蔗糖酶对蔗糖转化反应影响动力学研究

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1、蔗糖酶对蔗糖转化反应影响的动力学研究谢京荣华李巍戚传松（北京石油化工学院北京102617）摘要：研究蔗糖酶催化蔗糖转化反应的动力学特性，计算了自制蔗糖酶的比活性，根据Hanes-Woolf作图法配合计算机数据拟合方法改进了蔗糖酶米氏常数测定的方法，实验测得的最大速率rm和米氏常数Km都与文献值相符合。通过这种改进的蔗糖米氏常数测定方法，制药工程等专业的学生能够把物理化学的理论与本专业知识相结合，更好地理解酶催化反应动力学，对于制药工程等专业的实验教学具有积极意义。关键词：蔗糖酶；转化；旋光度；米氏常数；动力学研究【中图分类号】O643【文献标志码】AKine

2、ticstudyontheconversionofsucrosewiththesucraseXieJing,RongHua,LiWei，QiChuansong*(CollegeofChemicalEngineering,BeijingInstituteofPetro-ChemicalTechnology,Beijing102617,China)AbstractStudiedthedynamicscharacteristicsoftheconversionofsucrosewiththesucrase,calculatedthespecificactivity

3、ofhomemadesucrase.AccordingtotheHanes-WoolfmappingmethodcooperatewithdatafittingmethodwithcomputerhaveimprovedthedeterminationmethodofthesucraseMichaelisconstant,themaximumrate(rm)andMichaelisconstant(Km)measuredintheexperimentareconsistentwiththeliteraturevalue.Reformattedthetradi

4、tionalmethodthatcatalyzedwithhydrochloricacid,itwillmakethestudentswhomajorinpharmaceuticalmajorandotherrelatedmajorsareabletocombinationthetheoryofphysicalchemistrytogetherwithourprofessionalknowledge,thiswillbepositivesignificanceforthepharmaceuticalengineeringandotherprofessiona

5、lexperimentteaching.KeywordsSucrase； conversion；specificrotation；Michaelis constant；kineticstudy1实验原理蔗糖水解反应的动力学实验是化学化工类专业的必修实验，其理论已相对成熟。蔗糖水解反应式为[1,2]目前高校学生实验中所采用的催化剂大部分为无机酸（如盐酸），尽管得出的数据重现性以及结论等都比较不错，但考虑到催化剂为较浓的盐酸，容易挥发，腐蚀性强，不仅对实验仪器造成损耗，而且对环境也会造成污染[3]。酶是由生物细胞合成的一种蛋白质[4]，不仅催化效率高[5-7]，

6、而且绿色环保。更重要的一点是：酶催化反应是动力学中的重要内容之一，研究蔗糖酶催化的蔗糖水解反应，一方面能让学生获得普通酸碱催化剂催化蔗糖水解反应所能获得的基本动力学数据,如速率常数，另一方面获得酶催化反应的相关数据，扩充了实验内容。根据酶催化反应机理[5,6]，蔗糖酶(E)与底物蔗糖(S)先形成中间化合物(ES)，然后中间化合物再进一步分解为产物葡萄糖(G)和果糖(F)，并释放出酶(E)。机理如下[7]：酶促反应速率在反应温度和酶的总浓度确定时可以表示为米氏方程（1）其中为米氏常数，为最大速率。采用旋光度法测定反应体系中蔗糖浓度时，反应体系的旋光度与蔗糖浓度

7、的关系为（2）其中为反应t时刻反应体系的旋光度，为反应初始时刻反应体系的旋光度，为完全反应时反应体系的旋光度，为蔗糖的初始浓度。令，则，代入（1）可得（3）积分可得（4）从原理上说，按上式直接拟合实验测定的数据就可以得到酶促反应参数Km和rm。但由于实验数据的不完备性、波动性以及酶制剂的质量问题，关系式中的拟合参数可能无法与上式中相关项的定义一一对应。因此，把实验测定的关系表达为如下的普遍形式：（5）经过数据拟合，可以得到拟合参数A、B，将A、B代入（1）式，可以得到蔗糖初始浓度为时的初始反应速率为：（6）　　实验时，配制一系列不同初始浓度的蔗糖溶液，并测得

8、其和。在相同实验温度和酶浓度条件下，分别测定每个溶液