豬肝過(guò)氧化氫酶提取條件及應(yīng)用研究

1、*大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文PAGE PAGE 33化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院 生物技術(shù)專業(yè)摘要本文主要討論了以豬肝為原料對(duì)過(guò)氧化氫酶的提取條件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，以及對(duì)過(guò)氧化氫酶在牛奶保鮮方面的研究。根據(jù)豬肝過(guò)氧化氫酶在pH 5.3-8.0有活性，最適pH為7.0，溶于水的特性，采用水浸法提取豬肝過(guò)氧化氫酶，確定最佳提取條件，即：料、水質(zhì)量比為1:5，浸取溫度為25，浸取時(shí)間為8小時(shí)。同時(shí)測(cè)得豬肝過(guò)氧化氫酶Km值為0.029mol/L,并研究了過(guò)氧化氫酶在牛奶保鮮中的作用，發(fā)現(xiàn)過(guò)氧化氫酶能顯著延長(zhǎng)牛奶的保鮮期。關(guān)鍵詞：過(guò)氧化氫酶；豬肝；水浸法，Km值；牛奶保鮮Title: Study on the Condition

2、 of Extraction of Catalase from Pig Liver and its ApplicationAbstract：This article researched the extraction conditions of liver as the raw,and CAT in milk preservation research. The CAT possesses activity in pH 5.38.0 and dissolves to water,its optimum pH is 7.0.According to above properties,the me

3、thod of lixiviating with water to extract CAT from pig liver was used.Frist choose the main factors,namely extraction time ,extraction temperature ,the ratio of pig liver to water,to acquire the most suitable combination conditions of extraction. The optimum extraction conditions of CAT from pig liv

4、er as follows:the ratio of pig liver to water is 1:5,extraction temperature is 25,ectraction time is 8 hours.Meanwhile, we measured the Km of catalase in the pig liver is 0.029mol/L,by studied the effect in milk preservation,we find that the catalase can prolong the preservation period obviously.Key

5、 words ：CAT； Pig liver ；water immersion ；Km；milk preservation 目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc233099334 第一章 緒論 PAGEREF _Toc233099334 h 1 HYPERLINK l _Toc233099335 1.1 什么是過(guò)氧化氫酶 PAGEREF _Toc233099335 h 1 HYPERLINK l _Toc233099336 1.2 過(guò)氧化氫酶的反應(yīng)機(jī)理 PAGEREF _Toc233099336 h 1 HYPERLINK l _Toc233099337 1.

6、3 過(guò)氧化氫酶在動(dòng)植物機(jī)體中的作用 PAGEREF _Toc233099337 h 2 HYPERLINK l _Toc233099338 1.3.1 過(guò)氧化氫酶提高植物的抗逆水平 PAGEREF _Toc233099338 h 2 HYPERLINK l _Toc233099339 1.3.2過(guò)氧化氫酶提高植物光合作用能力 PAGEREF _Toc233099339 h 4 HYPERLINK l _Toc233099340 1.3.3過(guò)氧化氫酶增強(qiáng)植物的防御能力 PAGEREF _Toc233099340 h 5 HYPERLINK l _Toc233099341 1.3.4過(guò)氧化氫酶延緩

7、植物衰老 PAGEREF _Toc233099341 h 5 HYPERLINK l _Toc233099342 1.3.5過(guò)氧化氫酶誘導(dǎo)植物細(xì)胞的全能性 PAGEREF _Toc233099342 h 5 HYPERLINK l _Toc233099343 1.3.6過(guò)氧化氫酶在控制植物細(xì)胞氧化還原平衡中的作用 PAGEREF _Toc233099343 h 5 HYPERLINK l _Toc233099344 1.4 過(guò)氧化氫酶的來(lái)源 PAGEREF _Toc233099344 h 6 HYPERLINK l _Toc233099345 1.4.1 最新動(dòng)態(tài)從細(xì)菌發(fā)酵中得到過(guò)氧化氫酶 P

8、AGEREF _Toc233099345 h 6 HYPERLINK l _Toc233099346 1.5 過(guò)氧化氫酶的測(cè)定 PAGEREF _Toc233099346 h 7 HYPERLINK l _Toc233099347 1.6過(guò)氧化氫酶的用途 PAGEREF _Toc233099347 h 8 HYPERLINK l _Toc233099348 1.7過(guò)氧化氫的害處及其控制 PAGEREF _Toc233099348 h 8 HYPERLINK l _Toc233099349 1.8過(guò)氧化氫酶活性的研究 PAGEREF _Toc233099349 h 8 HYPERLINK l _

9、Toc233099350 1.8.1 不同植物過(guò)氧化氫酶的活性 PAGEREF _Toc233099350 h 9 HYPERLINK l _Toc233099351 1.8.2 不同動(dòng)物器官過(guò)氧化氫酶活性 PAGEREF _Toc233099351 h 9 HYPERLINK l _Toc233099352 1.9過(guò)氧化氫酶在棉針織物漂染工藝中的應(yīng)用研究 PAGEREF _Toc233099352 h 9 HYPERLINK l _Toc233099353 1.9.1 影響過(guò)氧化氫酶除去織物中過(guò)氧化氫的因素 PAGEREF _Toc233099353 h 12 HYPERLINK l _To

10、c233099354 1.10 過(guò)氧化氫酶作為食品添加劑在牛奶保鮮方面的研究 PAGEREF _Toc233099354 h 13 HYPERLINK l _Toc233099355 1.11過(guò)氧化氫研究的最新進(jìn)展和應(yīng)用前景 PAGEREF _Toc233099355 h 14 HYPERLINK l _Toc233099356 1.12關(guān)于過(guò)氧化氫酶的Km值 PAGEREF _Toc233099356 h 15 HYPERLINK l _Toc233099357 第二章 實(shí)驗(yàn)部分 PAGEREF _Toc233099357 h 18 HYPERLINK l _Toc233099358 2.1

11、 豬肝過(guò)氧化氫酶浸取條件的研究 PAGEREF _Toc233099358 h 18 HYPERLINK l _Toc233099359 2.1.1 材料，藥品與實(shí)驗(yàn)器材 PAGEREF _Toc233099359 h 18 HYPERLINK l _Toc233099360 2.1.2 浸取時(shí)間的選擇 PAGEREF _Toc233099360 h 19 HYPERLINK l _Toc233099361 2.1.3 浸取溫度的選擇 PAGEREF _Toc233099361 h 19 HYPERLINK l _Toc233099362 2.1.4 料、水質(zhì)量比的選擇 PAGEREF _To

12、c233099362 h 20 HYPERLINK l _Toc233099363 2.1.5 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc233099363 h 20 HYPERLINK l _Toc233099364 2.2 豬肝過(guò)氧化氫酶Km值的測(cè)定 PAGEREF _Toc233099364 h 21 HYPERLINK l _Toc233099365 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原理 PAGEREF _Toc233099365 h 21 HYPERLINK l _Toc233099366 2.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑 PAGEREF _Toc233099366 h 21 HYPERLINK l _Toc233

13、099367 2.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟 PAGEREF _Toc233099367 h 22 HYPERLINK l _Toc233099368 2.3 過(guò)氧化氫酶在牛奶保鮮中的應(yīng)用 PAGEREF _Toc233099368 h 22 HYPERLINK l _Toc233099369 2.3.1研究材料與方法 PAGEREF _Toc233099369 h 22 HYPERLINK l _Toc233099370 2.3.2檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn) PAGEREF _Toc233099370 h 23 HYPERLINK l _Toc233099371 第三章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 PAGEREF _Toc2330

