无机离子对淀粉酶活性的影响_聂国兴

水　利　渔　业　　　　　　　　　　　2004年第24卷第4期・26・(总第134期) 　　　　　　　　　　　

无机离子对淀粉酶活性的影响

聂国兴1,2, 明　红1, 胡建业1, 丁　辉1

(1河南师范大学生命科学学院, 新乡　453002; 2上海水产大学渔业学院)

　　摘要:Na+、K +、Mg 2+浓度在一定范围内, 对淀粉酶活性有激活作用, 其中以K +激活作用最显著, 当

K +浓度为1. 00mg/mL , 酶活达到213. 98%;Mn 2+、Zn 2+、Co 2+、Fe 2+、Cu 2+浓度在一定范围内对淀粉酶活性

有抑制作用, 其中以Cu 2+、Mn 2+抑制作用最显著; I -、Ca 2+在不同浓度条件下有不同的作用。

关键词:无机离子; 淀粉酶; 激活; 抑制

中图分类号:S912,S963173　　文献标识码:A　　文章编号:1003-1278(2004) 04-0026-04

　　淀粉酶作为饲料添加剂, 合理应用可以提高畜禽及水产动物的生产性能, 增加养殖效益, 减少排泄物对环境的污染, 同时也可以开辟新的饲料资源, 降低饲料成本。淀粉酶的催化效率极高, 将1t 仅需1000g 淀粉酶。精及少量葡萄糖, 料中添加淀粉酶淀粉酶的不足, 。

催化活性, 其中之一即为无机离子。在本实验中, 我们通过探讨无机离子对淀粉酶活性的影响, 建立了无机离子浓度与淀粉酶活性的关系, 以期为饲料工业生产和利用淀粉酶奠定理论基础, 使淀粉酶在饲料工业中能够得到高效利用。

1. 3. 2　碘贮液(1moL/L ) 　5g 碘酸钾和22. 4. 5mL 浓盐

酸, , 贮于棕色瓶中, (0. 1moL/L ) 　取碘贮液用去离子水稀释10倍, 贮存在棕色瓶中, 现配现用。

2　实验方法

2. 1　粗酶制剂浸提

称取0. 5g 酶粉, 置于一小烧杯中加30mL 去离子水, 在40℃水中搅拌30min , 溶出酶蛋白, 过滤定容至50

mL 。按照表1添加不同浓度的无机离子, 然后在40℃水

浴中保温30min 。

表1　无机离子添加方案[1～3]

无机离子

Na +K +Fe

2+

mg/mL 5

61. 251. 200. 500. 301. 201. 201. 200. 303. 750. 40

1　实验材料

1. 1　仪器设备

[1**********]

20. 250. 400. 100. 060. 400. 400. 400. 060. 750. 08

30. 500. 600. 200. 120. 600. 600. 600. 121. 500. 16

40. 750. 800. 300. 180. 800. 800. 800. 182. 250. 24

1. 001. 000. 400. 241. 001. 001. 000. 243. 000. 32

电子分析天平, 恒温水浴锅, 分光光度计。

1. 2　样品

Mn 2+Cu

2+

供试酶样由商丘福源集团韦斯迪生物技术公司提供。

1. 3　试剂

1. 3. 1　底物缓冲液　精确称取9. 0gNaCl 、22. 6l g 无水

Zn 2+Mg +Co 2+Ca 2+-2

磷酸二氢钠和12. 5g 无水磷酸二氢钾置于500mL 去离子水中, 加热至沸腾溶解, 称取0. 4g 可溶性淀粉于一小烧杯中, 加入10mL 去离子水, 使其混匀后加入上述沸腾溶液中, 冷却至室温后加入5mL 、37%甲醛溶液, 再用去离子水稀释到1000mL , 此即为p H 7. 0、浓度为0. 4g/L 的底物缓冲液。

　　收稿日期:2003-11-07

基金项目:河南省自然科学基金资助项目(NO 0311030200) , 河南师范大学青年骨干教师资助项目

(NO200310306)

作者简介:聂国兴, 男,1971年4月生, 河南长垣人, 上海水产大学在读博士生, 研究方向为水产动物营养与饲料科学、饲用

2. 2　酶活性测定[4～6]

按表2分别加入底物缓冲液、酶稀释液、碘稀释液和去离子水, 混匀, 于660nm 波长处以去离子水调吸光度为0, 并读取各管吸光值。

表2　淀粉酶活性测定方案

加入物

底物缓冲液(40℃预温5min )

酶稀释液(混匀40℃水浴7. 5min )

碘稀释液去离子水

滴定管/mL

1. 00. 21. 06. 0

1. 06. 2

空白管/mL

1. 0

酶制剂与营养免疫。

2. 3　酶活性计算

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淀粉酶活性=[(A B -A U ) /A B ]×800。式中:AB 表示空白管吸光度;A U 表示测试管吸光度。

