果胶是一种存在于高等植物细胞壁中的复杂结构性多糖，来源广泛，廉价易得。近年来越来越多的研究者开始关注果胶的构效关系，并通过化学方法、酶法和物理方法等手段对果胶进行降解以获得具有生物活性的改性果胶(mp)。但化学方法污染严重，难以控制；物理方法则降解效率较低，且多停留在实验阶段；酶法虽具有高效、专一性强等优点，但由于酶的造价昂贵导致生产成本提高。近年来，研究者开始将超声波应用于酶促反应中，该方法具有高效率、高选择性和绿色环保等优点。但是，关于超声波在果胶酶促反应中应用的文献至今鲜有报道。本研究围绕超声波在果胶酶促降解反应中的应用展开，借助化学分析方法、动力学和热力学模型、蛋白质及多糖结构分析手段，系统研究了超声波对酶促反应中果胶酶和果胶底物的改性作用及其对反应过程的影响。主要研究内容如下：
(1)游离果胶酶的超声辐射改性效果及机理探究：通过研究不同超声波条件下果胶酶活性的变化规律发现，低强度、短时间超声波作用可提高果胶酶的活性，而过高的超声波强度或过长的处理时间都会导致果胶酶的失活。实验得到果胶酶的最适改性条件为：超声波强度4．5wml～、作用时间15 min；经超声改性的果胶酶催化的水解反应速率加快，反应的活化能(晶)、焓变(at-／)、熵变(△s)、自由能变(ag)值均降低，说明超声作用提高了果胶酶的催化活性，使酶促反应更易进行；超声波处理后酶促反应的‰nx和‰nx／‰上升、‰下降，表明果胶酶催化效率提高、与底物之间的亲和力增强；超声波处理不改变果胶酶的最适温度，但可以提高其在20-60 oc温度范围内的反应稳定性；果胶酶在40—60 oc温度下的失活动力学可通过两相模型进行拟合，超声波处理可提高果胶酶的热稳定性；果胶酶经超声处理后荧光强度下降，二级结构中13-折叠含量上升、无规卷曲含量下降，说明超声辐射使酶蛋白的空间结构变得更加整齐有序、并可能对其活性中心造成了影响，且这种改性作用在24 h内具有不可逆性。通过研究超声波在果胶酶改性中的自由基效应和机械效应发现：超声波强度越强、作用时间越长、操作温度越低，反应体系中羟自由基含量越高，超声波自由基效应越强；浓度为4 mm的硫脲可有效屏蔽超声波空化产生的自由基效应，因此可添加到处理体系中用作自由基清除剂；果胶酶溶液的浓度不会影响最适的超声波改性条件，但酶浓度越低，果胶酶在超声波场中的改性效果越显著；在果胶酶的超声辐射改性过程中，超声波的自由基效应和机械效应都起到了一定作用，其中在酶的活化阶段，超声波的机械效应起主导作用；在酶的失活阶段，超声波的自由基效应起主导作用。