性蛋白酶与碱性蛋白酶生产工艺的不同之处？酸性蛋白酶是一种在酸性环境下（pH2.5-4.0）催化蛋白酶水解的酶制剂，适用于酸性介质中水解动植物蛋白质。可用于毛皮软化，酒精发酵，啤酒、果酒澄清，动植物蛋白质水解营养液，羊毛染色，废胶片回收，饲料添加剂等等。本品在酸性条件下有利于皮纤维松散，且软化液可连续使用，是当前理想的毛皮软化酶制剂；在酒精发酵中，添加酸性蛋白酶，能有效水解原料中的蛋白质，破坏原料颗粒粒间细胞壁的结构，有利于糖化酶的作用，使原料中可利用碳源增加，从而可提高原料出酒率；另一方面，蛋白质的水解提高了醪液中α-氨基态氮的含量，促进酵母菌的生长与繁殖，提高发酵速度，从而缩短发酵周期和提高发酵设备的生产能力。碱性蛋白酶碱性蛋白酶是在碱性条件下水解蛋白质肽键的酶类,是一类非常重要的工业用酶,最早发现于猪胰脏。碱性蛋白酶广泛存在于动、植物及微生物中。微生物蛋白酶均为胞外酶,不仅具有动植物蛋白酶所具有的全部特性,还有下游技术处理相对简单、价格低廉、来源广、菌体易于培养、产量高、高产菌株选育简单、快速、易于实现工业化生产等诸多优点。1945年瑞士M等在地衣芽孢杆菌中发现了微生物碱性蛋白酶。碱性蛋白酶是由细菌原生质体诱变选育出的地衣芽孢杆菌2709，经深层发酵、提取及精制而成的一种蛋白水解酶，其主要酶成分为地衣芽孢杆菌蛋白酶，是一种丝氨酸型的内切蛋白酶，它能水解蛋白质分子肽链生成多肽或氨基酸，具有较强的分解蛋白质的能力，广泛应用于食品、医疗、酿造、洗涤、丝绸、制革等行业。1、碱性蛋白酶是一种无毒、无副作用的蛋白质，属于丝氨酸型内切蛋白酶，应用在食品行业可水解蛋白质分子肽链生成多肽或氨基酸，形成具有独特风味的蛋白质水解液。2、碱性蛋白酶成功应用于洗涤剂用酶工业，可添加在普通洗衣粉、浓缩洗衣粉和液体洗涤剂当中，既可用于家庭洗衣，也可用于工业洗衣，可以有效的去除血渍、蛋类、乳制品、或肉汁、菜汁等蛋白类的污渍，另外也可作为医用试剂酶清洗生化仪器等。3、在生物技术领域，碱性蛋白酶可作为工具酶用于核酸纯化过程中的蛋白质（包括核酸酶类）去除，而对DNA无降解作用，避免对DNA完整性的破坏。酸性蛋白酶如何灭活第一种方法几乎所有酶都适用，就是加热。第二种，既然是酸性酶，加入强碱应该也是可以的。酸性蛋白酶产生菌的筛选方法？酸性蛋白酶是一种能在酸性环境下水解蛋白质的酶类，其最适作用pH值为2.5-5.0。由于酸性蛋白酶具有较好的耐酸性，因此被广泛地应用于食品、医药、轻工、皮革工艺以及饲料加工工业中。目前用于工业化生产的酸性蛋白酶大多为霉菌酸性蛋白酶，此类酶的最适作用pH值为3.0左右，当pH值升高时，酸性蛋白酶的酶活会明显降低，且此类酶不耐热，当温度达到50℃以上时很不稳定，从而限制了酸性蛋白酶的应用范围。因此，本研究以开发耐温偏酸性蛋白酶为目标，进行了以下几方面的研究：(1)偏酸性蛋白酶产生菌的分离筛选。(2)偏酸性蛋白酶粗酶酶学性质的研究。(3)偏酸性蛋白酶固体发酵条件的优化。(4)偏酸性蛋白酶产生菌P-1007的初步鉴定。(5)偏酸性蛋白酶在啤酒澄清中的应用。本论文主要研究结果和结论如下：(1)用常规土壤分离方法，从土壤样品中筛选到一株产偏酸性蛋白酶的菌株，命名为P-1007。(2)通过单因素发酵条件实验和正交实验的方法得到最佳固体发酵条件为：麦麸15g，黄豆粉8％，葡萄糖3％，NaH2PO41％，CuSO40.2％，水35ml，最佳起始pH7.0，最适发酵温度为40℃。