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07豆豉纤溶酶分离及其特性的研究

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ScienceandTechnologyofFoodIndustry

研究与探讨

豆豉纤溶酶分离及其特性的研究牟光庆1,2,贾楠2,霍贵成1,*

(1.东北农业大学乳品科学教育部重点实验室,黑龙江哈尔滨150030;

2.大连轻工业学院生物与食品工程学院,辽宁大连116034)

摘要:采用硫酸铵分级沉淀、SephadexG-100凝胶过滤层析,从豆

豉粗酶液中提取纤溶酶。分离后的纤溶酶样品在SDS-PAGE电泳中有一个活性峰呈单一条带,分子量为35kDa,活性回收率为22.5%,纯化倍数为11.7;另一活性峰呈三条带,需进一步分离。特性研究表明:在pH7.0左右,温度40℃时,酶活力最高;该纤溶酶不耐热,其纤溶活性可被Mn2+、明胶对酶Mg2+以及Na2SO3激活,Ca2+以及乙醇、

活力具有较强的抑制作用;NaCl浓度低于10%,酶活力能够基本保持稳定。关键词:豆豉纤溶酶,分离,稳定特性

性进行了研究。1材料与方法

1.1材料与仪器

豆豉纤溶酶产生菌SY-3本实验室筛选保存;SephadexG-100Sigma公司;牛纤维蛋白原、凝血酶、尿激酶均购自中国药品生物制品检定所。高速冷冻离心机,722型光栅分光光度计,Eyela自动馏分收集器,稳压稳流电泳仪,紫外分光光度计。Abstract:Fibrinolyticenzymewasseparatedby(NH4)2SO4

fractionalprecipitationandSephadexG-100gelfiltrationfromcrudeenzymeliquidofDouchi.Theabsorptionpeak2giveasinglebandonSDS-PAGE,itsmolecularmassis35kDa,recoveryrateofactivityis22.5%andpurifymultipleis11.7.Anotheractivepeakhasthreebandsandneedtobeseparatedcontinued.InstudyofcharacterizationofDouchifibrinolyticenzyme,itwasfoundthatthehighestfibrinolyticactivityispH7.0and40℃,theheatstabilityisnotwell;thefibrinolyticactivityisactivatedbyMn2+、Mg2+andNa2SO3whileinhibited

alcoholandgelatin.WhenconcentrationofbyCa2+、

NaClislowerthan10%,thefibrinolyticactivitycankeepstability.

Keywords:Douchifibrinolyticenzyme;separation;

characterization中图分类号:TS201.2+5文献标识码:A文章编号:1002-0306(2007)07-0090-04

1.2实验方法

1.2.1豆豉纤溶酶的分离1.2.1.1酶活力的测定根据改进的Astrup方法[3],将尿激酶标准品(20、40、60、80、100、120、140、160IU/mL)各10!L点样于新配制的纤维蛋白平板上,静置10min,37℃恒温培养18h,取出测定溶圈垂直直径,计算溶圈面积。以标准酶活力对数为横坐标,以溶圈面积对数为纵坐标,绘制尿激酶标准曲线。吸取粗酶液10!L,点样于纤维蛋白平板上,静测定透明圈的垂直直置10min,37℃恒温培养18h,径。根据标准曲线,计算纤溶酶的活力。1.2.1.2蛋白质的测定Folin-酚法[1]。1.2.1.3SephadexG-100凝胶过滤层析分离将粗提所得纤溶酶沉淀溶于一定量50mmol/L磷酸缓冲液(pH7.4)中,充分透析(分子量小于10000Da),即得粗酶液。将已经溶胀2d的SephadexG-100装入层析柱(2.5cm×80cm)中,用50mmol/L磷酸缓冲液(pH7.4)充分平衡,粗酶样品上样量5mL,用50mmol/L磷酸缓冲液(pH7.4)洗脱,流速为0.2mL/min,以每管5mL进行分部收集,紫外分光光度计280nm下检测蛋白吸收峰,用纤维蛋白平板法检测蛋白吸收峰是否为酶活力峰,收集含有高纤溶活性的组分。心脑血管疾病正日益严重危害着人们的健康,已成为人类死亡的主要原因之一。从传统发酵食品豆豉中分离纯化出一种具有较高纤溶活性的酶———豆豉纤溶酶,不仅溶栓能力强,而且无毒副作用[1],不引起内出血,半衰期长[2]。无论作为抗血栓药物还是预防血栓病的保健食品,豆豉纤溶酶都具有十分重要的开发价值。本论文就实验室筛选获得的高产豆豉纤溶酶SY-3发酵豆豉所产溶栓酶分离及稳定特1.2.1.4SDS-PAGE电泳的纯度分析及分子量测定[4]分离胶浓度12%,浓缩胶浓度5%,胶体积考马斯亮蓝法显色蛋白条带,比10cm×10cm×0.07cm。较各步分离效果。以分离纯化的样品进行电泳,与收稿日期:2006-12-04*通讯联系人

