高粱原花青素对β-淀粉酶活力抑制动力学的研究
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第25卷第3期 2006年6月 华中农业大学学报 Journa1 of Huazhon8 Agricultural University V0l_25 No.3 June 2006.326~329
文章编号1000—2421(2006)03—0326—04
高梁原花青素对 一淀粉酶活力抑制动力学的研究
刘 睿 刘 亮 谢笔钧一
(华中农业大学食品科技学院,武汉430070)
摘要通过采用酶抑制动力学方程的方法,研究了高粱原花青素(SPC)对小曲酒酿造中 淀粉酶的影响。 结果表明,高粱原花青素对 淀粉酶具有明显的抑制作用。抑制的机理是通过可逆的竞争性抑制来实现的,其 抑制常数K 是1.28 mg/mL。 关键词高粱原花青素} 淀粉酶,抑制动力学方程
中图法分类号TS 261.1;TS 262.3叶。6 文献标识码A
固态小曲白酒生产系用高梁(优质小曲白酒尤
其如此)等淀粉质原料,利用小曲中的根霉产生的淀
粉糖化酶,将淀粉糖化后,在酵母分泌的胞内酶和胞
外酶的作用下,将糖化酶水解淀粉得到的糖类发酵
产生乙醇的过程,在此过程中还通过霉菌和酵母以
及其他细菌等微生物的复杂生化反应、酶反应、微生
物的自身代谢以及有机化学反应产生成分复杂的挥
发性成分。 白酒中的微量挥发性香味成分由多种物质组
成,可归纳为醇、醛、酸、酯、酚等类化合物,这些物质
在酒中起着极其重要和不可替代的作用,是白酒香
味成分的主体_1]。白酒的产量、质量及风味是同参
与酿造微生物代谢产生的酶密切相关的。通过GC- MS分析结果显示,高粱原花青素(SPC)对小曲酒
的挥发性成分产生了影响_2],由于高粱外种皮中富
含原花青素[3],而原花青素又具有调节酶活力特
性[ ]。笔者采用非连续测定和作图法_6],研究了
SPC对 淀粉酶活力抑制动力学的特性,并探讨其
对小曲酒挥发性成分的影响机制。
1材料与方法
1.1供试材料
高粱原花青素:实验室制备,纯度大于95 ,主
要是由聚合度小于6的低聚体组成。
淀粉酶:丹麦诺和诺德公司(北京)分公司,酶
活:900 U/mg。 752紫外一可见分光光度计:上海分析仪器总厂。
1.2最适酶量的确定
酶活力的测定采用Bernfeld方法[7]。取一定
稀释倍数的 淀粉酶,测定反应的初速率,并使酶反
应的速率在0.O3~O.25AA/min之间,将此时的酶
量作为动力学分析的酶量。酶反应开始后,准确计
时,每间隔1 min加入l_0 mI DNS终止反应,然后
将反应液置于沸水浴5 min后,迅速冷却,加入
9.0 m 馏水稀释,在540 nm处,以空白作对照,
测定吸光度值。最佳酶量的确定按表1中顺序添加
试剂及适当稀释酶液进行测定。
表1最适酶量的确定试验
Table 1 Experiment of eho ̄eing the best of engyll ̄concentration
pH 4.8磷酸缓冲液/m! pH 4.8 phosphate saline buffered 2 淀粉溶液/ml 2 starch solution 酶溶液/ml Enzyme solution
1.3酶反应动力学方程的建立
当酶反应初速率的时间范围和反应体系中酶量
被确定后,可进行动力学常数的测定。按照底物浓
度对酶作用的影响规律,在一系列不同底物浓度下
测定反应初速率,每种浓度作3个平行,再通过双倒
数作图法可求出K 和 。测定方法见表2。
收稿日期:2006-03—17;修回日期:2006-05—18 *国家自然科学基金项目(30270938)、高等学校博士学科点专项科研基金项目(20040504013)资助 **通讯作者 刘睿,男,1969年生,博士,讲师.工作单位;华中农业大学食品科技学院,武汉43
0070 维普资讯 http://www.cqvip.com 第3期 刘睿等;高粱原花青素对 淀粉酶活力抑制动力学的研究 327
表2建立酶反应动力学方程试验 Table 2 The experiment of establishingkinetics eqution of enzyme reaction 1.4 SPC对IB一淀粉酶抑制类型的试验
在固定抑制剂浓度的条件下,以一系列不同浓
度的酶进行反应初速率的测定,每种浓度作3个平
行,抑制剂为一组,无抑制剂为另一组,同时进行初
速率测定。试验设计如表3所示。以酶浓度(横坐 标)对反应速率作图,根据动力学图的特征分析,推
断SPC对 淀粉酶的抑制类型属于可逆或不可逆
抑制。
1.5 SF ̄3对IB-淀粉酶可逆抑制的竞争性试验
通过表4的试验判断SPC对 淀粉酶的抑制
作用是属于竞争性还是非竞争性抑制类型。先向试 管中加人不同体积的淀粉溶液和pH 4.8磷酸缓冲
