表面活性剂是具有亲水头部和疏水尾部的两亲性分子，它们可以积聚在两相之间的界面处以降低表面和界面张力。表面活性剂独特的结构和功能特性使其能够增强疏水性或不溶性有机化合物的溶解性、流动性、生物利用度和生物降解性。辛烯基琥珀酸淀粉钠（SSOS）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。
脂肪酶（EC 3.1.1.3），又称为甘油三酰酯水解酶，它是一类可以催化甘油三酯水解为甘油和脂肪酸的食品用酶。由于脂肪酶的催化反应一般不需要辅酶、反应条件温和、副产物少、具有较高的选择性和底物特异性等特点，因此被认为是目前生物领域中最重要的绿色环保催化剂之一。
北京工商大学食品与健康学院的付薇薇、滕超*、周明春等本实验选择应用较为广泛的脂肪酶作为研究对象，探究阴离子表面活性剂SSOS对该酶催化特性的影响效果及相互作用对酶结构变化的影响，希望对潜在的应用拓展提供有价值参考。
研究首先考察了SSOS、SDS、司盘80、聚乙二醇4000 4 种表面活性剂对于脂肪酶活性的影响。由图1可知，在非离子表面活性剂司盘80和聚乙二醇4000为低质量浓度（0.5 mg/mL）时，脂肪酶Novozym51032相对酶活力为48.01%和83.23%，且随着质量浓度的增大，脂肪酶的失活作用更强。而阴离子表面活性剂SDS、SSOS在初始质量浓度范围内随着添加量的增加，脂肪酶Novozym51032活性随之增加。表面活性剂种类的差异对酶活性会产生不同的影响。
阴离子表面活性剂SDS与SSOS在不同质量浓度条件下对脂肪酶Novozym51032酶活性的影响效果也有所差异。在SDS质量浓度为1 mg/mL时，脂肪酶相对酶活力达到最大，为138.53%，之后随着SDS质量浓度的增加，酶活性逐渐下降。而SSOS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SSOS对于脂肪酶催化的正向诱导最为显著。
图2是电导率随SSOS质量浓度的变化曲线，在去离子水中，测定点的拟合直线（R2＝0.991），在PBS中，测定点拟合直线x+7 575（R2＝0.988）。在SSOS的质量浓度达到图中所示的临界胶束浓度（cmc）点时，电导率曲线出现转折点，之后电导率随质量浓度增加以较小的斜率呈线性增加。SSOS在去离子水和PBS中的cmc分别为2 mg/mL和1.55 mg/mL，SSOS在PBS体系中cmc相较于去离子水体系中降低0.45 mg/mL。
研究发现在不同pH值环境下随着表面活性剂SSOS质量浓度的增加，对脂肪酶Novozym51032活性的促进作用均为先增加后降低（图3）。结果表明，低质量浓度的表面活性剂能够“激活”脂肪酶的活性，而较高质量浓度下则诱导酶“中毒”使其丧失活性。
脂肪酶Novozym51032反应体系中添加SSOS后，当其质量浓度为6 mg/mL时，脂肪酶相对酶活力达到最高，为326.69%（pH 8.5）。当SSOS质量浓度低于4 mg/mL时，Novozym51032最适pH值为9.0；而SSOS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SSOS的添加改变了酶的最适pH值，使该脂肪酶的耐碱性增强。一方面阴离子表面活性剂的加入会影响酶与产物电荷分布的变化，这将可能直接影响酶催化的最适pH值。另一方面，这种变化可能与酶蛋白的构象变化有关，表面活性剂与脂肪酶可以形成复合物，影响脂肪酶的构象稳定性和表面疏水性，进而引发脂肪酶酶学性质的改变。
Km为酶的特征常数，其仅与酶的种类和反应条件相关，不受酶与底物浓度的影响。表1显示不同质量浓度SSOS对脂肪酶Novozym51032动力学参数的影响。SSOS的添加增大了Novozym51032的最大反应速度（Vmax），当质量浓度为6 mg/mL时，Vmax达到最大，为333.00 μmol/（L·min），与不加入SSOS相比最大反应速度增大了15.98 倍，此时催化速率常数（Kcat）达到最大，为399.6 s－1，这说明酶的催化效率达到最高。SSOS质量浓度为1 mg/mL时，南宫28官方网站Km最小，为3.46 μmol/L，表明Novozym51032与底物的亲和力最强，此时Kcat/Km最大，为12.85 L/（s·μmol），说明此时的酶对底物的催化效率不仅较高，而且对底物具有较高的亲和力，在底物质量浓度较低时就能表现出较好的催化效果。而在6 mg/mL时Km增大到58.82 μmol/L，酶对底物的亲和力降低。SSOS质量浓度为10 mg/mL时，Vmax与Km都开始下降。