作者简介:牟光庆(1967-),男,教授,博士研究生,研究方向:功能性

乳制品及食品发酵技术。

基金项目:辽宁省教育厅项目(2004D232)。

Mark标准蛋白质分子量比较,测定豆豉纤溶酶的分902007年第07期

研究与探讨

子量。Vol.28,No.07,2007样在纤维蛋白平板上,按溶圈直径大小依次为100、加盖后37℃保温18h,结果如图50、25、12.5、5IU/mL。1.2.2豆豉纤溶酶特性的研究1.2.2.1粗酶液制备[5]SY-3发酵液经冷冻离心(10000r/min、10min),弃沉淀,取上清。向上清液中缓慢加入硫酸铵使饱和度达到20%,4℃静置过夜,冷冻离心(10000r/min、10min),弃沉淀,除去杂蛋白;取上清缓慢加入硫酸铵使饱和度达到60%,4℃静置过夜,冷冻离心(10000r/min、10min),弃上清液,取沉淀溶于一定量的缓冲液,即得粗酶液。1所示,制成标准曲线见图2。1.2.2.2酶活力的定性比较方法[6]根据牛奶平板法的原理,用分光光度法对酶的活性进行定性比较。用pH7.4的磷酸缓冲液配制1%脱脂奶粉,煮沸后过滤,取滤液4mL,加入1mL粗酶液于37℃水浴中保温图1尿激酶在纤维平板上的水解圈

OD410,根据△OD410定性比较酶活力大小。△OD410=OD1-OD2式中:OD1———刚加入粗酶液时的吸光值;——保温5h后的吸光值。OD2—水解圈面积的对数5h,分别测定刚加入酶液及保温5h后体系的吸光值2.52.32.11.91.71.5y=0.4398x+1.5161R2=0.99521.2.2.3pH对酶活力的影响将离心所得粗酶沉淀分别用等量pH5.0乙酸-乙酸钠缓冲液,pH6.0、7.0、0.20.50.81.11.4酶浓度的对数

1.722.38.0磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液,pH9.0Tris-HCl缓冲液,pH10.0、11.0碳酸氢钠-氢氧化钠缓冲液溶解,37℃,分别与底物作用5h。采用比色法定性比较图2尿激酶活力标准曲线

2.1.2SephadexG-100凝胶过滤层析图3可知,在洗脱过程有2个紫外吸收峰,对这2个吸收峰进行纤维蛋白平板检测,均可以明显检测到豆豉纤溶酶活力,故峰1和峰2均为豆豉纤溶酶的所在部分。pH对酶活力的影响。1.2.2.4温度对酶活力的影响将粗酶液与底物混合,分别在25、30、37、42、50、60、70℃下反应5h,采用比色法定性比较不同温度对酶活力的影响。1.2.2.5热稳定性实验将等量的粗酶液与底物混合,分别置于37、50、60、70℃水浴中保温15、30、45、60、75、90min,采用比色法比较90min内,不同温度下酶活力的变化情况。0.50.40.30.20.1012OD280010203040管数

506070801.2.2.6金属离子对酶活力的影响配制5mmol/LCa2+、Cu2+、Mg2+、Mn2+、Zn2+、Al3+溶液,用等量的上述溶液分别溶解等量的粗酶沉淀,37℃保温18h,采用比色法比较相同浓度金属离子对酶活力的影响。图3SephadexG-100凝胶过滤层析紫外吸收峰

2.1.3SDS-PAGE电泳纯度鉴定活性洗脱峰浓缩后,进行SDS-PAGE电泳,如图4所示。粗酶液经过1.2.2.7化学物质对豆豉纤溶酶活性的影响配制1%乙醇、甘油、蛋白胨、明胶、海藻酸钠溶NaCl、Na2SO3、液,用等量的上述溶液分别溶解等量的粗酶沉淀,SephadexG-100凝胶过滤层析,所得到的活性吸收峰经过SDS-PAGE电泳检测,峰2呈单一条带,即为97.2kDa66.4kDa

