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碱性蛋白酶的分离纯化与性质初探碱性蛋白酶的分离纯化与性质初探一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义:1.国内外研究现状碱性蛋白酶(Alkaline protease)广泛存在于微生物中,最早发现在猪的胰脏中，1913年Rhom首先将胰蛋白酶作为洗涤浸泡剂使用。
1945年瑞士的Dr.Jagg 等发现了微生物碱性蛋白酶,使其成为洗涤剂的主要添加剂之一。
碱性蛋白酶在丝绸、制革工业、饲料工业、动物食品加工中也有广泛用途。
由于市场的需求，高产、高效、耐高温、耐高碱的四高型碱性蛋白酶成为国内外当前研究的热点之一[1]。
研究结果发现，海洋酶具有作用pH 范围宽，最适pH 和反应温度适中，随反应温度的降低酶活性下降缓慢等特点。
海洋酶所具有的独特性质，引起学术界高度重视，日、美等国就此展开了深入的研究。
迄今为止，由海洋微生物生产海洋酶的专利已达20 余项。
海洋微生物酶的研究正逐渐成为发达国家开发新型酶制剂的重要途径[2,3]。
相比之下，国内在海洋碱性蛋白酶研究方面差距较大。
综合多篇文献分析，目前针对海洋细菌产生的碱性蛋白酶，分离提纯的方法大致多采用饱和硫酸铵分级盐析和层级技术。
首先是从发酵液取上清制备粗酶液（此酶为一种外分泌蛋白，无需通过溶菌酶溶解或超声波破碎细胞来制备粗酶液），通过超速离心沉淀，饱和硫酸铵分级盐析，透析，凝胶层析或离子交换层析来分离提纯该菌所产生的碱性蛋白酶。
其中一些已经对酶的性质、序列等进行了研究[4-7]。
2.选题依据及意义此毕业设计的课题为《碱性蛋白酶的分离纯化及性质初探》，主要是对海洋细菌进行培养及分离提纯方案的改进，并对其性质进行初步探究。
大致是将各种相关参数和实验数据建立正交关系得到最佳培养条件，并对其产生的碱性蛋白酶进行分离提纯，同时得出最佳分离提纯方案。
最后对碱性蛋白酶的性质进行初步研究。
本设计针对目前研究较少的产碱性蛋白酶的海洋微生物新菌株，研发新型高效的碱性蛋白酶，这对满足人类生活、生产与技术开发的需求至关重要。
货号：MS2302 规格：100管/48样碱性蛋白酶（Alkaline protease, AKP）活性测定试剂盒说明书微量法注意：正式测定之前选择2-3个预期差异大的样本做预测定。
测定意义：AKP是指在碱性条件下催化蛋白质肽键水解的酶类，属于丝氨酸蛋白酶。
此外，该酶还能够水解酯键、酰胺键，具有转酯及转肽的功能。
该酶是主要工业用酶之一，广泛应用于制药、丝绸、食品、制革等行业。
测定原理：在碱性条件下，AKP水解酪蛋白生成酪氨酸；在碱性条件下，酪氨酸还原磷钼酸生成钨蓝；钨蓝在680nm有特征吸收峰，测定680nm吸光度增加速率，来计算AKP活性。
自备仪器和用品：可见分光光度计/酶标仪、微量玻璃比色皿/96孔板、水浴锅、磁力搅拌器、可调式移液枪、0.5mL EP管和蒸馏水。
试剂组成和配制：试剂一：液体×1 瓶，4℃保存。
试剂二：粉剂×1 瓶，4℃保存。
临用前加 5mL 蒸馏水溶解。
试剂三：粉剂×1 瓶，4℃避光保存。
临用前加入 5mL 试剂一，沸水浴中磁力搅拌溶解。
试剂四：粉剂×1 瓶，4℃保存。
临用前加 20mL 蒸馏水溶解。
试剂五：液体×1 瓶，4℃保存。
标准品：液体×1 支，0.25μmol/mL 标准酪氨酸溶液，4℃保存。
粗酶液提取：1. 组织：按照组织质量（g）：试剂一体积(mL)为1：5~10的比例（建议称取约0.1g组织，加入1mL试剂一）冰浴匀浆，8000g，4℃离心10min，取上清，即粗酶液。
2. 血清或培养液：直接测定。
3. 细菌、真菌：按照细胞数量（104个）：试剂一体积（mL）为500~1000：1的比例（建议500万细胞加入1mL试剂一），冰浴超声波破碎细胞（功率300w，超声3秒，间隔7秒，总时间3min）；然后8000g，4℃，离心10min，取上清置于冰上待测。
