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无机盐对饲料酶活性影响的研究

  作者: 来源: 日期:2006-09-13  
 本文主要研究了几种无机盐对纤维素酶和木聚糖酶酶活力的影响,以期为酶制剂的稳定性研究及在饲料工业中的应用提供参考。
1材料与方法
1.1试验仪器移液枪及枪头、微样进注器、刻度吸管、分析天平(精确度±0.0001 g)、恒温水浴锅(37~100℃)、分光光度计(uV一751GD型,紫外一可见光分光光度计)、pHS一3c pH计(精度±0.01)、冰箱(4℃)、磁力搅拌器、计时器、自动平衡微型离心机。
1.2试验材料纤维素酶和木聚糖酶,均为黄褐色粉末状,溶于水,由湖南尤特尔生化有限公司生产并提供。
 1.3试验试剂  柠檬酸一柠檬酸钠缓冲液(pH值4.8,纤维素酶)、碳酸氢钠一碳酸钠缓冲液(pH值6.5,木聚糖酶)、DNS试剂(由分析纯的3,5一二硝基水杨酸、氢氧化钠及酒石酸钠钾配制而成)、0.1%葡萄糖标准液、0.1%木糖标准液。
 1.4试验设计将无机盐与酶样分别以1:10和1:2混合均匀,取样配制成待测酶液,测定酶活力。 1.5酶活力测定 1.5.1测定方法。采用3,5一二硝基水杨酸法(简称DNS法)(高雯等,1991)。
 1.5.2酶活力单位定义。纤维素酶:在50℃、pH值4.8条件下,1 min分解底物产生1umol产物所需的酶量为1个国际单位。木聚糖酶:在50℃、 pH值6.5条件下,1 min分解底物产生1umol产物所需的酶量为1个国际单位。
 1.5.3测定底物。1.0%羧甲基纤维素钠盐(简称 CMC-Na)(pH值为4.8±0.05)、1.0%燕麦木聚糖(pH值为6.5±0.05),均系荷兰SIGMA公司生产。
1.5.4待测酶液的制备。分别称取l g纤维素酶和木聚糠酶(准确到0.0001 g)样品,用相应的缓冲液溶解并逐步稀释至4500倍(纤维素酶)和30000倍(木聚糖酶)。
 1. 5.5绘制标准曲线。取6支编号试管,用微样进注器,分别加入相应底物和缓冲液各500 uL,以及按编号由l~6分别加入0.1%葡萄糖标准液(纤维素酶)或木糖标准液(木聚糖酶)O、1、20、25、30、35 uL,再于每管中加入3 mL DNS试剂,充分混匀后置沸水中水浴5 min,再经冷水冷却5 min,以第1号试管为对照,在540 nm下测光密度,再以光密度作为纵座标,葡萄糖终含量(纤维素酶)或木糖终含量(木聚糖酶)作为横座标绘制标准曲线。
1.5.6酶活力测定。取0.5 mL底物于两支试管中,与待测酶液一起置于50℃水浴中,预热5 min。取0.5 mL待测酶液依次定时加入到底物中,水浴15 min,冷却5 mm,于540 nm下读取吸光值。查相应标准曲线,计算酶活力(Iu/g)。酶活力(Iu/g)=[葡萄糖等量值(纤维素酶)或木糖等量值(木聚糖酶)/180/15/0 5]×n(n为稀释倍数) 2结果与分析     无机盐对纤维素酶及木聚糖酶酶活力的影响分别见表1。处理前,纤维素酶活力为1000 IU/g,木聚糖酶为5000 Iu/g。    
表l 1:10和1:2添加无机盐后对纤维素酶、木聚糖酶活力的影响  Iug

 

  纤维素酶活力     木聚糖酶活力
  添加无机盐     1:10     1:2    1:10     1:2
    NaCI   1005   1005   524I   5318
    KI   1001   1001   5012   50/8
  CuCl2.2H2O   957   902   1937   1798
  MgCl2.6HgO   1000   1048   4446   4248
  ZnS04.7H2O   1052   1084   4480   4261
  MnCL24H2O   1225   1435   4546   4359
    KH2Po4   996   1036   5313   5336
    CaCl2   1001   1069   5202   5381
    FeCl3   1007   1160   4407   4211