14、99371 h 24 HYPERLINK l _Toc233099372 3.1 豬肝過(guò)氧化氫酶浸取條件單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 PAGEREF _Toc233099372 h 24 HYPERLINK l _Toc233099373 3.1.1 浸取時(shí)間對(duì)豬肝過(guò)氧化氫酶浸出酶活的影響 PAGEREF _Toc233099373 h 24 HYPERLINK l _Toc233099374 3.1.2 浸取溫度對(duì)過(guò)氧化氫酶浸出酶活的影響 PAGEREF _Toc233099374 h 25 HYPERLINK l _Toc233099375 3.1.3 料、水質(zhì)量比對(duì)過(guò)氧化氫酶浸出酶活的影響 PA

15、GEREF _Toc233099375 h 25 HYPERLINK l _Toc233099376 3.1.4 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及最終浸取條件的確定 PAGEREF _Toc233099376 h 26 HYPERLINK l _Toc233099377 3.1.5 關(guān)于豬肝過(guò)氧化氫酶浸取條件的討論 PAGEREF _Toc233099377 h 27 HYPERLINK l _Toc233099378 3.2 豬肝過(guò)氧化氫酶Km值計(jì)算 PAGEREF _Toc233099378 h 27 HYPERLINK l _Toc233099379 3.3 過(guò)氧化氫酶在牛奶保鮮應(yīng)用中的結(jié)果與討論 P

16、AGEREF _Toc233099379 h 28 HYPERLINK l _Toc233099380 第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 PAGEREF _Toc233099380 h 30 HYPERLINK l _Toc233099381 致謝 PAGEREF _Toc233099381 h 31 HYPERLINK l _Toc233099382 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc233099382 h 32第一章 緒論1.1 什么是過(guò)氧化氫酶過(guò)氧化氫酶（CAT）是一種酶類清除劑，又稱為觸酶，是以鐵卟啉為輔基的結(jié)合酶。過(guò)氧化氫酶是一個(gè)同源四聚體，每一個(gè)亞基含有超過(guò)500個(gè)氨基酸殘基；并且每個(gè)亞基的活性位

17、點(diǎn)都含有一個(gè)卟啉血紅素基團(tuán)，用于催化過(guò)氧化氫的反應(yīng)。過(guò)氧化氫酶的最適pH接近7，最適溫度則因物種而異。它可促使H2O2分解為分子氧和水，清除體內(nèi)的過(guò)氧化氫，從而使細(xì)胞免于遭受H2O2的毒害，是生物防御體系的關(guān)鍵酶之一。其催發(fā)反應(yīng)式如下：2H2O2 2H2O + O2一個(gè)過(guò)氧化氫酶分子可以每秒鐘將數(shù)百萬(wàn)個(gè)過(guò)氧化氫分子轉(zhuǎn)化為水和氧氣。CAT作用于過(guò)氧化氫的機(jī)理實(shí)質(zhì)上是H2O2的歧化，必須有兩個(gè)H2O2先后與CAT相遇且碰撞在活性中心上，才能發(fā)生反應(yīng)。H2O2濃度越高，分解速度越快。1.2 過(guò)氧化氫酶的反應(yīng)機(jī)理雖然過(guò)氧化氫酶完整的催化機(jī)制還沒有完全被了解，但其催化過(guò)程被認(rèn)為分為兩步：H2O2 + F

18、e(III)-E H2O + O=Fe(IV)-E(.+) H2O2 + O=Fe(IV)-E(.+) H2O + Fe(III)-E + O2其中，“Fe()-E”表示結(jié)合在酶上的血紅素基團(tuán)（E）的中心鐵原子(Fe)。Fe(IV)-E(.+)為Fe(V)-E的一種共振形式，即鐵原子并沒有完全氧化到+V價(jià)，而是從血紅素上接受了一些“支持電子”。因而，反應(yīng)式中的血紅素也就表示為自由基陽(yáng)離子(.+).過(guò)氧化氫進(jìn)入活性位點(diǎn)并與酶147位上的天冬酰胺殘基（Asn147）和74位上的組氨酸殘基（His74）相互作用，使得一個(gè)質(zhì)子在氧原子間互相傳遞。自由的氧原子配位結(jié)合，生成水分子和Fe(IV)=O。Fe

19、(IV)=O與第二個(gè)過(guò)氧化氫分子反應(yīng)重新形成Fe(III)-E，并生成水分子和氧氣?；钚灾行蔫F原子的反應(yīng)活性可能由于357位上酪氨酸殘基（Tyr357）的苯酚基側(cè)鏈的存在（幫助Fe(III)氧化為Fe(IV)）而得以提高。反應(yīng)的效率可能是通過(guò)His74和Asn147與反應(yīng)中間體作用而得以提高。該反應(yīng)的速率通?？梢酝ㄟ^(guò)米氏方程來(lái)確定。過(guò)氧化氫酶也能夠氧化其他一些細(xì)胞毒性物質(zhì)，如甲醛、甲酸、苯酚和乙醇等。任何重金屬離子，（如硫酸銅中的銅離子）可以作為過(guò)氧化氫酶的非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。另外，劇毒性的氰化物是過(guò)氧化氫的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，可以緊密地結(jié)合到酶中的血紅素上，阻止酶的催化反應(yīng)。1.3 過(guò)氧化氫酶在動(dòng)植物

20、機(jī)體中的作用過(guò)氧化氫是一種代謝過(guò)程中產(chǎn)生的廢物，它能夠?qū)C(jī)體產(chǎn)生損害。為了避免這種損害，過(guò)氧化氫必須快速地被轉(zhuǎn)化為其他無(wú)害或毒性較小的物質(zhì)。正如前面所說(shuō)，過(guò)氧化氫酶就是常常被細(xì)胞用來(lái)催化過(guò)氧化氫分解的工具，從而不使機(jī)體發(fā)生H2O2中毒。但是過(guò)氧化氫酶真正的生物學(xué)重要性并不是如此簡(jiǎn)單：研究者發(fā)現(xiàn)基因工程改造后的過(guò)氧化氫酶缺失的小鼠依然為正常表現(xiàn)型，這就表明過(guò)氧化氫酶只是在一些特定條件下才對(duì)動(dòng)物是必不可少的。一些人群體內(nèi)的過(guò)氧化氫酶水平非常低，但也不顯示出明顯的病理反應(yīng)，這很有可能是因?yàn)檎２溉閯?dòng)物細(xì)胞內(nèi)主要的過(guò)氧化氫清除劑是過(guò)氧化物還原酶（peroxiredoxin），而不是過(guò)氧化氫酶。過(guò)氧化氫

21、酶通常定位于一種被稱為過(guò)氧化物酶體的細(xì)胞器中。植物細(xì)胞中的過(guò)氧化物酶體參與了光呼吸和共生性氮固定，但細(xì)胞被病原體感染時(shí)，過(guò)氧化氫可以被用作一種有效的抗微生物試劑，部分病原體，如結(jié)核桿菌，嗜肺軍團(tuán)菌和空腸彎曲菌，能夠產(chǎn)生過(guò)氧化氫以降解過(guò)氧化氫，使得他們能在宿主體內(nèi)存活。與過(guò)氧化氫酶相關(guān)的疾病有由過(guò)氧化氫酶功能缺陷所造成的過(guò)氧化物酶體異常（peroxisomal disorder）和過(guò)氧化物酶缺乏癥（acatalasia）。在投彈手甲蟲中，過(guò)氧化氫酶具有獨(dú)特用途。這種甲蟲具有兩套分開儲(chǔ)存于腺體中的化學(xué)物，大的腺體中儲(chǔ)存者對(duì)苯二酚和過(guò)氧化氫，而小腺體中儲(chǔ)存著過(guò)氧化氫酶和辣根過(guò)氧化物酶，當(dāng)甲蟲將兩個(gè)腺