测定操作：1. 分光光度计/酶标仪预热30min，调节波长到680nm，蒸馏水调零。
实验四碱性蛋白酶活力的测定一、实验原理以酪蛋白为底物测定碱性蛋白酶的活力。
酪蛋白经蛋白酶作用后，会降解成相对分子质量较小的肽和氨基酸，在反应混合物中加入三氯醋酸溶液，相对分子质量较大的蛋白质和肽就沉淀下来，相对分子质量较小的肽和氨基酸仍留在溶液中。
溶解于三氯醋酸溶液中的肽的数量正比于酶的数量和反应时间。
因而采用Folin法测定上清液中肽的含量就可以计算酶的活力。
二、试剂和仪器试剂：0.1mol/L碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液（pH10）、5%三氯醋酸、1%酪蛋白溶液（称取5g酪蛋白置于500mL 0.1mol/L碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液（pH10）中，加热使其溶解）、0.4mol/L碳酸钠溶液、100μg/mL酪氨酸溶液、Folin试剂，稀释3倍使用仪器：水浴锅、721分光光度计（含比色皿）、秒表、常规玻璃仪器三、实验步骤1、酶液的萃取称取1g粗酶制剂置于研钵中，加少量缓冲液一起研磨，然后定容至100mL，从容量瓶中取出5mL酶液（视酶活而定）再定容至100mL，稀释后的酶液经滤纸过滤后得到澄清的酶液。
2、酶活力的测定样品管：取不同量的酶液（0.1~1.0mL：0.2mL、0.4mL、0.6mL），用0.1mol/L 碳酸钠-碳酸氢钠缓冲液（pH10）（对应为0.8mL、0.6mL、0.4mL）补足体积到1.0mL，然后在每个样品管中再加入1mL预先在40℃保温的1%酪蛋白溶液，混匀，在40℃准确保温10min，加入2mL 5%三氯醋酸溶液，迅速摇匀，于室温静置半小时。
空白管：先在每支试管中各加入1.0mL 1%酪蛋白溶液和2.0mL 5%三氯醋酸溶液，摇匀后，再加入1.0mL的酶液，酶液浓度分别与对应的样品管相同，在40℃下准确保温10min，以下操作同样品管。
将酶反应混合物过滤后收集滤液，在1mL滤液中加5mL 0.4mol/L碳酸钠溶液和1mL Folin试剂，摇匀后在40℃恒温水浴中显色20 min，以相应的空白管中的反应液为对照，在680nm下测定样品管中反应液的吸光度。
碱性蛋白酶活力的测定1、实验原理蛋白酶在一定的温度与pH值条件下，水解酪素底物，产生含有酚基的氨基酸（如酪氨酸、色氨酸等），在碱性条件下，将福林试剂（Folin）还原，生成钼蓝与钨蓝，用分光光度法测定，计算其酶活力。
2、实验试剂2.1 福林试剂的制备于2000mL磨口回流装置中加入钨酸钠（Na2WO4·2H2O）100g、钼酸钠（Na2MoO4·2H2O）25g、水700mL、85%磷酸50mL、浓盐酸100mL，小火沸腾回流10h，取下回流冷却器，在通风橱中加入硫酸锂（Li2SO4）50g、水50mL和数滴浓溴水（99%），再微沸15min，以除去多余的溴（冷后仍有绿色需再加溴水，再煮沸除去过量的溴），冷却，加水定容至1 000mL。
混匀，过滤。
制得的试剂应呈金黄色，贮存于棕色瓶内。
使用溶液：1份福林试剂与2份水混合，摇匀。
2.2. 碳酸钠溶液（Na 2CO3）=0.4mol／l 称取无水碳酸钠42.4g，用水溶解并定容至1 000mL。
2.3. 三氯乙酸c（CCl 3·COOH）＝0.4mol／l 称取三氯乙酸65.4g，用水溶解并定容至1 000mL。
2.4. 氢氧化钠溶液（NaOH）＝0.5mol／l2.5. 盐酸溶液（HCl）＝lmol／l及0.lmol／l2.6. 硼酸缓冲溶液（pH10.5）甲液称取硼酸钠（硼砂）19.08g，加水溶解并定容至1 000mL。
乙液称取氢氧化钠4.0g，加水溶解并定容至1 000mL。
使用溶液：取甲液500mL、乙液400mL混匀，用水稀释至1 000mL。
上述各种缓冲溶液，均需用pH计校正。
