影响酶促反应的因素

Factors affecting reactions catalyzed by enzymes

一、温度

  一般而言,温度越高化学反应越快,但酶是蛋白质,若温度过高会发生变性而失去活性,因而酶促反应一般是随着温度升高反应加快,直至某一温度活性达到最大,超过这一最适温度,由于酶的变性,反应速度会迅速降低。

  大多数酶,在30-40℃范围内显示最高活性。

  热对酶活性的影响对食品很重要,如,绿茶是通过把新鲜茶叶热蒸处理而得,经过热处理,使酚酶、脂氧化酶、抗坏血酸氧化酶等失活,以阻止儿茶酚的氧化来保持绿色。红茶的情况正相反,是利用这些酶进行发酵来制备的。

二、PH

  酶是蛋白质,在极端的酸性或碱性条件下会变性而完全失去活性,大多数酶的最适PH值为4.5-8.0范围内。

三、水分活度

  水能影响食品中酶反应的速度,通常可用降低食品中水分含量的方法来阻滞酶等作用引起的变质。

四、酶浓度

  对大多数酶促反应来说,在适宜的温度、PH值和底物浓度一定的条件下,反应速度至少在初始阶段与酶的浓度成正比。如果反应继续进行,则速度将降低,这主要是因为底物浓度下降及终产物对酶的抑制之故。

五、底物浓度

 酶催化反应可用下式表示:

E + S= ES à  E + P

  式中ESESP分别代表酶、底物、酶底物络合物和产物,可推出下列公式(米氏方程):

V = Vmax[S]/(Km+[S])

式中:V — 测定的反应初速度

      Vmax 最大反应速度

  公式用图表示,则如图(1)所示,由公式及图可得出下列结论:

  1. 当底物浓度增加时,酶反应的速度趋于一个极限值,即Vmax。

  2. V=1/2Vmax时,则1/2=[S]/(Km+[S]),或Km=[S],即米氏常数相当于反应速度为最大速度一半时的底物浓度。

  3. Km是酶和底物亲和力的度量,Km值小表示底物对酶的亲和力大,酶催化反应的速度也大。

  Km是酶学中的一个重要常数,它的倒数1/Km叫做亲和力常数

六、抑制剂

  有些物质能使酶活性中心的化学性质发生改变,导致酶活力下降或丧失,这种现象称为酶的抑制,引起酶抑制的物质叫抑制剂。

 1. 竞争性抑制剂

  某些物质与底物的结构很相似,它们会与酶活性部位结合,造成与基质竞争而起到抑制酶反应的作用。如丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制。当底物浓度增加时,可以减少竞争性抑制剂对酶的抑制作用。因反应产物的结构往往类似于底物,所以它是常见的竞争性抑制剂。

 

 2. 非竞争性抑制剂

  某些物质并不与酶的活性部位结合,而是结合于其它部位,从而引起某些变化,造成抑制。增加底物并不能消除抑制剂的影响,重金属、螯合剂、氧化剂、氰化物及能与SH作用的物质都属于非竞争性抑制剂。

 

  酶抑制剂的种类很多,但由于毒性、对食品风味的影响以及价格等问题,使得抑制剂在食品工业中的实际应用寥寥无几。

七、激活剂

  与抑制相反,把掩蔽酶活性部位的抑制剂以化学法除去,若能使酶还原到原来的性能,则酶被活化。此外还可在酶的其它部分结合活化剂,使酶的立体结构变化而活化。

 

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