淀粉酶活性定义:100mL 酶滤液中(1g 酶粉) 的酶在

40℃和底物淀粉作用30min , 水解产生10mg 淀粉为1个

Mn 2+浓度的增加, 相对酶活基本稳定在同一水平上, 抑制

作用不变。

3. 4　Zn 2+对淀粉酶活性的影响

由图4可知,Zn 2+对淀粉酶有抑制作用。在0. 00～

2. 00mg/mL 范围内,Zn 2+的抑制作用随着浓度的增加而

淀粉酶活性单位。

2. 4　相对酶活计算

增强。其中在0. 00～0. 80mg/mL 范围内, 抑制作用随着浓度增加而显著增强; 在0. 80～2. 00mg/mL 范围内, 相对酶活缓慢下降

。

以不加离子的淀粉酶活性为对照, 对照组的酶活设定为100%。

相对酶活=(添加无机离子组的酶活性/对照组酶活性) ×100%

3　结果和分析

3. 1　Na +对淀粉酶活性的影响

由图1可知,Na +对淀粉酶有激活作用。在0. 00～

0. 25mg/mL 范围内,Na +对淀粉酶的激活随着浓度增加

而增强, 达到0. 1mg/mL 时, 相对酶活可达到116. 23%。浓度在0. 25～1. 25mg/mL 时, 水平。

3. 2　K +图

3　锰离子对淀粉酶活性的影响

由图2可知+,0. 00～

1. 00mg/mL 的增加而增大, 在0. ～1. 00mg/mL 浓度范围内, 相对酶活最高可达213. 98%。1. 00～1. 25mg/mL 范围内相对酶活显著下降。

图4　锌离子对淀粉酶活性的影响

3. 5　Mg 2+对淀粉酶活性的影响

由图5可知,Mg 2+对淀粉酶有较强的激活作用。在

0. 00～1. 20mg/mL 范围内, 对淀粉酶的激活作用随着浓

度的增加而增强, 其中在0. 40～0. 80mg/mL 范围内, 相对酶活保持在一个水平上。当Mg 2+浓度增大至1. 20

mg/mL 时, 相对酶活最大, 为134. 69%。在1. 20～2. 00

图1　钠离子对淀粉酶活性的影响

mg/mL 范围内, 相对酶活逐渐下降, 但仍为激活作用。

图5　镁离子对淀粉酶活性的影响

图2　钾离子对淀粉酶活性的影响

3. 3　Mn 2+对淀粉酶活性的影响

3. 6　Co 2+对淀粉酶活性的影响

由图6可知,Co 2+对淀粉酶具有抑制作用。在0. 00～0. 30mg/mL 范围内,Co 2+对淀粉酶抑制作用随着浓度的增加而增强。其中在0. 12～0. 18mg/mL 范围内, 其相对酶活基本保持在同一水平上, 抑制作用不变。

3. 7　Fe 2+对淀粉酶活性的影响

由图3可知,Mn 2+对淀粉酶有极强的抑制作用。在

0. 00～0. 24mg/mL 范围内,Mn 2+对淀粉酶活性的抑制

作用随着浓度增加而增强, 其中在0. 00～0. 06mg/mL 时, 相对酶活显著下降; 在0. 06～0. 24mg/mL 范围内相对酶活下降缓慢。而在0. 24～0. 30mg/mL 范围内, 随着

由图7可知, Fe 2+对淀粉酶的活性有抑制作用。在

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0. 00～1. 20mg/mL 范围内, 对淀粉酶的抑制作用随着浓

度增加而增大。在1. 20～2. 0mg/mL 范围内, 相对酶活基本保持在同一水平上, 抑制作用不变

。

图9　

碘离子对淀粉酶活性的影响

图6　钴离子对淀粉酶活性的影响

3. 8　Ca 2+对淀粉酶活性的影响

由图8可知, 在0. 00～1. 50mg/mL 时, Ca 2+对淀粉酶活性具有激活作用, 而在1. 50～3. 75mg/mL 时, Ca 2+对淀粉酶活性有抑制趋势, 并随着Ca 2+浓度增加而增大。

Ca 2+在2. 25～3. 00mg/mL 时, 相对酶活基本保持在同一

水平上, 抑制作用不变

。

10　铜离子对淀粉酶活性的影响

4　结论与分析

淀粉酶是动物营养学发展过程中较早用作添加剂的酶制剂。本研究表明:Na+、K +、Mg 2+在一定浓度范围内对淀粉酶具有激活作用。其中以K +激活作用最显著,

K +浓度在1. 00mg/mL 时相对酶活最高, 为213. 98%, 其

图7　

亚铁离子对淀粉酶活性的影响

次为Mg 2+、Na +; 而Mn 2+、Zn 2+、Co 2+、Fe 2+、Cu 2+在一定浓度范围内对淀粉酶具有抑制作用, 其中以Cu 2+、

Mn 2+抑制作用显著。Ⅰ-、Ca 2+在不同浓度条件下呈现

出不同的作用效果, 其中Ca 2+在0. 00～1. 50mg/mL 范围内对淀粉酶活性有激活作用, 在1. 50～3. 75mg/mL 范围内具有抑制作用; Ⅰ-在0. 00～0. 08mg/mL 范围内有抑制作用, 在0. 08～0. 40mg/mL 范围内具有激活作用。