图4展示了SSOS不同质量浓度（0、1、6、10 mg/mL）下，底物浓度倒数（1/[S]）与反应速率倒数（1/V）之间的关系曲线，各曲线的对应线性回归方程及决定系数（R2）已标注。南宫28官方网站随着SSOS质量浓度的增加，曲线的斜率逐渐减小，截距也有所变化。这些结果表明，SSOS的加入可以增大脂肪酶的最大反应速度，在低质量浓度范围内可以使得酶对底物的亲和力增强，从而提高酶的活性，在大于cmc的一定质量浓度范围时，SSOS虽然与底物竞争性的与酶结合，但对酶活力也有促进作用。大多数情况下，表面活性剂存在时脂肪酶活性的提升是其构象的改变导致，这种现象不仅可以发生在油水界面之上，也可以发生在胶束溶液中。而在远大于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。
图5为脂肪酶Novozym51032在不同质量浓度的SSOS混合体系的紫外吸收光谱图。未添加SSOS时，最大吸收峰在200 nm处，SSOS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SSOS质量浓度的增大，光谱峰的位置发生了红移，说明表面活性剂SSOS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SSOS质量浓度的增加先减小后增大，说明SSOS可以与酶分子形成致密复合物从而影响其紫外光谱强度。
图6为表面活性剂SSOS与脂肪酶Novozym51032混合体系的荧光发射光谱图。在280 nm激发波长下，显示的主要是蛋白内部色氨酸和酪氨酸的光谱图。不同质量浓度的SSOS的存在下，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SSOS质量浓度的增加，Novozym51032的荧光强度逐渐发生猝灭。SSOS对脂肪酶的荧光强度具有削弱作用，这可能是由于表面活性剂SSOS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。这进一步说明SSOS与脂肪酶的相互作用会对酶结构产生一定的影响，引起结构发生改变。
图7中混合体系的红外光谱图反映了6 mg/mL SSOS对脂肪酶Novozym51032二级结构的影响。脂肪酶Novozym51032酰胺I带的1 655 cm－1位置发生了微小蓝移，通常情况下C＝O基团的振动频率对其周围的化学环境非常敏感，可以在一定程度上反映出分子内或分子间相互作用的改变，表明SSOS有可能影响了蛋白质结构中的C＝O基团。通过PeakFit软件处理计算脂肪酶Novozym51032二级结构含量。脂肪酶Novozym51023在未添加SSOS前其α-螺旋、β-转角和β-折叠相对含量分别为20.4%、30.2%、36%。SSOS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SSOS的作用引起脂肪酶Novozym51032的二级结构发生由α-螺旋、β-转角向β-折叠的转变，这与前面推测SSOS会对酶结构产生影响相印证。
脂肪酶分别以不同长度碳链酯为底物，在最佳条件下测定脂肪酶的活性，探究脂肪酶降解不同长度碳链酯的能力，对酶活性的影响结果如图8所示。脂肪酶对底物p-NPP（C16）、p-NPM（C14）、p-NPL（C12）表现出不同的水解能力；以p-NPP、p-NPM为底物测定时脂肪酶表现较高的脂肪酶活性，相对酶活力均高于150%；而以p-NPL为底物测定时，相对酶活力低于150%，这表明脂肪酶对短链酯的水解能力有限，受限于蛋白质的结构，这也印证了前面所得出的SSOS对酶结构所产生的影响，说明该脂肪酶对不同长度碳链脂肪酸的水解能力有所不同，脂肪酶对长链脂肪的水解能力较强。由此可见，针对不同应用领域，可选择不同底物偏好性的脂肪酶。
表面活性剂对酶催化活性的作用效果不固定，实验发现阴离子表面活性剂SSOS可以显著提高脂肪酶Novozym51032的酶催化活性（提高164.99%）并改变最适pH值。结果表明，在SSOS低质量浓度时，表面活性剂能够增大酶与底物的亲和力，从而增加酶活性。而光谱学行为则初步揭示了SSOS对于脂肪酶催化行为的改变（酶催化活性的大幅度提升），其作用机制可能是催动酶构象发生了部分改变。SSOS的介入可以有效提升脂肪酶Novozym51032的催化效能，这为该酶的具体应用提供一定的参考信息，使其在食品行业中具有潜在的应用价值。
