β—葡萄糖苷酶的特性及其应用.ppt

* * 生物化工 刘婷婷 β-葡萄糖苷酶简介 β-葡萄糖苷酶的催化反应机理 β-葡萄糖苷酶的应用 主要内容 β-葡萄糖苷酶简介 别名：龙胆二糖酶(Gentiobiase)、 纤维二糖酶 (CeUobiase)、 苦杏仁苷酶(Amygdalase)。 1837年Liebig和Wohler首次在苦杏仁汁 中发现了该β-葡萄糖苷酶(β- Glucosidase)，是纤维 素分解酶系中重要组成成分之一。 β-葡萄糖苷酶广泛存在于植物的种子和微生物中。 Podstolski(1970)，等人分别从苹果 籽、李、 杏仁和番木瓜提取分离了该酶，并对其酶学性质 进行了研究。 另外有不少微生物，如酵母、细菌、木霉、 曲霉等能分泌纤维素酶，水解纤维素。 细菌有纤维粘菌(Cytophaga)， 生孢纤维粘菌 (Sporocytophaga) 和纤维 杆菌(CeUulomonas)； 放线菌有黑红旋丝放线菌 (Actinomyces melanocycles)、 玫瑰色放线菌(A．roseus)、 纤维放线菌(A．cellulosae)； 真菌有红色木霉(Trichoderma virde)、 变异青霉(Penicillium verriable)、 黑曲霉、根霉和须氏多孔菌 (Polyporus Schwinitaii)等。 而王沁等 从黑曲霉发酵液中分 离提纯了该酶，共得到4种酶组分(I—la、I—lb、I—lc、Iib)，经凝胶电泳鉴定均为单一带，且其分子量分别为77000、67000、73000、43000。 从研究结果来看，酶的来源不同，该酶的性质， 诸如分子量、最适pH、最适温度， 底物特异性等均表现出很大差异。 如汪大受等从康氏木霉培养液中分离 提纯了β-葡萄糖苷酶。 用SDS凝胶电泳鉴定为单一带， 并测得其分 子量为77000； 相对分子量 β一葡萄糖苷酶的相对分子质量一般在40000- 250000之间。不同来源的β一葡萄糖苷酶的相对分子量由于其结构和组成不同而差异很大。 β-葡萄糖苷酶的最适温度在40一ll0℃之间都有分布。古细菌的β-葡萄糖苷酶其热稳定性和最适温度要高于普通微生物来源的β-葡萄糖苷酶。 对于工业应用来说，酶的热稳定性越高越有利， 因此，从嗜热细菌中分离出β一葡萄糖苷酶逐渐 引了人们的兴趣。 等电点(pI)，最适pH及pH稳定性 大部分β-葡萄糖苷酶的pI都在酸性范围， 并且变化不大，一般在3.5-5.5之间， 但最适pH可以超过7.0，而且酸碱耐受性强 中国台北学者李约昆等人从 Flavobacterium meningosepticum 中分离出的β-葡萄糖苷酶其pI 在9.0左右，最适pH是5.0 。 最适温度及热稳定性 1.反应机制 2.活性中心结构 3.底物特异性 4.反应抑制剂 第一步是酶与底物键合形成米氏复合物ES； 第二步是酶一底物中间体(E—S)的形成；酶的亲核基团按酸催化 机制进攻异头碳，形成共价的糖基酶中间体(E—S)。 第三步是中间体的水解：由水按碱催化机制对异头碳进攻，形成 β一葡萄糖基产物并使酶回复其初始的质子化态。 β-葡萄糖苷酶的催化反应机理 在多数β一葡萄糖苷酶中起催化作用的残基是二个谷氨基酸残基，其中，靠近N一端的谷氨酸起 酸／碱作用，另一氨基酸起亲核试剂的作用。 几乎所有的β一葡萄糖苷酶对底物的糖基部分结构的专一性 较差，能袭解C一0糖苷键、C—S键、C—N键、C—F键等； 在所有底物中，β一葡萄糖苷酶对纤维二糖的活性最强。 在无机抑制剂Ag 对β一葡萄糖苷酶有强的抑制作用， Hg 及4mol／L脲也有较强的抑制作用，而Cu、Pb、 SDS及EDTA等常见抑制剂对该酶活力无明显影响。 β-葡萄糖苷酶应用于纤维素降解方面的研究始于纤维素的降解机制的提出。1950年Reese等曾提出过一个所谓C1一Cx 的假说。天然纤维素经C1酶(外切-β- 1，4葡聚糖酶)作用后的产物，才能被Cx (内切-β- 1，4葡聚糖酶) 酶降解为纤维寡糖，然后再在β-葡萄糖苷酶的作用下生成葡萄糖。 β-葡萄糖苷酶的应用 在降解纤维素中应用 随着食品工业的发展，风味化学的研究也引人关注， 特别是水果风味及生物技术在风味中的应用有了长 足的进展。近年来，人们着重研究水果风味物质在 水果中存在的前体—一些二级代谢产物，如糖苷类物质。 几乎所有的天然糖苷是β一糖苷，所以可以利用β一葡萄糖 苷酶水解水果中的风味前体物一糖苷，释放出挥发性糖苷 配基，用以增强葡萄酒等果酒、果汁香气。 作为食品风味酶应用 Shoseyov等(1990)报道分离到一株产内切β-葡萄糖苷酶 的黑曲霉，用该酶来处理玫瑰红葡萄酒及西番