37℃保温18h,采用纤维蛋白平板法比较相同浓度的不同化学物质对酶活力的影响。1.2.2.8NaCl浓度对酶活力的影响配制1%、2%、5%、8%、10%、12%、15%、18%、20%的NaCl溶液,用等量的上述溶液分别溶解等量的粗酶沉淀,37℃保温44.3kDa

29.0kDa

35kDa30kDa23kDa

18h,采用比色法比较NaCl浓度对酶活力的影响。2结果与讨论

2.1豆豉纤溶酶分离结果

2.1.1尿激酶标准曲线将尿激酶标准品用缓冲液依次稀释为100、50、25、12.5、5IU/mL,分别取10!L点20.1kDa14.3kDa

MARK峰1峰2

图4豆豉纤溶酶电泳图

2007年第07期

91ScienceandTechnologyofFoodIndustry

表1豆豉纤溶酶纯化结果

步骤粗提液硫酸铵盐析

总蛋白(mg)

总酶活(IU)

比活力(IU/mg)

回收率(%)

研究与探讨

纯化倍数

SephadexG-100(2)

6.74200.54680.12931068838240158.41532.61856.1

纤溶酶不耐高温。10078.522.519.711.7

单一组分,与标准蛋白分子量比较,所得活性蛋白峰的分子量约为35kDa,即豆豉纤溶酶分子量为2.2.3热稳定性实验豆豉纤溶酶在不同温度下保温不同时间,酶活力稳定性的变化情况如图7所示。由图7可知,37℃时,90min内酶活力几乎保持稳定;35kDa;而峰1呈三条带,表明经过SephadexG-100纯化后不能得到单一组分,因而需进一步分离纯化。2.1.4豆豉纤溶酶分离结果分离的整个过程中,对每个步骤进行评价,即对每一步收集的酶液进行活纯化倍数和回收率,见表1。力测定,并计算比活力、通过硫酸铵盐析和SephadexG-100凝胶过滤层析后,样品经过SDS-PAGE电泳纯度鉴定:峰2为单一条带,酶的回收率为22.5%,纯化倍数为11.7,比活力为1856IU/mg。50℃时,45min后酶活力开始迅速下降,75min后趋于平衡;60℃时,60min后酶活力迅速下降,90min时活力几乎完全丧失;70℃时,15min后酶活力急剧下降,因此,该酶的耐热性较60min左右时,活力完全丧失。差。2.2豆豉纤溶酶的特性

2.2.1pH对酶活力的影响不同的pH缓冲体系中,豆豉纤溶酶活力的变化情况如图5所示。由图5可知,在pH6.0~8.0时,酶活力相对稳定;在pH7.0时,酶活力达到最高;pH低于7.0时,酶活力随着pH的增大而提高;在pH5.0以下酶活力迅速丧失;高于0.120.10.080.060.040.02037℃50℃60℃70℃

OD4100204060时间(min)

80100图7热稳定性实验结果

7.0时,酶活力随着pH的增大而降低;当pH达到11时,酶活力完全丧失。2.2.4金属离子对酶活力的影响选择常见的6种金属阳离子,考察它们对豆豉纤溶酶活力稳定性的影响情况,如图8所示。由图8可知,Mn2+、Mg2+对豆豉纤溶酶有很好的稳定作用,是较好的激活剂;Zn2+、0.50.40.3OD410Al3+、Cu2+对豆豉纤溶酶有不同程度的抑制作用,且抑制作用Zn2+<Al3+<Cu2+;Ca2+使豆豉纤溶酶酶活力完全丧失。0.20.100.30.250.2-0.145678pH9101112OD410图5pH对酶活力的影响

0.150.10.050对照Mn2+Zn2+Cu2+Al3+

2.2.2温度对酶活力的影响温度对酶活力的影响如图6所示。由图6可知,40℃时酶活力达到最高;当温度低于40℃时,酶活力受到抑制,因此活力较低;当温度超过50℃时,因为蛋白变性酶活力迅速下降;当温度达到70℃时,酶活力几乎完全丧失。可见,豆豉Ca2+Mg2+

