Ультразвук

        Ультразвук относится к звуковым волнам, которые превышать предел частоты слышимости  человеческого уха от 10 до 60 кГц. В химических реакциях действие ультразвука в основном основан на явлении кавитации (т.

образование, рост и имплозивный схлопывание полостей в жидкости, высвобождающие большое количество высоко локализованной энергии) что приводит к индуцированным химическим или физическим изменениям наряду с образованием локальных турбулентностей и жидкостных микроциркуляции (акустические потоки), которые способствуют транспортные процессы и устранить сопротивление массообмену в гетерогенных системах (Gogate and Kabadi 2009; Goncalves et al. 2015; Rao and Rathod 2015).

 Инактивация фермента с помощью ультразвук в основном из-за схлопывания пузырьков, производящих резкое локальное повышение давления и температуры (O’Donnell et al. 2010; Islam et al. 2014). Кроме того, ультразвук заставляет вибрировать устойчивые кавитирующие пузырьки, создавая ударные волны, вызывающие сильный сдвиг и микропотоки в прилегающая жидкость. В этих экстремальных условиях он может нарушение активной конформации ферментов путем разрыва водородные связи и ван-дер-ваальсовы взаимодействия в полипептидные цепи (Huang et al. 2017). Кроме того, сонолиз воды приводит к выработке высоких энергий и реактивных промежуточные соединения, такие как гидроксильные и безводородные радикалы которые могут повредить белок, что обычно приводит к потере биологическая активность фермента (Ercan and Soysal 2011; Baltacıoğlu et al. 2017).

        В последнее время различные исследователи продемонстрировали потенциал низкочастотного ультразвука для изменения физико-химических свойства белка, не влияя на его структуру. честность. Периодические колебания давления, вызванные ультразвуковая волна может изменить трехмерную структуру фермента, нарушая петлевые и доменные области и, следовательно, влияют его активность (рис. 1) (Duan et al. 2011).

        Кавитационный эффект ультразвука зависит от частоты облучения. При облучении фермента оптимальным частоты ультразвука фермент подвергается благоприятному конформационные изменения; что приводит к усилению активности ферментов (Huang et al. 2017). как ультразвуковой мощность полностью зависит от рабочей частоты, она становится необходимым оптимизировать потребляемую мощность для получение положительного эффекта на катализируемую ферментом реакцию. То изучено влияние частоты ультразвука на активность ферментов Ван и др. (2011). Каталитическая активность целлюлазы увеличилась на 6,56, 14,79, 17,85 и 10,45% по разным частоты 18, 20, 24 и 26 кГц соответственно. Положительный эффект был обусловлен способностью ультразвука увеличивают площадь поверхности молекул ферментов. УЗИ энергия, поглощаемая молекулами фермента, зависит от разной длины волны ультразвука, а также влияет на стабильность фермента, что в конечном итоге привело к изменению каталитического деятельность. Однако при более высокой частоте ультразвука, т.е. 29 кГц активность целлюлазы снизилась на 1,02% по сравнению с что необработанной целлюлазы из-за образования чрезмерного тепла, вызванного сильным схлопыванием большого количества пузырьков в реакционная среда. Это привело к ингибированию каталитическую функцию и денатурацию фермента. (Wang et al. 2012).

[pic 1]

 Рис.1. Схематическое изображение воздействия ультразвука на структура фермента

        Интенсивность УЗИ зависит от максимальной потребляемой мощности устройства и рабочая частота (Bansode and Rathod 2017). Незначительный Интенсивное и низкочастотное ультразвуковое облучение в жидкостях вызывает стабильную кавитацию. Эти стабильные кавитационные пузырьки вызывают колебательные силы, которые приводят к изменению 3D конформация фермента и, следовательно, изменение активности фермента. Ван и др. (2012) исследовали влияние мощность ультразвука на активность целлюлазы и обнаружили, что активность повышалась с увеличением мощности ультразвука до 15 Вт. Повышенная активность обусловлена ​​разрывом слабых связей, таких как водородные связи или ван-дер-ваальсовы