2.7. 10g／L酪素溶液称取酪素1.000g，精确至0.001g，用少量0.5mol／L氢氧化钠溶液湿润后，加入适量的各种适宜pH值的缓冲溶液约80mL，在沸水浴中边加热边搅拌，直至完全溶解，冷却后，转入100mL容量瓶中，用适宜的pH值缓冲溶液稀释至刻度。
碱性蛋白酶的分离纯化及其酶学特性的研究碱性蛋白酶(alkaline protease)是一类最适pH为碱性的蛋白酶,是一种非常重要的水解酶类,在医药、饲料、食品等领域中都有广泛应用。
本论文以Cellulomonas bogoriensis sp.nov为出发菌株,对其产酶条件、碱性蛋白酶的分离纯化及酶学性质等方面进行了研究,并得到以下结论:利用单因素法和响应面Box-Behnken组合设计方法对菌株产碱性蛋白酶的发酵条件进行了优化,得出菌株最佳产酶条件为:培养温度30℃,培养基初始pH 10.5,装液量75/250 mL,1.5%(w/v)蔗糖为碳源、1.5%(w/v)的牛肉膏酵母浸粉(1:1)为混合氮源、NaCl 含量为2.67%(w/v),培养时间120 h。
经硫酸铵分级沉淀和CM Sepharose Fast Flow柱层析纯化得到一个相对分子质量约为18.3 kDa的碱性蛋白酶,纯化倍数为10.83,回收率为25.79%。
酶的最适反应温度70℃,最适pH为11.0。
在4-60℃、pH3.0-12.0范围内酶活力稳定;1 mM的Mg2+、Fe2+会增加蛋白酶活力;而1 mM的Ba2+、Mn2+、Ca2+对蛋白酶活力几乎没有影响,但在10mM时会明显抑制蛋白酶的活力。
EDTA浓度为10m M时,碱性蛋白酶的酶活力仍能达到77%。
抑制剂PMSF,TPCK对酶有强烈的抑制作用,表明该酶属于丝氨酸蛋白酶家族中的胰凝乳蛋白酶。
酶对甲醇、乙醇、甘油等有机溶剂具有较强的耐受能力,Triton X-100强烈抑制酶活力。
该蛋白酶最佳作用底物为酪蛋白,可以水解血红蛋白和牛血清白蛋白,不能水解明胶和胶原蛋白,米氏常数Km为19.2μg/mL,Vmax为2000μg/min。
该蛋白酶与市售的洗涤剂均有良好的相容性,具有良好的脱毛效果、处理血污的能力和耐盐性。
测定了该酶的N端序列,为FDVIGGNAYT。
本论文纯化的碱性蛋白酶具有耐碱性、耐高温、耐盐及耐有机溶剂等优良的特性,在皮革、洗涤等工业生产中具有应用前景。
一、实验目的1. 了解蛋白酶比活力的概念及测定方法。
2. 掌握利用比色法测定蛋白酶比活力的原理和操作步骤。
3. 通过实验，了解蛋白酶在不同条件下的活性变化，为实际应用提供参考。
二、实验原理蛋白酶比活力是指单位质量的蛋白质所具有的酶活性。
在实验中，通过测定蛋白酶在一定条件下对底物（如酪蛋白）的水解程度，可以计算出蛋白酶的比活力。
本实验采用比色法，通过测定底物水解产生的产物（如酪氨酸）的吸光度变化，间接反映蛋白酶的活性。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 蛋白酶样品- 酪蛋白- 0.02mol/L pH7.5磷酸盐缓冲液- 0.1mol/L Folin-酚试剂- 0.4mol/L三氯乙酸- 0.05mol/L氢氧化钠溶液- 2.5mol/L硼砂缓冲溶液（pH10.5）- 680nm比色计2. 实验仪器：- 磁力搅拌器- 移液器- 电子天平- 恒温水浴锅- 10mL具塞试管- 50mL容量瓶- 试管架四、实验步骤1. 准备实验试剂：- 配制0.1mol/L Folin-酚试剂：将钨酸钠、钼酸钠、磷酸、盐酸、硫酸锂、液溴等试剂按比例混合，微火回流加热10小时，加入碳酸钠和蒸馏水，定容至1000mL。
- 配制0.4mol/L三氯乙酸溶液：称取三氯乙酸16.34g，用水溶解并定容至500mL。
- 配制0.05mol/L氢氧化钠溶液：按GB601配制。
- 配制2.5mol/L硼砂缓冲溶液（pH10.5）：称取硼酸钠19.08g，加水溶解并定容至1000mL，称取氢氧化钠4.0g，加水溶解并定容至1000mL，取甲液500mL乙液400mL混合，用水稀释至1000mL。