付薇薇，北京工商大学食品与健康学院，在读研究生。研究方向聚焦于食品酶工程，丰富耐热木聚糖酶资源，考察并评估其应用价值。考察更加高效的针对特定纤维质原料的酶水解利用策略。在校期间，积极参与多项食品工程相关课题研究，具备扎实的专业知识与实践技能，致力于为食品行业发展贡献力量。
滕超，北京工商大学食品与健康学院教授。2011年7月起从北京工商大学食品学院讲师起步，历经多年发展，2019年4月至2022年12月任该校食品与健康学院副教授，2019年10月至2020年6月作为国家公派访问学者赴爱尔兰University College Cork交流，自2023年1月至今担任北京工商大学食品与健康学院教授。在教学方面，主讲《应用微生物学》等专业必修课程以及《食品生物技术概论》《功能性食品学》等专业选修课程。研究领域涵盖特种食品微生物资源发掘及应用、酶催化行为干预及机制研究、天然功能性成分提取及活性研究等。在学术成果上成绩斐然，承担多项重要科研项目，包括国家自然科学基金面上项目、青年项目，国家科技攻关计划十三五科技支撑子课题，北京市自然科学基金委员会-北京市教育委员会联合资助项目（重点）以及多项校企合作项目。发表多篇代表性论文，如在《Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety》《Biocatalysis and Biotransformation》等知名期刊发表的 SCI 论文，还有 EI 收录论文。拥有多项代表性发明专利，如“一种产可水解制备高聚合度 XOS 木聚糖酶的菌株及应用”等。并荣获省部级及以上奖项，如“特种木聚糖酶资源发掘及应用”获国家教育部高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）二等奖（排名第3）、“食品功能微生物资源发掘及其应用”获神农中华农业科技奖二等奖（排名第4）。
本文《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》来源于《食品科学》2025年46卷第11期139-145页，作者：付薇薇，滕超，周明春，周亚迪，邱学宇，孙启杰。DOI:10.7506/spkx0814-100。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
实习编辑：李雄；责任编辑：张睿梅。点击下方 阅读原文 即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
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为贯彻落实《中共中央国务院关于全面推进美丽中国建设的意见》《关于建设美丽中国先行区的实施意见》和“健康中国2030”国家战略，全面加强农业农村生态环境保护，推进美丽乡村建设，加快农产品加工与储运产业发展，实现食品产业在生产方式、技术创新、环境保护等方面的全面升级。由中国工程院主办，中国工程院环境与轻纺工程学部、北京食品科学研究院、湖南省农业科学院、岳麓山工业创新中心、中国工程科技发展战略湖南研究院承办，国际食品科技联盟（IUFoST）、国际谷物科技协会（ICC）、湖南省食品科学技术学会、洞庭实验室、湖南省农产品加工与质量安全研究所、中国食品杂志社、中国工程院Engineering编辑部、湖南大学、湖南农业大学、中南林业科技大学、长沙理工大学、湘潭大学、湖南中医药大学、新疆维吾尔自治区农业科学院协办的“2025年中国工程院工程科技学术研讨会—推进美丽乡村建设-加快农产品加工与储运产业发展暨第十二届食品科学国际年会”，将于2025年8月8-10日在中国 湖南 长沙召开。
为进一步促进动物源食品科学理论的完善与创新，加速科研成果向实际生产力的转化，助力产业实现高质量、可持续发展，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心、中国食品杂志社将与江西农业大学、江西科技师范大学、南昌师范学院、家禽遗传改良江西省重点实验室共同举办的“2025年动物源食品科学与人类健康国际研讨会”，将于2025年10月25-26日在中国 江西 南昌召开。