在此条件下所产酶活可达3700u/g，比原始菌株发酵酶活提高了将近2倍，且产酶稳定性较好。(3)菌株P-1007所产的偏酸性蛋白酶的最适作用pH值为5.5，最适作用温度为50℃。酶的pH稳定性和耐温性较好，50℃、pH5.5条件下保温8h后剩余酶活可达83％以上，pH5.5、50℃条件下保温2h后剩余酶活仍在70％以上。Mn2+、Cu2+对偏酸性蛋白酶有明显的激活作用，其它金属离子则对该酶有不同程度的抑制作用。与目前所得到的酸性蛋白酶相比较，偏酸性蛋白酶具有较高的作用pH值和较好的耐温性。(3)从菌株P-1007菌落形态、显微观察以及5.8SrDNA-ITS区序列分析可以看出菌株P-1007可能属于烟曲霉。(4)从酶学性质上可以看出，菌株P-1007所产的偏酸性蛋白酶的作用条件满足于啤酒澄清工艺的要求，因此本实验进行了偏酸性蛋白酶在啤酒澄清中的应用研究以及该酶与酿造复合酶和啤酒用中性蛋白酶作用效果的比较。研究结果表明：经偏酸性蛋白酶作用后，麦汁和发酵液中酪氨酸含量、透光率、总氮量、可凝固性氮含量都有了明显的提高。麦汁中a-氨基氮含量也增加了，说明偏酸性蛋白酶将凝固性蛋白质水解成了分子量较小的a-氨基氮，为啤酒酵母的生长繁殖提供了氮源。同时发酵液中的a-氨基氮含量却降低了，分析原因为发酵阶段中酵母利用a-氨基氮的速度比偏酸性蛋白酶降解蛋白质的速度快。麦汁和发酵液的pH值都无太大变化，因此不会影响啤酒酵母的生长和繁殖。在与酿造复合酶和啤酒用中性蛋白酶中性蛋白酶作用效果的比较中发现，三种酶的作用效果大致相同，但从最适作用条件来看，偏酸性蛋白酶比另两种蛋白酶更适合于啤酒澄清工艺。以上研究结果表明，本课题筛选到的菌株P-1007所产偏酸性蛋白酶的作用条件特别适合于啤酒澄清工艺，因此在啤酒工业中有较好的应用前景。酸性蛋白酶及其在畜牧业中的应用酸性蛋白酶能在酸性环境中水解蛋白质，广泛用于制革工业、医药业、酿造业和饲料工业。酸性蛋白酶作为一种新型的饲料添加剂，可以明显促进幼龄动物的生长发育，降低断奶带来的应激效应，饲用效果非常显著，是一类应用前景非常广阔的酶制剂。本文对酸性蛋白酶的酶学特性及其在畜牧业中的应用研究进展进行了综述。酸性蛋白酶及其在畜牧业中的应用酸性蛋白酶包括胃蛋白酶、凝乳酶和一些微生物蛋白酶，适宜在酸性条件下水解蛋白质。酸性蛋白酶用作动物饲料添加剂，可提高动物&特别是幼龄动物)对饲料中蛋白成分的消化吸收率，促进其生长。此外，它还用于制革工业中皮革的脱毛和软化，食品工业中蛋白质的水解生产高档食品，医药工业中消化剂和消炎剂的制造等。近年来，随着集约化畜禽生产的发展，加剧了环境污染。其中，氮是污染环境的主要物质，因而提高饲料中蛋白类营养物质的利用效率，降低其排放就显得尤为重要。此外，由于我国蛋白质饲料资源严重缺乏，需要寻求非常规蛋白资源，而动物对非常规蛋白饲料的利用效率很低。研究表明在饲料中添加酸性蛋白酶+可提高该类蛋白质的可消化性，因此酸性蛋白酶的开发利用就显得非常重要。!酸性蛋白酶的酶学性质酸性蛋白酶是一类具有复杂理化性质的化合物，不同微生物菌种分泌的酸性蛋白酶虽具有一些共同的性质，但在底物特异性、抑制剂、激活剂等方面均存在着一定的差异!!蛋白酶中的羧基在其催化反应中起关键作用有关。黑曲霉所产的&型蛋白酶，受二硫代双!