碱性蛋白酶是液体洗涤剂中使用量最大的一类酶制剂,应用于洗涤剂行业的碱性蛋白酶占碱性蛋白酶市场的60% 以上。由于液体洗涤剂中的碱性蛋白酶直接暴露于溶液中,与洗涤剂成分如表面活性剂、洗涤助剂及漂白剂直接接触作用,使得蛋白酶洗涤稳定性下降。以下介绍常用的几种稳定碱性蛋白酶的方法。
添加稳定剂:添加稳定剂是提高液体洗涤剂中碱性蛋白酶稳定性最简单、最常用的方法。加入可逆的蛋白酶抑制剂,如硼酸、硼酸盐以及硼酸的一些衍生物,可以防止碱性蛋白酶的自溶;某些金属离子如Ca2+,能与球蛋白的敏感部位,尤其是肽链上弯曲的部位相结合,增强其活性构象的稳固性,从而提高蛋白酶的稳定性;多元醇类化合物、脂肪醇聚氧乙烯醚(AE)类非离子表面活性剂以及多糖类化合物可以通过与水发生强烈的水合和减少游离水的含量稳定碱性蛋白酶;脂肪醇聚氧乙烯醚(AE)类的非离子表面活性剂对碱性蛋白酶也能起到一定的稳定效果。
分子改造:即基因工程技术,应用于酶工程时又被称为蛋白质工程,指的是对酶蛋白的一级结构氨基酸序列进行修饰的相关工作。已经有多种利用基因工程技术进行稳定性改造的蛋白酶投入到实际应用中,如目前液体洗涤剂中使用的枯草杆菌蛋白酶大多是经过分子改造后性能更加优异的变体。
聚乙二醇修饰:是最常用的用于修饰碱性蛋白酶的高分子。经过活化剂如多醛、聚尿酰氯、琥珀酸 琥珀亚酰胺酯等化合物的活化后,它能够与蛋白酶表面上赖氨酸残基的ε-NH2或N末端的NH2发生反应进行交联。聚乙二醇化修饰对碱性蛋白酶热稳定性的增强可能是抑制了蛋白酶在溶液中的自溶。
多糖修饰:多糖是PEG之外最常用于化学修饰的高分子,常用的多糖修饰的方法为还原烷基化反应与以碳二亚胺为活化剂的交联反应。多糖修饰过程中使用的多糖其结构上具有多个具有活性的羟基,能够与蛋白酶发生多元连接。在蛋白酶表面多元连接的多糖对环境中的失活因素有较好的屏蔽效应,在自然界中有50%的蛋白酶是经过多糖修饰的,这证明了多糖修饰对蛋白酶稳定性提高的有效性。
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