2.1  对纤维素酶酶活力影响

  由表1可以看出,以1:10添加无机盐ZnSO4、MnCl2对纤维素酶有激活作用,其中MnCl2的激活作用最明显,可使酶活提高22.5%,其次是 ZnSO4,提高酶活5.2%。以1:10添加NaCI、FeCl3、KI和CaCl2,虽然纤维素酶酶活力有所提高,但提高的幅度很小,分别为0. 5%、0.1%、0.1%,其激活效果不明显;MgCl2对酶活无影响,而CuCl2则对酶活起抑制作用,使酶活降低了4.3%。

由表1可以看出,MgCl2,ZnSO4,,MnCI2KH2PO4、 CuCl2,FeCl3随着添加比例的增加,对酶的激活或抑制作用更加明显,其中MnCl2可使酶活提高43.5%。以1:10添加对酶活基本无影响的 MgCl2、 KH2P04和CaCl2随着离子浓度的增加,对酶的激活作用也分别上升至4.8%、3.6%和6.9%。添加 NaCl和KI对纤维素酶的激活作用并未随离子浓度的增加而加强。CuCl2随着离子浓度的升高对纤维素酶活性的抑制作用也由原来的4.3%上升至9. 8%,其抑制作用更加明显。从KH2PO4及其添加比例与其酶活变化情况来看,一定浓度的KH2PO4对纤维素酶具有激活作用。但从KI的添加情况来看,纤维素酶活力并未随其离子浓度的变化而变化,而是趋于稳定。造成这种情况的原因可能是I一对纤维素具有一定的抑制作用,也可能是KH2PO4中对纤维素酶起激活作用的是H2PO4,而不是 K+,但具体是哪一种原因,还有待进一步研究。

2.2对木聚糖酶酶活力影响

结合表1可以看出,NaCl、Kl、KH2PO4、CaCl2对木聚糖酶具有激活作用,其他无机盐对木聚糖酶均起抑制作用,特别是 CuCl2,低浓度的CuCl2可使木聚糖酶活性降低61.26%。随着CuCl2浓度的增加,木聚糖酶失活现象越严重,可高达64.04%。在酶与底物作用之前,可以看到酶液中有蓝色絮状沉淀,待测酶液与底物反应并加入DNS试剂以后,溶液变成深蓝色沉淀。究其原因可能是Cu>与木聚糖酶的必需基团结合或与之发生反应,从而造成了木聚糖酶失活。另外,MgCl2、MnCl2、ZnS04、FeCl3对木聚糖酶均具有不同程度的抑制作用,且其抑制作用随其离子浓度的增加而有不同程度的加强。NaCl、KI、 KH2P04、CaCl2对木聚糖酶具有一定的激活作用,但NaCl的激活作用保持4.3%左右,而CaClz的激活作用随着无机盐浓度的增加而有所增强。

3结论

    通过本试验可以看出,无机盐对纤维素酶具有不同程度的影响,其中NaCl、KI、MgCl2、ZnS04、 MnCl2、KH2PO4、FeCl3、CaCI2对纤维素酶起激活作用,其作用程度除NaCl、KI以外均随其浓度的增加而有不同程度的加强。在本次试验没计的条件下,MnCl2的激活效果虽显著,其他无机盐的激活作用由大到小依次为FeCl3、ZnSO4、CaCl2、MgCl2、 KHzPO4、NaCl。CuCl2对其起抑制作用。

    无机盐对木聚糖酶也有不同程度的影响, NaCl、KI、KH2PO4、CaCI2对木聚糖酶具有激活作用,作用程度随着离子浓度的增加而有所增强。 CuCl2、MgCl2、MnCl2、ZnSO4、FeCl3均对木聚糖酶起抑制作用,其抑制作用随离子浓度的增加而有所增强。在本次试验设计的条件下, CuCl2的抑制作用最明显,其他无机盐的抑制作用由大到小分别为MgCl2、ZnSO4、MnCl2。
 
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