2. 实验操作：- 将酪蛋白溶解于0.02mol/L pH7.5磷酸盐缓冲液中，配制成2%酪蛋白溶液。
- 将蛋白酶样品用0.02mol/L pH7.5磷酸盐缓冲液稀释至适宜浓度。
- 取10mL具塞试管，加入2%酪蛋白溶液1mL，然后加入蛋白酶溶液1mL，置于37℃恒温水浴锅中反应30分钟。
碱性蛋白酶活力分析方法研究张剑;赵雷敏;康林霞【摘要】通过福林法对液体碱性蛋白酶的活力进行了测定.研究比较了不同温度及pH下的酶促反应对酶活力测定方法的影响,结果显示:酶活力随反应温度的升高表现为先上升后下降,40～50℃时相对较稳定;pH降低对碱性蛋白酶活力有着负面影响.在确定出较优的适合碱性蛋白酶的活力测定方法后,进一步测试了该方法在液体洗涤剂酶活力测定中的应用,发现在洗涤剂中简单地加入酶制剂后,测定酶活力时会出现较大偏差,酶活力值不稳定.因此,在配制加酶液体洗涤剂时,应该对各种因素,例如温度、pH以及洗涤剂中各种成分与酶的相互影响等进行综合考虑.%Activity of liquid alkaline protease was measured by using Folin method. Effects of enzymatic reaction under different temperature and different pH on the enzyme activity assay were investigated and compared. Results showed that as the reaction temperature raises,the enzyme activity increases firstly and then declines j while lowering of the pH of the reaction shows negative impact of the alkaline protease activity. After the optimum conditions for alkaline protease activity assay were identified, the application of the assay method in the determination of enzyme activity of enzymed liquid detergent was further tested. It was discovered that if the enzyme was simply added and mixed with the liquid detergent, the measured enzyme activity of the detergent will appear big deviation and an unstable value. This phenomenon indicated that during the formulation of enzymed liquid detergent, many factors such as the temperature, pH,and the mutual influence of components in the detergent should be comprehensively considered.【期刊名称】《日用化学工业》【年(卷),期】2012(042)003【总页数】4页(P192-195)【关键词】蛋白酶;活力分析;福林法;液体洗涤剂【作者】张剑;赵雷敏;康林霞【作者单位】山西大学化学化工学院,山西太原 030006;山西大学化学化工学院,山西太原 030006;山西大学化学化工学院,山西太原 030006【正文语种】中文【中图分类】TQ925+.2酶由生物体中的活细胞经过各种生理活动产生，是一种具有催化作用的物质。