无机离子对淀粉酶活性的影响国内外已有相关报

图8　钙离子对淀粉酶活性的影响

3. 9　Ⅰ-对淀粉酶活性的影响

道。Egas 认为,Ca 2+、Cu 2+抑制淀粉酶的活性[7]; Martins 认为,Ca 2+抑制淀粉酶的活性[8]; 李卫芬也有同样的研究结果:Ca2+对淀粉酶具有抑制作用, 但抑制作用较小, 残余酶活为86. 77%。而梁颖等研究发现, 0. 5～5. 0

mmoL/L 的Ca 2+可增强水稻种子萌发时的α-淀粉酶活

由图9可知, 在0. 00～0. 08mg/mL 范围内, Ⅰ-对淀粉酶活性具有抑制作用; 在0. 08～0. 40mg/mL 范围内, 对淀粉酶的活性具有激活作用, 并随着浓度的增加而增强, 当浓度达到0. 32mg/mL 时, 相对酶活达124. 6%。在0. 32～0. 40mg/mL 范围内, 相对酶活开始缓慢下降, 激活作用不变。

3. 10　Cu 2+对淀粉酶活性的影响

性[9]。无机离子对淀粉酶活性的影响机理很复杂, 一般认为, 无机离子是通过改变酶蛋白的构象来影响酶的活性的。洪法水等认为:低浓度重金属离子对淀粉酶活性有激活作用, 高浓度则严重抑制淀粉酶活性, 在高浓度下,Ce 3+、Cd 2+和Pb 2+不仅可能完全占据Ca 2+与淀粉酶的结合位点, 而且还可能在Ca 2+的结合位点以外的氨基酸残基上结合, 从而导致酶的构象改变, 使淀粉酶的活性发生改变[10]。李卫芬等研究发现:在Mg 2+、Zn 2+、

Mn 2+、Cu 2+、Mn 2+5种离子中, 除Mg 2+对淀粉酶有一定

由图10可知,Cu 2+对淀粉酶的活性有极强的抑制作用。在0. 00～2. 00mg/mL 范围内,Cu 2+对淀粉酶活性的抑制作用随着浓度的增加而增大, 其中在0. 00～0. 40

mg/mL 范围内, 随着Cu 2+浓度的增加而显著下降, 0. 40

～2. 00mg/mL 范围内, 相对酶活缓慢下降

。

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的激活作用外, Zn 2+和Mn 2+具有强烈的抑制作用, 残余酶活仅为对照的8. 92%和4. 86%,Cu 2+和Fe 2+残余酶活分别为69. 35%和76. 27%[1]。

以上各研究结果也存在不一致, 原因可能有两点:一是设定离子浓度的标准不同; 二是淀粉酶的来源不同。

从本研究中我们可以得到这样的启发:在应用淀粉酶作为饲料添加剂时, 要尽可能避免抑制淀粉酶活性的离子与酶相互作用, 最大程度保持酶的生物学效价, 提高使用效果; 另一方面, 在不影响养殖动物健康的情况下, 可运用对淀粉酶活性有促进作用的无机离子, 开发生产淀粉酶稳定剂, 将其作为饲料添加剂, 解决目前饲用酶制剂使用过程中易失活的问题, 促进绿色饲料添加剂———酶制剂在饲料工业中的应用。

本文只是在单因素水平上研究了10种不同无机离子与淀粉酶活性的关系, 离子之间的互作对淀粉酶活性的影响、同种离子对不同来源的淀粉酶活性的影响、无机离子对淀粉酶活性影响的机理等尚需进一步研究。

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238.

(责任编辑　张俊友)

“通威”商标荣膺中国驰名商标称号

　　国家工商行政管理总局商标局于日前公布了新认定的26件驰名商标, 通威股份有限公司金榜题名“, 通威”商标荣获“中国驰名商标”称号。据悉, 通威股份是本次评选中唯一一家饲料企业, 也是我国饲料加工行业第二家获得驰名商标的企业。至此, 中国驰名商标已超过300件。

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公有制企业”, 同年被中国农业银行评为AAA 资信等级;

2000年集团通过ISO9001国际质量体系认证, 并获得“中

国企业标准化国内先进水平”最高称号,2002年集团又被中国农业银行评为“最佳诚信客户”。自1999年来, 通威已连续多年荣获四川省名牌产品和四川省著名商标称号, 先后10多次荣获国家级新产品、新技术金奖及星火科技金奖。

新闻背景:何为驰名商标?

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