22、體中的化學(xué)物質(zhì)混合在一起時(shí)，就會(huì)釋放出氧氣，而氧氣既可以氧化對(duì)苯二酚又可以作為助推劑。近年來(lái)，過(guò)氧化氫酶在植物體內(nèi)的生理功能方面的研究取得了很多的進(jìn)展，其主要有提高植物的抗逆水平、提高植物光合作用的能力、強(qiáng)植物的防御能力、延緩衰老、誘導(dǎo)細(xì)胞的全能性、在控制植物細(xì)胞氧化還原平衡中起重要作用1。1.3.1 過(guò)氧化氫酶提高植物的抗逆水平1） 抗干旱。Bailly等研究表明,干燥誘導(dǎo)使向日葵種子中過(guò)氧化氫酶活性增加,H2O2和脂質(zhì)過(guò)氧化水平降低,說(shuō)明過(guò)氧化氫酶保護(hù)種子免受脫水過(guò)程中產(chǎn)生的氧化損傷,也暗示H2O2可能在脫水信號(hào)傳導(dǎo)中起作用,調(diào)節(jié)過(guò)氧化氫酶基因的表達(dá)；耐旱的干種子具有高的過(guò)氧化氫酶活性也說(shuō)

23、明其在耐旱中的作用。玉米等植物的過(guò)氧化氫酶活性在干旱條件下增加,但在恢復(fù)正常生長(zhǎng)條件時(shí),過(guò)氧化氫酶活性轉(zhuǎn)為正常水平。轉(zhuǎn)大腸桿菌過(guò)氧化氫酶基因的煙草,能抗除草劑百草枯,提高了在強(qiáng)光下的耐旱性及抗氧化脅迫的水平。研究還發(fā)現(xiàn),用適量ABA(10100mmol/ L)處理玉米苗促進(jìn)H2O2的產(chǎn)生并明顯提高SOD、CAT和APX等抗氧化酶的活性,增強(qiáng)對(duì)干旱等氧化脅迫的抵抗能力。2）增強(qiáng)耐鹽能力。鹽脅迫誘導(dǎo)過(guò)氧化氫酶活性的增加。Liang等研究鹽敏感型和耐鹽型大麥發(fā)現(xiàn),用鹽處理2d,顯著刺激其根內(nèi)SOD、POD和CATs活性的增加,但4d后則下降,若添加硅,則明顯提高過(guò)氧化氫酶等抗氧化酶的活性,增強(qiáng)耐鹽性

24、。用不同濃度的NaCl處理鹽敏感和耐鹽棉花,隨著濃度的提高耐鹽品種活性逐漸減低,而100 mmol/ L NaCl則使鹽敏感品種CATs活性提高,說(shuō)明耐鹽品種本身具有較高的活性。反義表達(dá)過(guò)氧化氫酶的轉(zhuǎn)基因煙草對(duì)鹽脅迫更加敏感；鹽脅迫下大麥等植物體內(nèi)過(guò)氧化氫酶的活性明顯增加,耐鹽番茄(Lycopersicon pennellii)根部線粒體和過(guò)氧化物酶體H2O2和脂質(zhì)過(guò)氧化水平低,而抗氧化酶活性如SOD、APX和CAT活性高。這些結(jié)果表明,植物高的抗鹽能力與高水平的抗氧化酶密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn),一定濃度的氨基乙酰丙酸(52aminolevulinic acid2ALA)、2氨基丁酸(Gamma2a

25、minobutyric acid)和外源GB (Glycinebetaine)能提高植物體內(nèi)APXs和CATs的活性,增強(qiáng)對(duì)鹽誘發(fā)的氧化脅迫的耐性過(guò)氧化氫酶。3）減輕重金屬毒害。重金屬抑制植物對(duì)P、K、S、Ca、Zn、Mm等營(yíng)養(yǎng)元素的吸收,破壞細(xì)胞的正常代謝,導(dǎo)致過(guò)氧化損傷。研究表明,用一定濃度的Cd2+處理豌豆等植物引起H2O2的產(chǎn)生,過(guò)氧化氫酶活性有不同程度的增加；Cd2+超量積累植物Thlaspi caerulescens根內(nèi)有高的活性,該植物的生長(zhǎng)甚至不受Cd2+的影響,說(shuō)明高的過(guò)氧化氫酶活性水平與減輕Cd2+毒害有關(guān)。用不同濃度的Pb2+處理小麥等植物幼苗,其CATs和SODs活性都

26、有所提高； Pb2+還誘導(dǎo)Pb2+積累植物幼苗過(guò)氧化氫酶活性增加2。鑭(Lanthanum La3)能提高過(guò)氧化氫酶的活性,減輕Pb2的毒害。這些研究表明,過(guò)氧化氫酶在抵抗重金屬引起的氧化脅迫中可能發(fā)揮重要作用。4）提高對(duì)溫度脅迫的抗性。研究表明,高的過(guò)氧化氫酶活性與高水平的耐冷性密切相關(guān)。過(guò)氧化氫酶是在熱激誘導(dǎo)的耐冷性中起主要作用的抗氧化酶。Rainwater等發(fā)現(xiàn),熱脅迫導(dǎo)致番茄產(chǎn)量降低,耐熱品種比熱敏感品種降低少,在所有品種中過(guò)氧化氫酶活性都明顯增加。馬鈴薯在低溫貯藏期間前6周過(guò)氧化氫酶活性下降,而6周后直到15周則提高,說(shuō)明過(guò)氧化氫酶活性的變化與低溫持續(xù)時(shí)間有關(guān)。研究還發(fā)現(xiàn)，乙烯、AB

27、A、ACC和GB等能誘導(dǎo)CATs和PAL活性的提高,增強(qiáng)植物對(duì)溫度脅迫的抗性。5）抗除草劑。有證據(jù)表明,過(guò)氧化氫酶能提高植物對(duì)除草劑的抗性。反義表達(dá)CAT的轉(zhuǎn)基因煙草對(duì)百草枯(Methyl violo2gen)更加敏感；百草枯明顯誘導(dǎo)水稻等過(guò)氧化氫酶的活性增加；耐除草劑大豆(Rehmannia glutinosa)過(guò)氧化氫酶活性比除草劑敏感大豆高12倍。適量的SA(Salicylic acid)預(yù)處理可增加大麥過(guò)氧化氫酶等抗氧化酶的活性,提高對(duì)除草劑的抗性。6）減輕DNA損傷。研究發(fā)現(xiàn),反義表達(dá)CAT1的轉(zhuǎn)基因煙草根內(nèi)過(guò)氧化氫酶活性比對(duì)照降低了60%,用前誘變劑苯二胺處理根時(shí),誘發(fā)高水平的DN