碱性蛋白酶在液体洗涤剂中的稳定性康林霞;张剑;秦洁;张晟【摘要】研究了利用α-环糊精(α-CD)与聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇(F108)之间的主客体识别作用构筑一种空心微球,此微球在水溶液中有碱性蛋白酶存在时,能够将其包裹在内腔中,起到保护作用,提高了其稳定性.结果表明,包裹后的碱性蛋白酶在液体洗涤剂中保存7d时,酶活力是包裹前的2倍.【期刊名称】《日用化学工业》【年(卷),期】2014(044)003【总页数】4页(P139-142)【关键词】液体洗涤剂;稳定性;碱性蛋白酶;α-环糊精;自组装【作者】康林霞;张剑;秦洁;张晟【作者单位】山西大学化学学院,山西太原030006;四川大学高分子国家重点实验室,四川成都610065;山西大学化学学院,山西太原030006;四川省种子站,四川成都610041;四川大学高分子国家重点实验室,四川成都610065【正文语种】中文【中图分类】TQ649.6+3酶是一种具有三维结构的蛋白质，对特定底物具有专一性及高效分解的特性。
碱性蛋白酶由于对血渍、汗渍、奶渍、油渍等蛋白类污垢具有独特的洗涤效果，并能大幅提高洗涤去污力，被广泛应用于液体洗涤剂中。
在洗涤过程中，碱性蛋白酶将顽固的“蛋白质类大分子”降解成肽类以及氨基酸等易于被表面活性剂去除的小分子［1］，以此来达到清洁的效果。
随着人们对洗涤剂环保、高效、不伤手等要求的提高，液体洗涤剂迅速发展起来［2］。
但由于碱性蛋白酶自身的复杂性，当被加入到液体洗涤剂中时，酶的稳定性成了突出的问题［3］。
据报道［4］，为了提高酶储存的存活率，有添加稳定剂(如硼砂和多元醇等)封闭活性端口和将酶制成微胶囊与其他物质隔离等形式，也有添加复合稳定剂来改善酶的稳定性等形式。
但是这些方法操作工艺较为复杂，且对环境有一定影响。
四川大学张晟老师课题组曾报道过利用主客体识别构筑的空心微球可用于药物缓释、酶包裹等领域。
例如，利用海藻酸钠接枝的乙二醇(Alg－g－PEG)与α－环糊精(α－CD)之间的主客体识别作用构筑一种空心微球［5－6］，并进一步证实，这种空心微球可以包裹L－天冬酰胺酶［7］。
蛋白酶活力的测定一、实验目的1、了解碱性蛋白酶活力测定的原理；2、掌握碱性蛋白酶活力测定的方法。
二、实验原理蛋白酶在一定条件下不仅能够水解蛋白质中的肽键，也能够水解酰胺键和酯键，因此可用蛋白质或人工合成的酰胺及酯类化合物作为底物来测定蛋白酶的活力。
本实验选用酪蛋白为底物，测定微生物蛋白酶水解肽键的活力。
酪蛋白经蛋白酶作用后，降解成相对分子质量较小的肽和氨基酸，在反应混合物中加入三氯醋酸溶液，相对分子质量较大的蛋白质和肽就沉淀下来，相对分子质量较小的肽和氨基酸仍留在溶液中，溶解于三氯醋酸溶液中的肽的数量正比于酶的数量和反应时间。
在280nm波长下测定溶液吸光度的增加，就可计算酶的活力。
三、实验步骤1、将5%TCA溶液和1%酪蛋白溶液在37℃下保温。
2、取四支15ml具塞试管，分别标上记号A1,A0,B1和B0。
在A1和A0试管中各吸入0.20ml酶液，在B1和B0试管中各吸入0.40ml酶液，分别用0.2mol/L 磷酸盐缓冲液定容至2.00ml。
在A0和B0试管中各吸入6.00ml5%三氯醋酸溶液，上述四支试管都置于37℃水浴中保温。
3、在各试管中吸入2.00ml1%酪蛋白溶液，在37℃下保温10min(准确计时)后，再向A1和B1试管中吸入6.00ml5%三氯醋酸溶液。
4、奖试管从水浴中取出，在室温下放置1h，用少量上清液润湿滤纸后过滤，保留滤出液。
5、在280nm波长下，分别以A0和B0滤液为空白，测定A1和B1滤液的吸光度。
三、实验试剂①微生物蛋白酶萃取液（0.01g/ml）:称取1.0g酶制剂，加100ml蒸馏水搅拌30min，在4℃下离心分离后，将上层清夜置于冰箱中保存，使用前稀释一定倍数；②0.02mol/L磷酸盐缓冲液（PH7.5）；③1%酪蛋白溶液：取1.0g酪蛋白，加100ml 0.2mol/L磷酸盐缓冲液（PH7.5），加热并搅拌使它完全分散，然后置于冰箱中保存；④5%三氯醋酸（TCA）溶液。