溶液,配制成不同底物浓度的分析体系,4O℃预热
3 min,分别加人0.2 mI 预热的酶液,准确计时,在
4O℃反应3 min后,分别加人1.0 mI DNS终止反
应,将反应液置沸水浴5 min,快速冷却后加蒸馏水
9.0 mL,摇匀,在540 nm处,以空白为对照,测定吸
光值。通过双倒数作图法结果比较分析,可判断
SPC对 淀粉酶的抑制类型。
表3 SPC对口-淀粉酶抑制类型(可逆或不可逆)试验 Table§The expe ̄t ofinhibitiontype(rever ̄bflity orirmversibility)fori ̄mylase by SPC
裹4 SPC对芦-淀粉酶抑制类型分析试验 Table 4 The experiment ofinhibition typefor ̄-amyl
ase by SIC 维普资讯 http://www.cqvip.com 华中农业大学学报 第25卷
2结果与分析
2.1酶反应动力学进程曲线的制作和最适酶量
不同 淀粉酶酶量在7 rain内的酶反应动力学
进程曲线如图1所示。
量 导
兰 《
登 O.2mL O 3 mL O.4mL O.5mL
图1卢-淀粉酶的反应进程曲线 Fig。1 Cures of process of reaction of JB-amylase 在不同浓度下得到的酶反应进程曲线(反应时
间曲线)如图1所示。从图中可以看出,卢淀粉酶的
加入量越大,线性反应期越短。通过比较不同酶量 的反应进程曲线的线性关系发现,酶量为0.2 mL
的反应进程曲线,在7 rain内,其回归方程为Y一 0.0783x,R。一O.998 9;酶量为0.3 mI 的反应进程
曲线,在7 rain内,其回归方程为Y:::0.102 2x,
R。一O.995 1;酶量为0.4 mL的反应进程曲线,在 4 rain内,其回归方程为y=0.132 9x,R 一O.997 9;
酶量为0.5 mL的反应进程曲线,在3 min内,其回
归方程为y=0.202 1-z,R =O.996 7。
通过比较不同酶量反应进程曲线方程的线性时
间范围,可以发现在3 rain反应时间内酶反应的进 程曲线有着很好的线性关系,说明在3 rain内测得
的速率为反应初始速率,比较反应初始速率的大小,
选定酶量为0.4 mL,反应时间3 min作动力学常数
的测定。
2_2米氏常数Km和最大反应速率、, 的测定
当上述酶反应初速度的时间范围和酶反应系统 中的酶量被确定后,按照底物浓度对酶作用的影响
规律,在一系列不同底物浓度下测定反应初速率,再
通过双倒数作图法求出米氏常数K ===0.666 mg/
mI 和最大反应速率 一0.615/min。p-淀粉酶
的米氏方程为:
1,一 [s]一0.615/miniS] 一 干网一 丽 五
双倒数作图结果如图2所示。
2.3 SPC对卢一淀粉酶抑制类型的推断 SPC对 淀粉酶的抑制类型动力学曲线如图3 -u 。 :/ 餐
./ 3 星 砖
一0 996 5 ,
5 /0 O 5 】 ’ l/底物浓度l/[S】(mL/mg)
图2卢-淀粉酶的米氏方程曲线 Fig.2 Michaolis- ̄equation of JB-amylase
+l'无抑制剂 No inhibitor 0 30 r …,~ … O.25 O.20 0.15 尼0.10 O O5 O 0 0 05 0.10 0 l5 酶浓度【E】(U=mL)
图3 SPO对卢-淀粉酶的抑制动力学曲线 Fig。3 Kinetics o.1rvos of inhibiting of JB-amylase
所示。根据图3中抑制动力学曲线特征,可以推断
SPC对 淀粉酶的抑制类型是可逆性抑制。
2.4 SPC对卢-淀粉酶可逆抑制的竞争性
用I/[S]对1/ 作图,结果如图4所示。当有
抑制剂存在时,表观米氏常数K 增大,K / 也
增大,但是 不变。可见sPC对 淀粉酶的抑制
类型属于可逆的竞争性抑制。由公式K 一K (1
+[I]/K )可计算出抑制剂常数K —l_28 mg/mI 。
一1无抑制刺 一2.添加抑制剂 一3.添加抑制刺 No inhibitor Inhibitor 0 5 mg/mL Inhibitor 1 0 mg/mIl
I 14 / 一
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. 赵10 删 量 6 一
2 _0 5 10 I
/底物浓度I/IS】(mL/mg)
图4 SpC对卢-淀粉酶的可逆性抑制双倒数图
Fig.4 Linewoavor-Bu plot of reversible inhibition of SPC on JB-amylas
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