28、A損傷,說(shuō)明CAT能減少DNA損傷。H2O2誘導(dǎo)的DNA損傷還與細(xì)胞的發(fā)育時(shí)期有關(guān),在相同的H2O2水平條件下,培養(yǎng)2d的煙草細(xì)胞比培養(yǎng)12d的細(xì)胞更敏感,其過(guò)氧化氫酶活性明顯提高。7）保護(hù)植物減輕輻射損傷。Zaka等研究顯示,Gamma輻射引起過(guò)氧化氫酶等抗氧化酶活性的增加；反義表達(dá)CAT的轉(zhuǎn)基因煙草和擬南芥對(duì)臭氧更敏感,并誘導(dǎo)細(xì)胞死亡；紫外光誘導(dǎo)玉米CAT1、和CAT3的表達(dá),表明過(guò)氧化氫酶與保護(hù)植物減輕輻射損傷有關(guān)。1.3.2過(guò)氧化氫酶提高植物光合作用能力在強(qiáng)光等逆境條件下,植物進(jìn)行光呼吸,降低光合效率。過(guò)氧化氫酶減少光呼吸產(chǎn)生的H2O2,提高光合效率。過(guò)氧化氫酶還能抑制ABA等引起的氣

29、孔關(guān)閉,有利于CO2進(jìn)入植物體,促進(jìn)光合作用。反義表達(dá)CAT導(dǎo)致H2O2在光呼吸條件下過(guò)量積累,降低了植物的光合水平并誘發(fā)葉脈處的柵欄組織細(xì)胞主動(dòng)死亡,說(shuō)明了過(guò)氧化氫酶在植物光合作用中的重要性。在干旱脅迫條件下,2倍的CO2明顯增加CAT、SOD CAT的活性,抑制氣孔關(guān)閉,促進(jìn)光合作用。研究表明,植物在脅迫條件下產(chǎn)生ABA,ABA誘導(dǎo)H2O2積累,進(jìn)而觸發(fā)保衛(wèi)細(xì)胞質(zhì)膜上內(nèi)流K+通道的關(guān)閉,從而引起氣孔關(guān)閉,過(guò)氧化氫酶分解過(guò)多的H2O2,促進(jìn)K+通道的開放,抑制氣孔關(guān)閉,因而提高光合效率。轉(zhuǎn)大腸桿菌CAT基因的煙草在干旱條件下,能耐受高光強(qiáng),光合作用水平提高,而在相同條件下對(duì)照煙草光合作用受到

30、嚴(yán)重傷害。反義表達(dá)CAT的轉(zhuǎn)基因煙草增強(qiáng)了對(duì)光的敏感性,過(guò)氧化氫酶在中等光強(qiáng)下150200mmol/ (m2s),葉片即產(chǎn)生壞死斑,其光合能力明顯受到抑制,而呼吸速率增大,說(shuō)明過(guò)氧化氫酶是植物光合作用特別是逆境條件下保持較高光合效率不可缺少的抗氧化酶。1.3.3過(guò)氧化氫酶增強(qiáng)植物的防御能力過(guò)氧化氫酶在植物防御中有重要作用。轉(zhuǎn)基因煙草反義表達(dá)CAT過(guò)氧化氫酶,降低了清除活性氧介質(zhì)的能力,導(dǎo)致H2O2等過(guò)量積累,增加了對(duì)病原侵染的敏感性并觸發(fā)細(xì)胞程序性死亡,而抗TMV(Tobacco mosaic virus)侵染的煙草其CAT的轉(zhuǎn)錄受到H2O2的抑制,表明H2O2能調(diào)節(jié)CAT的表達(dá)。過(guò)量表達(dá)酵母

31、CAT1的煙草,抗病毒侵染能力提高,產(chǎn)生的壞死斑比未轉(zhuǎn)基因植物小,但其作用是局部的,沒有達(dá)到整株抗病性提高的水平；轉(zhuǎn)煙草II型CAT基因的馬鈴薯,激活了轉(zhuǎn)基因植物體內(nèi)同源基因的表達(dá),也增強(qiáng)了抗病能力。1.3.4過(guò)氧化氫酶延緩植物衰老Goel等研究發(fā)現(xiàn),人為促進(jìn)棉花(Gossypiumhirsutum L)種子老化,降低了過(guò)氧化氫酶等抗氧化酶的活性,增加了MDA(Malon dialdehyde)和過(guò)氧化物的積累,說(shuō)明種子的衰老與抗氧化水平的降低密切相關(guān)。黑莓果實(shí)成熟過(guò)程中也有同樣的變化,對(duì)辣椒貯存期抗氧化酶變化的研究也得到類似的結(jié)果。從木薯克隆的CAT1過(guò)氧化氫酶對(duì)延緩其收割后的生理退化有重要

32、作用。Dat等也發(fā)現(xiàn),反義表達(dá)CAT的轉(zhuǎn)基因煙草,由于過(guò)氧化氫酶活性的降低,導(dǎo)致H2O2過(guò)氧化氫酶過(guò)量積累而失去平衡,從而觸發(fā)細(xì)胞主動(dòng)死亡。這些研究顯示,高活性的過(guò)氧化氫酶對(duì)延緩衰老起重要作用。1.3.5過(guò)氧化氫酶誘導(dǎo)植物細(xì)胞的全能性Siminis等用煙草和葡萄藤(Vitisvinifera L)進(jìn)行原生質(zhì)體(Protoplasts)培養(yǎng)發(fā)現(xiàn),分裂的原生質(zhì)體誘導(dǎo)過(guò)氧化物的產(chǎn)生,過(guò)氧化氫酶活性明顯增加,而未分裂原生質(zhì)體則沒有明顯變化,表明過(guò)氧化氫酶活性在分裂原生質(zhì)體專一性的增加可能與誘導(dǎo)細(xì)胞的全能性有關(guān)。用煙草原生質(zhì)體培養(yǎng),研究過(guò)氧化物濃度對(duì)細(xì)胞再生的影響,也發(fā)現(xiàn)過(guò)氧化氫酶與細(xì)胞壁的形成和細(xì)胞分

33、裂有關(guān)。大麥缺乏過(guò)氧化氫酶活性的突變體細(xì)胞分裂水平降低,葉片產(chǎn)生壞死斑,后代存活率低,產(chǎn)量也低。鑭能提高過(guò)氧化氫酶的活性,促進(jìn)LoquatPlant-let分化苗根的生長(zhǎng)。有證據(jù)表明,血紅蛋白也能明顯提高棉花培養(yǎng)細(xì)胞中過(guò)氧化氫酶的活性,刺激細(xì)胞生長(zhǎng)。1.3.6過(guò)氧化氫酶在控制植物細(xì)胞氧化還原平衡中的作用氧化還原平衡是細(xì)胞功能的關(guān)鍵決定因子,任何重要的不平衡都會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p傷或細(xì)胞死亡。細(xì)胞的氧化還原平衡與ROS(Reactiveoxygen species)的積累水平有關(guān),現(xiàn)在已經(jīng)清楚的認(rèn)識(shí)到ROS如H2O2等具有雙重作用。低濃度下作為重要的信號(hào)分子,H2O2通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)一系列保護(hù)和防御基因來(lái)

34、保護(hù)植物；高濃度下則產(chǎn)生危害,H2O2使酶的巰基氧化而失活,破壞光合作用等代謝過(guò)程,而且過(guò)量的H2O2還通過(guò)Fenton反應(yīng)產(chǎn)生毒性更強(qiáng)的OH,由于植物體內(nèi)沒有清除OH的酶,因此過(guò)多的OH會(huì)引起細(xì)胞過(guò)氧化,最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。所以,ROS的水平必須嚴(yán)格控制。研究發(fā)現(xiàn),過(guò)氧化氫酶在控制ROS的水平和植物細(xì)胞的氧化還原平衡中起關(guān)鍵作用。過(guò)氧化氫酶活性低導(dǎo)致ROS增加,GSH(Glutathione)庫(kù)氧化,抗壞血酸減少,使植物不能產(chǎn)生足夠的還原力,不能持續(xù)進(jìn)行抗壞血酸谷胱甘肽再循環(huán),破壞細(xì)胞內(nèi)的氧化還原平衡；過(guò)氧化氫酶活性低的植物對(duì)鹽和除草劑等環(huán)境脅迫特別敏感,離子滲漏、膜脂過(guò)氧化加重,光合色素破壞

