影响酶反应的因素及其作用机制

（一）pH值的影响

酶具有最佳活性的pH值范围。酶分子上有许多酸性、碱性氨基酸的侧基，这些基团随pH值的变化可处于不同的离解状态，而侧基的不同离解状态可直接影响底物的结合和进一步的反应，或者影响酶的空间结构，从而影响酶的活性，如图4－10所示。

图4－10　环境pH值对酶分子侧基离解状态的影响

酸碱变化对酶作用的影响主要表现在如下几个方面：酸或碱可使酶的空间结构破坏，引起酶的活力丧失，这一过程可逆或不可逆；影响酶的活性部位催化基团的离解态，使得底物不能分解为产物；影响酶活性部位结合基团的离解状态，使得底物不能与其结合；影响底物的离解状态，或使底物不能与酶结合，或结合后不能生成产物；影响酶的分子构象，从而影响酶活性的体现。不同酶的最佳pH值如表4－6所示。

值得一提的是，酶最适pH值范围与酶最稳定的pH值不一定相同。酸性蛋白酶最适合的pH值为3.0左右，稳定的pH值范围为2.0～5.0；中性蛋白酶最适合的pH值为7.0左右，稳定的pH值范围为6.0～9.0；碱性蛋白酶最适合的pH值为9.5～10.5，稳定的pH值范围为5.0～10.5。

温度对酶作用的影响主要体现在酶效能发挥的有效性和对反应速度的影响。升高温度可导致酶活性的提高，但是过高的反应温度导致酶发生热失效。在实际使用中要平衡升高反应温度，且保证酶不丧失活性。不同酶的最佳使用温度如表4－6所示。

表4－6　酶的最佳作用温度和pH值

（二）金属离子

无机盐是微生物反应不可缺少的营养成分，也是菌体和酶的重要组成成分。某些金属离子是稳定酶三维结构的重要因素；部分金属离子则直接参与催化反应。外加的金属盐会改变酶的许多性质，如溶解性。金属离子对胶体性能也很敏感，可以消除胶体微粒的电荷，降低溶解性，甚至发生沉淀。例如在酶的提纯中，采用硫酸铵为沉淀剂，用于蛋白质的获取。

酶的热稳定性和金属离子的关系密切，例如酶反应体系有钙离子时，酶的热稳定性能会有所提高。金属离子对酶的活性影响具有很强的选择性，可作为活化剂（激活剂）和抑制剂而存在。一般，对于大多数的酶而言，重金属离子，例如Ag＋、Fe2＋、Hg2＋、Cu2＋等对酶的活性起到抑制所用。重金属离子抑制酶的活性，一般可以认为是和酶的某些基团发生反应所致。例如Ag＋、Cu2＋、Hg2＋等和酶的活性基团如巯基生成金属化合物，导致酶的活性被抑制。

（三）抑制剂和激活剂

抑制剂对酶活性的影响主要体现在如下几个方面：

（1）钝化作用，通过一些物理和化学因素破坏酶的三维结构，引起酶活力降低或丧失活性；(www.xing528.com)

（2）抑制作用，由于酶的某些基团或活性部位的化学性质的改变而引起的酶活性降低或丧失活性；

（3）竞争作用，部分抑制剂和酶的作用底物有相似的化学结构，当这些抑制剂浓度足够大时，能同底物竞争与酶分子结合，因而影响酶与底物的结合，降低酶对底物的催化反应的频率因子，此时可以通过增加底物的量来加以克服。

（四）酶浓度和底物浓度的影响

在反应底物浓度足够大的情况下，酶反应速度和酶的浓度成正比，属于表观一级反应。但是当酶的浓度超过一定量时，再增加酶的用量反而导致反应速度偏离线性关系；当底物的浓度增加到一定程度，体系中的酶已全部和底物结合后，再增加底物，反应速度不会增加。在织物的处理过程中，反应发生在固－液界面，因此反应速度还与纤维的数量，纤维的表面积、表面状态以及纺织品的组织结构、反应环境有关，纤维的润湿性和纤维的吸水性也会影响酶的反应速率。

（五）酶的种类

酶的催化活性具有专一性，但是对于相同的酶化学改性目的，所选用的酶的种类对于获得良好改性的效果十分关键。

例如，对Lyocell纤维进行生物酶去原纤化整理时，可以用酸性纤维素酶和中性纤维素酶，酸性纤维素酶比中性纤维素酶对Lyocell纤维的侵蚀性更高，因此生产中主要用酸性纤维素酶对Lyocell纤维去原纤化。

（六）机械搅拌

在生物酶处理的过程中，可伴有一定的机械作用力。例如在棉织物的生物整理中，机械搅动可促使棉初生胞壁与次生胞壁间连接松弛化，使棉表面的微孔、裂缝变大，暴露其内部组织，增加酶渗入微孔和裂隙的机会，提高酶的作用效率。但非常高的剪切力会破坏酶的三维空间结构，从而使酶失活。

（七）表面活性剂

阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂可与酶蛋白生成复合物而破坏其蛋白结构，在高浓度下，其与酶蛋白结合生成伸展的棒状复合体，因此对酶活性均具有不同程度的抑制作用。非离子表面活性剂通常不与酶蛋白结合，不干预酶的三维空间结构，从而能保持酶本身的活性，同时有利于酶的“生物功能”，但其浓度不能高于其临界胶束浓度。

例如在羊毛抗缩整理中，不同的阴离子表面活性剂对酶处理效果存在差异。典型的阴离子表面活性剂如脂肪酸钠、十二烷基硫酸钠表现出不同的促进酶活性的作用。油酸钠可作用于羊毛纤维内部，使皮质层细胞膜水解；而十二烷基硫酸钠仅作用于羊毛纤维的表面，同时可减小羊毛纤维原纤化的趋势，改善纤维的机械性能。

（八）其他

除上述影响酶活性的因素外，酶分子和底物反应的邻近效应；多元催化和微环境的影响；诱导契合效应；其他添加物，包括防腐剂的抑制作用；浴比、搅拌速度、溶液循环；外部能源，如辐射、超声波、等离子体等对酶活性也有一定的影响。