阴离子表面活性剂辛烯基琥珀酸淀粉钠对脂肪酶催化行为的影响

2025/10/17 10:03:54 作者:曼尼希

简介

辛烯基琥珀酸淀粉钠(sodium starch octenyl succinate,辛烯基琥珀酸淀粉钠)是一种具有良好两亲性的阴离子表面活性剂,因具有良好的增稠性、稳定的乳化性、成膜性以及安全性,常作为乳化剂、增稠剂、掩味剂、微胶囊壁材等,被广泛应用于食品、化妆品、造纸、纺织以及制药等行业中,在许多食品生产中常被作为传统稳定剂阿拉伯胶的替代品,与其他表面活性剂相比,辛烯基琥珀酸淀粉钠的食品安全性更高[1]。

 辛烯基琥珀酸淀粉钠的性状

辛烯基琥珀酸淀粉钠的性状

界面行为

辛烯基琥珀酸淀粉钠在去离子水和PBS中的临界胶束浓度(cmc)分别为2 mg/mL和1.55 mg/mL,PBS体系中cmc相较于去离子水体系降低0.45 mg/mL,这是因为PBS同其他电解质一样可以压缩胶束亲水表层的双电层,减弱表面活性剂极性头间的静电排斥作用,有利于胶束的形成[1]。

对脂肪酶活力的浓度依赖

当辛烯基琥珀酸淀粉钠质量浓度为0.5 mg/mL时,脂肪酶Novozym51032相对酶活力达到158.45%,当其质量浓度达到6 mg/mL时,相对酶活力达到最高264.99%,提高了164.99%,之后基本稳定,结果显示辛烯基琥珀酸淀粉钠对于脂肪酶催化的正向诱导最为显著;在远大于cmc的高质量浓度条件下,表面活性剂胶束的状态则可能导致酶蛋白三级结构部分或完全展开,从而对酶活力产生抑制[1]。

对酶动力学参数的影响

辛烯基琥珀酸淀粉钠质量浓度为1 mg/mL时,酶动力学参数米氏常数(Km)最小,为3.46 μmol/L,表明Novozym51032与底物的亲和力最强,此时催化效率因子Kcat/Km最大,为12.85 L/(s·μmol);当质量浓度为6 mg/mL时,Km增大到58.82 μmol/L,而最大初始反应速率(Vmax)增至333.00 μmol/(L·min),催化速率常数(Kcat)达到最大,为399.6 s⁻¹,说明酶的催化效率达到最高[1]。

对酶最适pH的改变

脂肪酶Novozym51032反应体系中添加辛烯基琥珀酸淀粉钠后,当其质量浓度低于4 mg/mL时,酶最适pH值为9.0;而辛烯基琥珀酸淀粉钠质量浓度介于4~8 mg/mL时,酶最适pH值则为8.5,此结果显示酶催化体系中辛烯基琥珀酸淀粉钠的添加改变了酶的最适pH值,使该脂肪酶的耐碱性增强[1]。

对酶紫外光谱的影响

未添加辛烯基琥珀酸淀粉钠时,脂肪酶Novozym51032最大吸收峰在200 nm处,辛烯基琥珀酸淀粉钠质量浓度分别为2、4、6、8 mg/mL时,最大吸收峰分别位于205、210、210、215 nm处,随着辛烯基琥珀酸淀粉钠质量浓度的增大,光谱峰的位置发生红移,说明表面活性剂辛烯基琥珀酸淀粉钠的添加使得脂肪酶分子发色基团周围环境的极性增大,且光谱峰强度随着辛烯基琥珀酸淀粉钠质量浓度的增加先减小后增大,说明辛烯基琥珀酸淀粉钠可以与酶分子形成致密复合物从而影响其紫外光谱强度[1]。

对酶荧光光谱的影响

在280 nm激发波长下,不同质量浓度的辛烯基琥珀酸淀粉钠存在下,脂肪酶Novozym51032的最大发射波长为302 nm,并未发生红移或者蓝移的现象,随着辛烯基琥珀酸淀粉钠质量浓度的增加,Novozym51032的荧光强度逐渐发生猝灭,这可能是由于表面活性剂辛烯基琥珀酸淀粉钠与脂肪酶分子通过静电作用相结合,引起蛋白质三级结构的展开,使色氨酸残基的环境极性增加,荧光强度变弱,进而影响脂肪酶的活性中心位点[1]。

对酶二级结构的影响

脂肪酶Novozym51032酰胺I带的1655 cm⁻¹位置在6 mg/mL 辛烯基琥珀酸淀粉钠作用后发生微小蓝移,通过PeakFit软件处理计算,脂肪酶在未添加辛烯基琥珀酸淀粉钠前其α-螺旋、β-转角和β-折叠相对含量分别为20.4%、30.2%、36%,辛烯基琥珀酸淀粉钠作用后α-螺旋相对含量减少0.2%,β-转角相对含量降低0.7%,β-折叠相对含量增加1.3%,而无规卷曲的含量基本不变,这说明辛烯基琥珀酸淀粉钠的作用引起脂肪酶二级结构发生由α-螺旋、β-转角向β-折叠的转变[1]。

对酶底物特异性的影响

在辛烯基琥珀酸淀粉钠影响下,脂肪酶对底物p-NPP(C16)、p-NPM(C14)表现较高的脂肪酶活性,相对酶活力均高于150%,而对p-NPL(C12)测定时相对酶活力低于150%,表明脂肪酶对短链酯的水解能力有限,辛烯基琥珀酸淀粉钠对酶结构所产生的影响使该脂肪酶对不同长度碳链脂肪酸的水解能力有所不同,对长链脂肪的水解能力较强[1]。

参考文献

[1] 付薇薇,滕超,周明春,等. 阴离子表面活性剂辛烯基琥珀酸淀粉钠对脂肪酶催化行为的影响 [J]. 食品科学, 2025, 46 (11): 139-145.

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