35、,導(dǎo)致光合活性和PSII效率降低。過(guò)氧化氫酶活性低的轉(zhuǎn)基因擬南芥對(duì)臭氧和光呼吸產(chǎn)生的H2O2敏感,誘導(dǎo)細(xì)胞死亡。研究還表明,高水平的過(guò)氧化氫酶活性是植物抗氧化脅迫必需的。轉(zhuǎn)基因煙草在葉綠體內(nèi)表達(dá)大腸桿菌CAT增強(qiáng)了對(duì)光、干旱和除草劑等誘導(dǎo)的氧化脅迫的抗性。同樣,轉(zhuǎn)玉米CAT2的煙草對(duì)除草劑引起的傷害減輕。1.4 過(guò)氧化氫酶的來(lái)源過(guò)氧化氫酶存在于所有已知的動(dòng)物的各個(gè)組織中，特別是在哺乳動(dòng)物的肝與紅細(xì)胞中以高濃度存在。過(guò)氧化氫酶也普遍存在于植物中，但不包括真菌，雖然有些真菌被發(fā)現(xiàn)在低pH值和溫暖的環(huán)境下能夠產(chǎn)生該酶。絕大多數(shù)需氧微生物都含有過(guò)氧化氫酶，例外部分厭氧微生物，如Methanosarci

36、na barKeri也含有過(guò)氧化氫酶。但是國(guó)內(nèi)外多從動(dòng)物的肝臟中提取，也有從動(dòng)物血液、貽貝和人的胎盤中提取的3456。溶壁微球菌，黑曲霉等也產(chǎn)生過(guò)氧化氫酶。目前市售的過(guò)氧化氫酶的來(lái)源有3個(gè)：通過(guò)牛肝，豬肝提取純化而得，由變種黑曲霉在通風(fēng)攪拌等控制下培養(yǎng)而得，由枯草桿菌等細(xì)菌經(jīng)深層發(fā)酵提取精致而得78。1.4.1 最新動(dòng)態(tài)從細(xì)菌發(fā)酵中得到過(guò)氧化氫酶過(guò)氧化氫酶廣泛用于生物，醫(yī)藥，臨床醫(yī)學(xué)和食品領(lǐng)域中的某些成分測(cè)定以及紡織，制漿和造紙工業(yè)，其需求量是十分巨大的。以往商品化的過(guò)氧化氫酶主要來(lái)源于牛肝，微球菌和黑曲霉。但是近年來(lái)，由于人類環(huán)保意識(shí)和能源意識(shí)的增強(qiáng)，對(duì)嗜熱菌，嗜堿菌，或嗜熱嗜堿菌生產(chǎn)有特殊

37、性質(zhì)的CAT稱為過(guò)氧化氫酶研究的新熱點(diǎn)，包括極端微生物的篩選，基因工程菌的構(gòu)建以及酶學(xué)性質(zhì)的研究。2007年，江南大學(xué)科學(xué)家華兆哲等探究了用枯草桿菌Bacillus sp F26發(fā)酵產(chǎn)生過(guò)氧化氫酶的條件。確定了Bacillus sp F26產(chǎn)生過(guò)氧化氫酶最佳發(fā)酵培養(yǎng)基組成為：15g/L牛肉膏，10g/L玉米漿，5g/L酵母膏，1g/L磷酸二氫鉀，0.2g/L氯化鎂，50g/L氯化鈉，10g/L碳酸鈉。適宜環(huán)境條件為：初始pH 9.0，裝液量50mL(250mL的搖瓶)，溫度37。在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)后期（16h）添加2mmol/L H2O2對(duì)CAT的誘導(dǎo)效果最好。以指數(shù)速率方式流加H2O2可降低H2O2

38、對(duì)菌體的毒害作用，與分批發(fā)酵和恒速流加相比分別將酶活提高了92.8%和20.7%，證明了它是一種比較好的發(fā)酵產(chǎn)CAT的誘導(dǎo)方式。1.5 過(guò)氧化氫酶的測(cè)定雷厚成等(1994)研究了過(guò)氧化氫酶活性的化學(xué)發(fā)光法測(cè)定。根據(jù)平均發(fā)光強(qiáng)度, 從過(guò)氧化氫濃度與化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度關(guān)系曲線上查找余留的過(guò)氧化氫濃度。應(yīng)用本法與傳統(tǒng)的光度法, 同時(shí)對(duì)市售的5個(gè)抗氧化、防衰老的保健產(chǎn)品進(jìn)行了測(cè)定徐鏡波等測(cè)定過(guò)氧化氫酶活性的原理是動(dòng)植物和微生物細(xì)胞內(nèi)的過(guò)氧化氫酶可催化過(guò)氧化氫分解為水和分子氧, 加入一定量的H2O2, 用碘量法測(cè)定未被催化分解的H2O2, 根據(jù)被催化分解的H2O2量, 可計(jì)算過(guò)氧化氫酶的活性。實(shí)驗(yàn)材料為魚。彭

39、志英等(1995)采用紫外速率直接法測(cè)定過(guò)氧化氫酶活性, 這種方法是利用CAT分解H2O2生成H2O和O2這一反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 人全血溶血液正常范圍為168.8320.2K/L, 包括在測(cè)定范圍內(nèi)。陳大義等(2000)研究用催化分光光度法快速測(cè)定血清過(guò)氧化氫酶活性。他們利用過(guò)氧化氫酶催化分解底物過(guò)氧化氫, 剩余的過(guò)氧化氫與鉬酸銨、碘化鉀反應(yīng)生成單質(zhì)碘, 后者與淀粉反應(yīng)生成藍(lán)色, 其藍(lán)色深淺與酶的活性成反比。此方法靈敏度高, 穩(wěn)定性較好, 簡(jiǎn)單快速, 適用于血清過(guò)氧化氫酶活性的測(cè)定。周強(qiáng)、曹春艷(2001)研究了血清過(guò)氧化氫酶的比色測(cè)定。根據(jù)酶促反應(yīng)后剩余的過(guò)氧化氫與鉬酸銨形成穩(wěn)定的黃色復(fù)合

40、物, 其顏色的深淺與酶活性成反比, 進(jìn)行比色測(cè)定。在過(guò)氧化氫酶的修飾研究方面, 王玉潔等以乙基纖維素為膜材, 用干燥法將過(guò)氧化氫酶微膠囊化。周祖新(1998)通過(guò)更換烷基化試劑, 即用三乙基氧鎓四氟化硼代替硫酸二甲酯, 使固定化過(guò)氧化氫酶的性能有了很大改善。胡楊等(2001)采用聚陽(yáng)離子復(fù)合物用于過(guò)氧化氫酶與酵母細(xì)胞的共固定化, 可防止使用過(guò)程中酶的滲漏, 改善了供氧效果和酵母的增殖。姜招峰等(2001)用Cu()對(duì)過(guò)氧化氫酶進(jìn)行修飾,制備了Cu()絡(luò)合的CAT, 稱為Cu()CAT, Cu()CAT除了具有CAT的活性外, 還有SOD樣活性, 它可以抵抗O2的氧化損傷作用16。1.6過(guò)氧化氫

