使用来自环状芽孢杆菌L的部分纯化的碱性蛋白酶对在生活中有什么弊端?

一、前言

蛋白酶是一种水解酶,它将蛋白质降解为多肤、二肚然后再转化为氨基酸,特别是细菌碱性蛋白酶在工业生物技术过程中起着重要的作用。

它们是价值最高的商业酶之一,因为它们在食品、制药、洗涤剂和乳品工业中有着广泛的应用。

其中芽孢杆菌被认为是最有效的,因为它们产生大量的酶,工业用酶的分离纯化和生化特性研究是目前急需解决的问题。

活力酶可以用沉淀法部分纯化,硫酸沉淀枯草芽抱杆菌蛋白酶,蜡样芽杆菌和另一种芽跑杆菌属。

除了其广泛的应用,碱性蛋白在羊毛、脱毛和皮革加工等不同废弃物的降解中,酶的作用越来越重要,通过酶的降解可以最大限度地减少这些废物处置所造成的环境污染,而碱性蛋白酶也可用于洗涤剂工业。

二、含酶的生物体

从KSA的高碱碱性土壤中分离到的嗜盐性环状芽孢杆菌,经优化后可用于生产碱性蛋白酶原,优化培养基为:蔗糖0.5;NH,NO3,01K2HPO4,0.1;Mgso4和氯化钠10。

培养基pH值调至8.5(最适pH值)。将接种时间为48h的培养瓶在45°C下振荡培养48h(最适温度和最适潜伏期),收集培养滤液。

以酪蛋白为底物,在不同温度下保温30min,确定了酶的最适反应温度,27℃、37℃、47℃和57℃然后测定蛋白酶活性。

用硼砂-NaOH缓冲液在6-10范围内调节反应混合物的pH值,研究了酶活性的最适pH值。

在47℃(最佳反应温度)孵育30分钟,然后测定蛋白酶活性氯化盐的一些金属离子,以及EDTA(5毫米)对蛋白0酶活性的影响进行了研究。

三、部分纯化酶对羊毛和羽毛的蛋白水解活性

用羊毛和鸡毛代替酪蛋白作底物,将它们干燥研磨均匀,并在最适pH下与100ml硼酸-NaOH缓冲液(600mg)单独混合。

将1ml该混合物添加到1ml酶中,并在47℃温育30分钟,然后加入2毫升TCA溶液来停止酶反应,并在滤液中估计蛋白水解活性。

将部分纯化蛋白酶在染血白棉布片(4x4cm)上的应用,4块染血布分别放置在装有100毫升滴液的烧瓶中,另3片分别用1ml洗涤剂(7mg/ml)、1ml酶液或1ml洗涤剂(7mg/ml)+1ml酶液处理,烧瓶在60C下孵育15分钟,观察染色去除情况。

经过实验以后所收集到的数据均为3个重复的平均值,用Excel软件计算标准误差,采用SPSS统计软件进行方差分析,以确定均数间的显著性差异(P<0.01)。

四、蛋白酶表征

部分纯化的碱性蛋白酶的最佳反应温度进行了调查其中在45°C时获得最高的酶活性,47℃和57℃C的最佳温度为47°C,在该温度下,在45°C(初始反应温度下的活性增加了约1.01倍(图1)。

反应pH值对酶的活性起着重要的作用,本蛋白酶在pH值为6-10(图1)的范围内表现出极大的活性,最适pH值为9(963U/ml),类似的结果也被记录在案。

可以清楚地观察到,在pH值为10的酶的活性(695U/ml)降低但仍高于pH7时的记录值(612U/毫升,增加了1.14倍),这些结果证实了本酶的亲碱性质。

值得一提的是,大多数工业蛋白酶都是由芽抱杆菌产生的,呈中性或碱性,Bacillusspage在生物技术工业中受到青睐,因为它们的世代时间短,导致生长期短,并且由于它们能够在培养基中产生细胞外蛋白质。

金属盐和金属胆碱酷酶EDTA对酶活性的影响结果表明,EDTA对酶活性有负面影响,仅保留了35%的对照表2),钙合剂EDTA的抑制作用。

五、该酶对羊毛和羽毛的蛋白水解活性

本酶对羊毛和羽毛底物都表现出高蛋白水解活性,前者更易消化(表3),这些结果提示了碱性蛋白酶在脱毛和皮革加工中的应用,Kocuriarosea蛋白酶对羽毛的亲和力高于其他底物。

值得一提的是目前的碱性亲从环状芽抱杆菌中提取L.L,不仅在汰渍洗涤剂中稳定,而且在单独或与洗涤剂混合清洗布块上的血迹时也有很高的效率(图2)但后者更有效且能提供最好的清洁效果。

添加枯草芽孢杆菌PE-11蛋白酶后,观察到类似的结果。

1994年用于洗涤剂工业的酶约占世界市场的112亿美元,碱性蛋白酶,特别是那些在高pH值和高温下表现出最佳活性,并用于洗涤剂工业的碱性蛋白酶,是优选的生态友好的无磷洗涤剂。

六、结论

本研究结果表明,环状芽跑杆菌1的碱性蛋白酶水解羊毛的能力提供了其在皮革躲制工业中应用的可能性,特别是在碱性条件下,极易造成环境污染。

本碱性蛋白酶可用于家禽羽毛废弃物的绿色回收利用,提供了廉价、安全和环境友好的途径,可能有助于减少污染问题,B环状L碱性蛋白酶在去除血渍方面的应用,则促进了其作为改进汰渍洗涤剂清洗性能的合适候选物的可能性。