$硝基苯甲酸’的抑制，而.型酶完全不被,抑制，只被(.-及重氮试剂部分抑制，需要指出的是，上述试剂对两种酶的抑制作用都需要有的参加。对啤酒酵母所产的胞外酸性蛋白酶的研究表明，其可被甲苯磺酰氟’和对氟汞苯甲酸’+部分抑制。另外，从日本清酒酒曲中分离出的酸性蛋白酶，其性质类似于“胃蛋白酶”型酸性蛋白酶，和胃蛋白酶抑制剂所抑制，但对对$溴苯和联乙酰试剂不敏感。!金属离子对酸性蛋白酶的影响。1酸性蛋白酶的作用机理及饲用效果!作用机理由于饲用酶进行催化反应在畜禽消化道内进行，故其作用条件必须与动物消化道生理条件相适应，而通常猪和家禽消化道内温度为GK左右，胃IJ@6W#@6，小肠IJ6WM，与酸性蛋白酶作用的一些基本参数相吻合。畜禽尤其是幼龄动物的消化道内蛋白酶分泌体系发育不健全，而在生长的中后期，自身虽有内源酶，但尚显不足，当采用高蛋白饲料饲养时，因其对饲料蛋白质消化能力较差而易引起腹泻等疾病。尤其是断奶仔猪，消化道发育不成熟，消化酶分泌系统不健全，特别是胃酸分泌不足，免疫功能低下，加上断奶时的生理、营养和环境应激反应，对饲料的营养成分不易消化和吸收，对病原微生物的抵抗力较弱，易造成正常肠道菌群平衡紊乱，经常出现较高的腹泻率，导致早期生长受阻。若在饲料中添加酸性蛋白酶，则能补充内源酶的不足，使高分子的蛋白质降解为低分子的肽、胨及各种氨基酸，而易被畜禽消化吸收，从而降低饲料对断奶仔猪消化道的刺激，降低应激反应，减少营养障碍，提高饲料利用率，促进生长。2饲料效果营养研究促进短肽、氨基酸的吸收。由此可见酸性蛋白酶的作用不仅在于降低幼龄动物的应激反应，更在于其分解蛋白质为动物提供了大量的小肽，以促进动物的吸收利用，从而促进动物的生长。饲用效果美国用头小猪进行的(%次试验表明，在蛋白质来源以大豆为主的日粮中，给()周龄小猪添加酸性蛋白酶，增重提高，饲料利用率提高。许怡等在仔猪饲料中添加*的酸性蛋白酶，结果增重提高，饲料转化率提高.。费笛波等,报道：酵母的酸性蛋白酶解液中氨基酸总量、必需氨基酸总量分别比对照提高；鱼粉的酸性蛋白酶解液中氨基酸总量、必需氨基酸总量分别比对照增加.。此研究结果表明，酸性蛋白酶在非常规饲料中的应用效果要优于常规蛋白饲料。费笛波等,(##0-研究表明，在最佳作用条件下1酸性蛋白酶对酵母和鱼粉具有明显降解作用1氨基酸总量分别比对照增加饲用酸性蛋白酶制剂以的量添加于乳猪及仔猪饲料中，日增重和饲料转化率分别比对照提高。4.结语试验证明在饲料中添加酸性蛋白酶能促进动物的生长，特别是对幼龄动物的作用非常明显。但目前在酸性蛋白酶的使用上还存在很多问题：首先，现在作为饲料添加剂使用的酸性蛋白酶一般是添加于粉料中而不是添加于颗粒料中，这主要是由于其耐热性能不好而影响了其应用范围，应用包埋技术，饲料加工等技术，只在一定程度上解决了这一问题，但仍不能解决酶本身耐热性差的问题。其次，现在使用的酸性蛋白酶生产菌株产酶水平都较低。近年来人们开始利用分子生物学技术来构建高水平表达耐高温酸性蛋白酶的基因工程菌，为上述问题的解决提供了光明前景。另外，对不同生长阶段动物的添加量和添加形式还不确定，存在很大的盲目性，还需要营养学专家的进一步研究。尽管酸性蛋白酶的应用在目前还存在着各种问题，但相信随着科学技术的不断发展，这些问题都会得到妥善解决。无论如何，酸性蛋白酶的本质特性和应用效果决定了其发展和应用的前景十分广阔。