41、酶的用途現(xiàn)過(guò)氧化氫酶主要應(yīng)用與紡織印染也當(dāng)中，也有應(yīng)用于食品加工業(yè)中。以往紡織印染業(yè)中在棉針織物癢漂洗染色工藝中，主要使用傳統(tǒng)的高溫水洗工藝去除殘留的雙氧水。這樣不僅成本高，生產(chǎn)效率低，而且對(duì)環(huán)境的污染非常嚴(yán)重。而近些年用到的過(guò)氧化氫酶生物除氧的方法，就很好的解決了這些問題，它具有節(jié)省水、點(diǎn)、時(shí)間、人力等特點(diǎn)。同時(shí)作為一種生物催化劑，它對(duì)環(huán)境的污染也比傳統(tǒng)工藝要小得多。在食品行業(yè)中，過(guò)氧化氫酶主要是作為一種食品添加劑來(lái)使用的，其作用就是用來(lái)消除食品由紫外線照射后產(chǎn)生的過(guò)氧化氫和作為抗氧化劑。另外在一些食品的后期處理中，可以用過(guò)氧化氫酶來(lái)去除殘留的過(guò)氧化氫，使其消除異味。在一些文獻(xiàn)中還提到，由于

42、過(guò)氧化氫酶普遍存在于微生物體內(nèi)，因此可以應(yīng)用于生態(tài)毒理及生態(tài)化學(xué)領(lǐng)域。1.7過(guò)氧化氫的害處及其控制盡管過(guò)氧化氫酶在生活生產(chǎn)中有很多的用處,單是其在某些方面同樣有危害,如在脫墨過(guò)程中,過(guò)氧化氫酶即是一種有害物質(zhì),需要除去10。這主要表現(xiàn)在，在廢紙脫墨系統(tǒng)中，過(guò)氧化氫酶對(duì)過(guò)氧化氫效率的發(fā)揮非常不利，由于該物質(zhì)能迅速消耗掉大量的過(guò)氧化氫，使得堿性飯黃現(xiàn)象得不到控制，從而引起廢紙漿白度降低和脫墨化學(xué)品成本上升等一系列問題的出現(xiàn)。主要控制方法有加大過(guò)氧化氫用量，勤清洗系統(tǒng)中易形成沉積物的死角，合理利用系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)白水，選擇合適的殺菌劑等。這些方法在一定程度上能有控制過(guò)氧化氫酶的活性。1.8過(guò)氧化氫酶活性

43、的研究過(guò)氧化氫廣泛的存在于動(dòng)植物體內(nèi)，但是其活性卻不盡相同。本部分主要探究不同植物體內(nèi)過(guò)氧化氫酶的活性和動(dòng)物體內(nèi)不同器官內(nèi)的過(guò)氧化氫酶活性8。1.8.1 不同植物過(guò)氧化氫酶的活性表1.不同植物過(guò)氧化氫酶的活性序號(hào)材料名稱3mL 30 H2O2反應(yīng)現(xiàn)象反應(yīng)速度產(chǎn)生氣泡多少1元蔥肉質(zhì)鱗葉3mL 30 H2O2較快較多2馬鈴薯塊莖3mL 30 H2O2迅速大量3胡蘿卜直根3mL 30 H2O2快多4蘋果果實(shí)3mL 30 H2O2慢不多5白菜葉柄3mL 30 H2O2較快較多6空白3mL 30 H2O2緩慢少量通過(guò)觀察上述實(shí)驗(yàn)反應(yīng)得出結(jié)論：不同植物催化過(guò)氧化氫速度不同，其過(guò)氧化氫酶催化效率依次是馬鈴薯

44、，胡蘿卜，元蔥，白菜，蘋果。1.8.2 不同動(dòng)物器官過(guò)氧化氫酶活性表2.動(dòng)物不同器官過(guò)氧化氫酶活性序號(hào)器官名稱3m l30% H2O2反應(yīng)現(xiàn)象反應(yīng)速度產(chǎn)生氣泡多少助燃情況反應(yīng)時(shí)間1肝臟3m l30% H2O2迅速大量迅速?gòu)?fù)燃長(zhǎng)2肺3m l30% H2O2較快較多發(fā)亮較長(zhǎng)3脾3m l30% H2O2較快較多發(fā)亮較長(zhǎng)4腎3m l30% H2O2快多能復(fù)燃短5空白3m l30% H2O2較慢少不能短通過(guò)觀察上述反應(yīng)得出結(jié)論：不同動(dòng)物器官催化過(guò)氧化氫分解速率不同，其催化效率依次為肝臟，肺，脾，腎?？梢姼闻K分解過(guò)氧化氫能力最強(qiáng)，這也可以解釋為什么肝臟的解毒能力是最強(qiáng)的。1.9過(guò)氧化氫酶在棉針織物漂染工藝

45、中的應(yīng)用研究過(guò)氧化氫酶在棉針織物漂染工藝中的應(yīng)用，主要是在染色之前，去除氧漂后殘留于紡織品及其工藝環(huán)境中的過(guò)氧化氫。它將過(guò)氧化氫分解成水和氧氣, 而對(duì)纖維和染料沒有影響, 因而漂白后染色前, 通H2O2分解酶去除漂白織物上和染缸中殘留的過(guò)氧化氫, 以避免纖維的進(jìn)一步氧化和染色時(shí)染料的氧化。同時(shí)能縮短加工時(shí)間,減少水洗用水, 降低廢水量。尤其對(duì)紗線、筒子紗和針織物更為適用。同樣, 過(guò)氧化氫酶隨pH 值和溫度的改變, 其活力隨之變化, 在pH7 左右和3040 活性最大。過(guò)氧化氫濃度增大, 會(huì)加快分解反應(yīng)速度, 但必須注意當(dāng)濃度大于一定量時(shí), 酶的作用將減弱, 這樣過(guò)多的殘留H2O2 對(duì)纖維和染料

46、是不利的。所以不能因?yàn)橛辛薍2O2 分解酶, 就能任意地加大H2O2 的用量。使用時(shí), 通常要注意H2O2 分解酶對(duì)常用表面活性劑和H2O2穩(wěn)定劑的相容性, 實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用pH為68 , 溫度2055 , 酶用量510KCLU/ 升,時(shí)間1020min。此技術(shù)已慢慢地被國(guó)內(nèi)所認(rèn)識(shí)和接受, 它對(duì)提高活性染料色澤鮮艷度很有利。使用過(guò)氧化氫酶的意義在于能大幅度節(jié)約水資源和其他能源的情況下，高效快速地清除氧漂后織物和水浴中殘留的過(guò)氧化氫。以免殘存的過(guò)氧化氫對(duì)染料的破壞，出現(xiàn)染色疵病。它能有效的提高染色質(zhì)量，縮短工序時(shí)間，減少三廢排放。其使用方法及具體流程為：1、放掉用過(guò)的漂液。2、冷水清洗一次，或直接加

47、人冷水致適合染色的浴比。3、控制PH在68溫度低于50，建議用常溫。4、加入0.050.1g/L過(guò)氧化氫酶（除氧酶）（液體）（如果用于連續(xù)設(shè)備上或某些處理時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)的情況，可以分別將用量加大至0.5g/L3g/L）。過(guò)量使用過(guò)氧化氫酶（除氧酶）不存在任何風(fēng)險(xiǎn)。5、運(yùn)轉(zhuǎn)1020分鐘后，可以檢測(cè)過(guò)氧化氫是否完全分解（這可以使用MERCK雙氧水試紙來(lái)檢測(cè)）。6、繼續(xù)在同浴中進(jìn)行染色工藝。過(guò)氧化氫酶在PH6-8和溫度50以下時(shí)表現(xiàn)最佳，當(dāng)過(guò)氧化氫濃度大于1000PPM時(shí)，酶的作用會(huì)減弱。 過(guò)氧化氫酶與絕大多數(shù)常用活性劑及過(guò)氧化氫穩(wěn)定劑相容。它與傳統(tǒng)工藝比較具有一下有點(diǎn)：1.節(jié)約用水，過(guò)氧化氫酶（DX

