胰蛋白酶水解牛血清白蛋白过程集总动力学研究.pdf

2003 27 ( ) Vol. 27 No. 3 3 Journal of the University of P etroleum, China Jun . 2003 : 10002 5870(2003) 032 00842 04 胰蛋白酶水解牛血清白蛋白过程集总动力学研究 1 1 1 2 史德青, 齐 崴 , 何志敏 , 杨金荣 ( 1. , 300072 ; 2 . , 257061) : 在间歇搅拌反应器中用胰蛋白 水解牛血清白蛋白, 考察了反应温度、底物浓度与 用量等操作参数对 水解度的影响规律。在此基础上, 根据水解产物的相对分子质量分布将其归入四个集总组分, 建立了此反应体系的 四集总动力学模型。按照自下而上分层估算的原则, 采用Mar quardt 法估算出反应网络中各反应的动力学常数。结 果表明, 产物空间体积的大小是影响反应速率的主要因素之一, 动力学常数与温度的关系能较好地符合阿累尼乌斯 关系式。经不同原料组成和反应条件的实验验证, 各集总组分浓度的模型计算值与实验值较为吻合, 这说明所建立 的集总动力学模型能较为有效地预测反应网络的产物分布。 : 牛血清白蛋白; 胰蛋白 ; 水解; 集总动力学模型; 实验 : TQ 93, Q 814 :A 比例将胰蛋白 溶液迅速加入到反应体系中。反应 过程中保持温度恒定, 同时用自动电位滴定仪控制 [ 1, 2] 蛋白水解得到的某些多肽具有生物活性 , 滴加0. 1 mol/ L 的NaOH 溶液以维持反应体系的 可作为保健食品甚至药品。因此, 蛋白 促水解已 pH 值恒定, 记录不同反应时间下碱的消耗量。在不 成为当前研究热点之一。蛋白 促水解的动力学研 同反应时间下取样, 采用高效液相体积排阻色谱定 究是其中一个重要方面, 它是蛋白 评价与筛选的 量分析其组成。 重要依据, 并可为工业反应器的选型、设计及装置的 2 优化操作提供理论指导。蛋白 促水解是一个集产 物多样性和反应复杂性于一体的耦联体系。体系中 2. 1 产物常以百计, 且平行反应与连串反应并存, 各反应 为从宏观上表征整个 促水解反应, 引入水解 之间相互耦联、相互制约。因此, 用常规的动力学研 度( 即蛋白水解中断裂的肽键数占肽键总数的百分 究方法来处理这种复杂反应体系极为困难。笔者将 比) 的概念, 可根据水解过程中碱耗量计算出水解 集总方法引入生化工程领域中以解决复杂反应体系 [ 3] 度 。 的动力学问题。 2. 1. 1 不同温度下牛血清白蛋白水解度与水解时间的 1 关系见图1。由图1 可见, 在相同反应时间下, 水解 实验材料包括牛血清白蛋白和胰蛋白 。其 度随温度升高而增大, 但高温下水解速率的下降速 中, 牛血清白蛋白为电泳纯, 含量大于98% , 由中国 度也相对较快。50 e 下水解反应的初速度较快, 但 医学科学院天津血液研究所提供; 胰蛋白 ( 1B250) 其反应速率的下降速度也最快, 这是由于过高的温 由LT