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低温蛋白酶HDW7是由耐冷菌Pseudomonas sp.W7所产的蛋白酶。该酶最适反应温度为37℃,本实验室相继开展了低温蛋白酶HDW7水解牛乳蛋白和牛骨蛋白等动物蛋白的研究,都达到了比中温蛋白酶更好的研究结果。本研究的目的在于利用低温蛋白酶HDW7水解大豆蛋白,来进一步拓展低温蛋白酶HDW7的应用领域。 本论文对低温蛋白酶HDW7水解大豆蛋白进行了研究。首先,选取加酶量、时间、温度、pH值、底物浓度5个因素进行单因素分析,又应用响应面(RMS)优化法对后三种因素进行优化,最终得到低温蛋白酶HDW7水解大豆蛋白的最佳工艺条件为:底物浓度4.09%,加酶量6000U/g,温度37℃,pH值6.98,水解时间3h。优化后水解度达到13.95%,水解效果略高于两种中温蛋白酶,但由于水解温度要比中温蛋白酶低近20℃,在节约能源和某些对温度要求苛刻的应用方面有显著优势。 在获得低温蛋白酶HDW7水解大豆蛋白最佳工艺的基础上,本论文又对其动力学进行了研究。首先根据Lineweaver-Burk方法,得到Km=1.303 g/L,Vmax=6.489 mg/(L·min),并研究获得低温蛋白酶HDW7水解大豆蛋白的米氏方程为:V=(6.489[S])/(1.303+[S])。通过模型推导和数值拟合得到低温蛋白酶HDW7在最适条件下水解大豆蛋白的典型动力学方程为:DH=1/b· ln(1+abt)=6.061ln[1+(6.239e0/s0-0.011t)];此模型与实际情况相当吻合,最大偏差仅为7.42%。实验测得酶解反应速率常数k2=37.81 min-1,酶失活常数K4=6.714min-1,便于详细描述和了解该酶的性质。另外我们推导并计算出水解体系各种主要成分含量变化的模型方程,用来精确地描述水解过程和指导酶的应用。由阿伦尼乌斯公式测得低温蛋白酶水解大豆蛋白的经验活化能Ea=29.4kJ/mol,与中温酶较高的活化能相比,表明该低温酶有明显的节约能源的优势,并且更容易发生反应。 本研究进一步对低温蛋白酶HDW7水解大豆蛋白获得水解产物进行了分析。通过SDS-PAGE凝胶电泳分析确定水解液分子量分布在10kDa以下。然后用Sephadex-50葡聚糖层析对水解液进行分离纯化,得到两个小分子组分SP1和SP2,其所占比例分别为17.86%和14.29%,其中SP2组分清除DPPH自由基能力最高达到85.73%,此结果明显优于中温蛋白酶的结果。因此,SP2组分有进一步的研究价值和研究空间。