48、T）生物凈化工藝只需要一道冷洗，甚至可以不用水洗，并可以與染色工藝同浴。2.縮短時(shí)間，氧漂生物凈化工藝可在10-20分鐘完成。3.節(jié)能降耗，工藝執(zhí)行過(guò)程中無(wú)須加熱，工藝流程短降低能源消耗。4.安全染色，在這個(gè)簡(jiǎn)單易控制的工藝中，過(guò)氧化氫可以有效的被除去。 同時(shí)過(guò)氧化氫酶（除氧酶）對(duì)染料和紡織品毫無(wú)影響。5.綠色工藝，過(guò)氧化氫被分解成天然組分水和氧氣，而不生成硫酸鹽或氮鹽等有害物質(zhì)。下面從工藝流程和去除雙氧水程度上對(duì)傳統(tǒng)工藝和過(guò)氧化氫酶工藝（生物工藝）進(jìn)行比較。1. 工藝流程的比較傳統(tǒng)工藝：用清水洗的過(guò)程：漂白 熱水清洗 熱水清洗 冷水清洗 冷水清洗染色用還原劑洗的過(guò)程：漂白清水洗還原劑還原清水

49、洗染色生物工藝（過(guò)氧化氫酶）：漂白 冷水清洗 過(guò)氧化氫酶除氧同浴染色從上述比較可以看出，用過(guò)氧化氫酶進(jìn)行生物凈化比傳統(tǒng)工藝省出了至少2到3到水洗過(guò)程并能與染色同浴，節(jié)省處理時(shí)間50左右，顯著的降低了水的消耗，并且它反應(yīng)之后產(chǎn)生的是H2O和O2，而不像傳統(tǒng)工藝產(chǎn)生大量的硫酸鹽，氮鹽等有害物質(zhì)。2. H2O2殘留量的比較表3.傳統(tǒng)工藝與生物工藝除去H2O2程度的比較工藝條件H2O2殘余量（owf）漂白后0.305漂白后熱水洗一次0.0605漂白后熱水洗二次0.0123漂白后熱水洗三次0.00964漂白后水洗一次酶處理0.00744漂白后直接酶處理0.00877由表可知，未漂白的織物上留有大量的過(guò)氧

50、化氫，而經(jīng)一次水洗后，過(guò)氧化氫含量就大為減少，二次水洗后含量就更少了，三次水洗后治含有微量的過(guò)氧化氫。這說(shuō)明工廠實(shí)際生產(chǎn)中使用三次水洗工藝很有效，單是此工藝不僅消耗大量熱能和水，還產(chǎn)生大量的工業(yè)污水。漂白后水洗一次再用過(guò)氧化氫酶處理，織物上的過(guò)氧化氫殘留比經(jīng)過(guò)三次水洗還少，而漂白后直接用酶處理效果跟漂白后再經(jīng)過(guò)一次水洗酶處理效果沒有多大差距，單是仍然比使用三次水洗的效果要好。因此，過(guò)氧化氫酶在漂白后代替水除去過(guò)氧化氫的工藝具有節(jié)省時(shí)間，降低能耗，減少污染的優(yōu)點(diǎn)。因此過(guò)氧化氫酶工藝相比較傳統(tǒng)工藝是一種更先進(jìn)的工藝12。需要說(shuō)明的是用酶可促進(jìn)漂白的進(jìn)行, 羊毛在含有蛋白酶Bactosol ST的過(guò)

51、氧化氫漂液中漂白, 可顯著提高羊毛的白度和親水性。這是由于酶促進(jìn)羊毛纖維初始受到快速的浸蝕, 致使羊毛漂白較易進(jìn)行。從此原理出發(fā), 將蛋白酶對(duì)羊毛先預(yù)處理, 使纖維表面裸露, 再進(jìn)行漂白, 顯然效果更好, 且纖維損傷也易控制。1.9.1 影響過(guò)氧化氫酶除去織物中過(guò)氧化氫的因素影響過(guò)氧化氫酶除去過(guò)氧化氫的主要條件有pH，溫度，酶用量等9。1）pH對(duì)過(guò)氧化氫酶除去過(guò)氧化氫效果的影響：由于過(guò)氧化氫酶也是一種蛋白質(zhì)，所以不同的pH值對(duì)蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)會(huì)有影響，而改變酶的活性。pH過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響酶活性中性的有關(guān)基團(tuán)的解離從而影響酶與底物的結(jié)合。實(shí)驗(yàn)表明，在pH值為610的范圍內(nèi)，過(guò)氧化氫酶都表現(xiàn)出較

52、好的活力，但是在pH為7的時(shí)候，過(guò)氧化氫酶表現(xiàn)出最好的活力，催化過(guò)氧化氫的效果最好。2）溫度對(duì)過(guò)氧化氫酶除去過(guò)氧化氫效果的影響：實(shí)驗(yàn)表明，過(guò)氧化氫酶在50以下都具有良好的催化過(guò)氧化氫的效果，但是考慮到酶促反應(yīng)跟一般的化學(xué)反應(yīng)一樣，在一定范圍內(nèi)隨著溫度的升高而劇烈，但是在溫度達(dá)到一定值的時(shí)候酶會(huì)因?yàn)槠渥陨淼鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)的改變而失活，所以它必然有一個(gè)最適溫度，過(guò)氧化氫酶促進(jìn)過(guò)氧化氫分解的最適溫度是30。高于或低于這個(gè)溫度，其催化分解過(guò)氧化氫的效果都要減弱。但是在50以下，過(guò)氧化氫酶的催化效果都很好。3）酶量對(duì)過(guò)氧化氫酶催化過(guò)氧化氫效果的影響：酶是一種高效的生物催化劑，在過(guò)氧化氫酶處理過(guò)氧化氫織物的實(shí)驗(yàn)

53、中，酶量使用的越大，對(duì)過(guò)氧化氫的分解效果越好，但是考慮到在酶量達(dá)到一定程度以后，酶量的增加對(duì)分解效果的影響將不再有顯著增加，綜合經(jīng)濟(jì)因素考慮，在實(shí)際生產(chǎn)中，用0.1過(guò)氧化氫酶處理20分鐘以上較妥。1.10 過(guò)氧化氫酶作為食品添加劑在牛奶保鮮方面的研究牛乳是人們的日常消費(fèi)品，特別適合老人、嬰幼兒和體弱者食用，因而牛乳的保鮮安全是第一位的，既要安全無(wú)毒，又要防腐效果佳。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)鮮牛乳的殺菌一般采用熱力殺菌法和化學(xué)殺菌法兩種。工業(yè)生產(chǎn)的鮮乳，加熱處理方法有3種：（1）低溫長(zhǎng)時(shí)間間歇式殺菌（LTLT）；（2）高溫短時(shí)殺菌（HTST）；（3）超高溫滅菌（UHT）。這三種方法的有效性都是以加熱溫度與

54、時(shí)間的結(jié)合來(lái)考慮的。從微生物學(xué)的觀點(diǎn)上來(lái)看，鮮牛乳需要進(jìn)行較強(qiáng)的加熱處理，若采用提高加熱溫度或延長(zhǎng)加熱時(shí)間的方法，或者兩者兼用會(huì)對(duì)牛乳的色澤、滋味以及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值產(chǎn)生不良的影響，可以說(shuō)熱力不是一種理想的殺菌方式。另一種被廣泛應(yīng)用于牛乳生產(chǎn)或干酪制造中的殺菌方法，是過(guò)氧化氫酶法。這種方法在殺菌后利用過(guò)氧化氫酶將剩余的過(guò)氧化氫除去，以達(dá)到食品衛(wèi)生的要求。即簡(jiǎn)便實(shí)用，效果又好。但是由于強(qiáng)氧化劑過(guò)氧化氫的上時(shí)間作用，對(duì)牛乳內(nèi)一些有效的活性物質(zhì)會(huì)因氧化而受到破壞。在過(guò)氧化氫作用的一段時(shí)間后（0.51小時(shí)）再加入過(guò)氧化氫酶，以除去剩余的過(guò)氧化氫，從而保護(hù)牛奶中的維生素C和其他已被氧化的物質(zhì)20。自上世紀(jì)60年

55、代酶固定化技術(shù)興起后，以過(guò)氧化氫(H2O2)作為奶保鮮劑。近年來(lái)，固定化過(guò)氧化氫酶技術(shù)保鮮奶制品的方法已被世界糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織批準(zhǔn)，并確認(rèn)不會(huì)對(duì)健康帶來(lái)任何危害。下面就其合理使用方法進(jìn)行探討。H2O2生奶保鮮方法本方法設(shè)計(jì)了用氧化鋁吸附、用海藻酸鈣包埋固定化的過(guò)氧化氫酶對(duì)生奶進(jìn)行保鮮。H2O2添加量據(jù)試驗(yàn)，在1723的氣溫下，保鮮牛奶放置不到1天就會(huì)變質(zhì)，而加入0.1% H2O2，暴露于空氣中可保鮮1天。若將H2O2含量分別提高到0.2%、0.4%、0.5%，暴露于空氣中的保鮮時(shí)間可分別達(dá)到14天、18天、20天。在3034氣溫下，新鮮牛奶放置不到1天就會(huì)變質(zhì)。若加入0.1% H2O2，

56、暴露于空氣中可保鮮1天。H2O2含量分別提高到0.14%、0.2%、0.25%、0.35%，可分別保鮮2天、7天、8天、10天。H2O2超過(guò)0.35%，由于氣溫高，牛奶酶的作用及H2O2自行分解，使保鮮時(shí)值不多于10天。在40氣溫下，加入0.1% H2O2，暴露于空氣中保鮮時(shí)值短于1天。若將H2O2含量分別提高到0.20%、0.30%、0.32%、0.34%、0.50%，保鮮時(shí)值均為10天。綜上所述，H2O2保鮮技術(shù)可在暴露于空氣的情況下使用，并根據(jù)不同氣溫條件和對(duì)保鮮時(shí)值的要求，在0.1%0.25%范圍內(nèi)選擇最有效的用量。如在40氣溫下保鮮效果比3034好，這一點(diǎn)從牛奶中常見微生物生長(zhǎng)繁殖最

57、適溫度不是40，而是接近于3034可知。同時(shí)40條件下奶中過(guò)氧化氫酶不穩(wěn)定有利于H2O2保鮮作用的發(fā)揮。過(guò)氧化氫酶的固定化用200300目酸性氧化鋁按每克氧化鋁混入酶640650國(guó)際單位的比例與酶液混合均勻，并在冰浴中攪拌20分鐘，然后離心（800轉(zhuǎn)/分鐘，2，20分鐘）。將沉淀物以蒸餾水按每克干吸附劑加5.75毫升的比例攪拌分散成懸浮液。將懸浮液與同體積的8%海藻酸鈉混合并攪拌均勻。將混合液滴入25%CaCl2溶液中緩慢攪動(dòng)成型，將成形顆粒濾出蒸餾水洗滌，并在室溫下真空干燥48小時(shí)后置于干燥器40貯存。將固定化過(guò)氧化氫酶，以0.01摩爾/升pH6.8的磷酸緩沖液真空浸潤(rùn)4小時(shí)后，在正常氣壓下

58、繼續(xù)浸潤(rùn)48小時(shí)，然后裝柱。牛奶中除去H2O2將含H2O2的保鮮牛奶用蠕動(dòng)泵過(guò)柱，流速為2毫升/分鐘。在酶柱半衰期前用10克固定化酶體可使92升含0.2% H2O2牛奶中的H2O2全部分解。保鮮牛奶的衛(wèi)生指標(biāo)及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值抑菌滅菌效能通過(guò)對(duì)0.2%H2O2保鮮牛奶及未經(jīng)加H2O2保鮮牛奶的對(duì)照樣進(jìn)行大腸桿菌群和細(xì)菌總數(shù)及致病菌檢查，結(jié)果表明，加入0.2% H2O2對(duì)大腸桿菌群及牛奶中其他微生物均有明顯的抑制及殺滅作用。營(yíng)養(yǎng)價(jià)值影響經(jīng)對(duì)加入0.1%和0.2% H2O2，4下放置4天的牛奶樣品，及未添加H2O2的牛奶樣品，4下放置4天的對(duì)照樣，進(jìn)行蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、脂肪、微量元素及酸度分析，結(jié)果

59、表明加0.1%和0.2%的H2O2保鮮牛奶，氨基酸含量和對(duì)照樣品無(wú)顯著差異，其他成分也不受影響，酸度符合有關(guān)規(guī)定。牛奶中不會(huì)產(chǎn)生有機(jī)過(guò)氧化物H2O2加入牛奶中不會(huì)使有機(jī)物過(guò)氧化而產(chǎn)生有機(jī)過(guò)氧化物。過(guò)氧化氫酶是所有酶類中轉(zhuǎn)化率最高的一種。1個(gè)過(guò)氧化氫酶分子，每秒鐘能催化4400個(gè)H2O2分子分解為水和氧氣，因此一個(gè)柱體內(nèi)有效活力為40單位/克的10克酶柱，在2毫升/分鐘流速下可使含0.2% H2O2的牛奶中的H2O2全部分解；另一方面，有機(jī)體系中H2O2只有經(jīng)過(guò)氧化氫酶的催化才能使某些有機(jī)物氧化，而本方法所采用的H2O2含量范圍在0.1%0.25%，在這樣的H2O2含量范圍內(nèi)，牛奶中的過(guò)氧化物酶

60、已經(jīng)變性失活，因而不會(huì)因H2O2存在而導(dǎo)致氧化物的產(chǎn)生?？傊?，這項(xiàng)保鮮技術(shù)有良好的抑菌滅菌效果，不會(huì)導(dǎo)致牛奶營(yíng)養(yǎng)成分的破壞，也不會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生過(guò)氧化物，是一種安全有效的生奶保鮮新方法13。目前，我國(guó)乳品業(yè)迅速發(fā)展，全國(guó)各地的大小城市幾乎都有乳品加工廠，幾乎每個(gè)乳品加工廠都面臨著乳品保鮮的問題，采用過(guò)氧化氫酶體系與過(guò)氧化氫相結(jié)合用于鮮牛乳品技術(shù)的成功，必將受到乳品加工業(yè)的歡迎。1.11過(guò)氧化氫研究的最新進(jìn)展和應(yīng)用前景自1937年得到牛肝過(guò)氧化氫酶以來(lái)，相關(guān)的研究一直是生物界熱門的研究課題。近年來(lái)，為了適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用中的強(qiáng)酸（堿），高溫等條件，人們期望能尋找極端微生物中的過(guò)氧化氫酶，由于極端過(guò)氧化氫酶具