金属离子

图8金属离子对酶活力的影响

0.250.2OD4102.2.5化学物质对酶活力的影响选择7种常用作冻干保护剂的化学物质,考察它们对豆豉纤溶酶的影响情况,如图9所示。由图9可知,Na2SO3对酶具有较强的激活作用;蛋白胨对酶活力的影响不显著;0.150.10.0502030405060温度(℃)

7080NaCl、甘油和海藻酸钠对酶活力稍有抑制作用;乙醇、明胶具有较强的抑制作用。因此,在豆豉纤溶酶的冻干过程中,应尽量避免采用对豆豉纤溶酶活性有抑制作用的保护剂,如乙醇、明胶。图6温度对酶活力的影响

922007年第07期

研究与探讨

300酶活力单位(IU)Vol.28,No.07,2007凝胶过滤层析,能够从豆豉粗酶液中提取纤溶酶。分离后的纤溶酶在280nm下有两个紫外吸收峰,在250200150100500对照

氯化钠

亚硫酸钠

蛋白胨

乙醇

甘油

明胶

海藻酸钠

SDS-PAGE电泳中有一个活性峰呈单一条带,分子量为35kDa,活性回收率为22.5%,纯化倍数为11.7;另一活性峰呈三条带,需进一步分离。纤溶酶特性研究表明:在pH7.0左右,温度40℃时,酶活力最高,高于或低于此pH、温度时,酶活力均明显降低;该纤溶酶不耐热,其纤溶活性可被明胶对酶Mn2+、Mg2+以及Na2SO3激活,Ca2+以及乙醇、活力具有较强的抑制作用;NaCl浓度低于10%,酶活力能够基本保持稳定。图9化学物质对酶活力的影响

2.2.6NaCl浓度对酶活力的影响在豆豉制作过程中,盐是不可缺少的一部分,因此,研究盐浓度对豆豉纤溶酶活力的影响是必要的,结果如图10所示。参考文献:

[1]李江伟,冉国侠.豆豉溶栓酶的分离纯化及其体外溶栓作用[J].中国生物药物杂志,1999,20(3):148~150.[2]王金英,刘宇峰,等.豆豉抗栓作用的研究[J].生物技术,1997,7(5):18~20.[3]AstrupT,MullertzST.TheFibrinplatemethodforestimatingfibrinolyticactivity[J].ArchBiochemBiophys,0.80.7OD4100.60.50.40.3048121620241952,40:346~351.[4]PurificationandcharacterizationofafibrinolyticenzymeproducedbyBacillusamyloliquefaciensDC-4screenedfromdouchi,atraditionalChinesesoybeanfood[J].ComparativeBiochemistryandPhysiologyPartB,2003(134):45~52.[5]王光利,杨星勇,等.芽孢杆菌纤溶酶的纯化及其生物活性

研究[J].西南农业大学学报,2001,23(1):66~69.NaCl浓度(%)

图10NaCl浓度对酶活力的影响

NaCl浓度低于10%时,豆豉纤溶酶活力基本保持稳定;当NaCl浓度高于10%时,酶活力迅速下降。因此,在豆豉的制作过程中,应保持盐浓度低于10%,从而保持较高的纤溶活性,使豆豉具有较好的溶栓保健作用。[6]陈丽花.纳豆芽孢杆菌液态发酵制取微生态制剂的研究[D].上海:上海水产学院,2002.3结论

采用饱和硫酸铵溶液分级沉淀、SephadexG-100表1温度与货架寿命系数的关系

温度(℃)货架寿命系数

(上接第89页)##############################################[3]FrankelEN.LipidOxidation[M].TheOilyPressLimited,221512163032

1998,Dundee,Schotland.[4]BourreJM.Effectsofnutrients(infood)onthestructureandfunctionofthenervoussystem:Updateondietaryrequirements由表1可以看出,用Schaal烘箱法进行氧化稳定性实验,在62℃储存1d相当于在22℃室温下贮藏621

522

424

328

forbrain,Part2:Macronutrients[J].JournalofNutritionHealth&Aging,2006,10(5):386~399.[5]谢守华.油脂的自动氧化和氧化稳定性及检测方法[J].四

川粮油科技,1998,60(4):53~55.16d。若以国标规定的过氧化值12meq/kg为上限,据表1和图2所得结果,可以推算出所测7个样品在22℃下的保质期分别为:样品1,4和5≥720d,样品2在672~720d之间,样品6≤384d,样品3在336~384d之间,样品7在288~336d之间。因此可见,除样品3,6和7外,其它多不饱和脂肪酸样品的保质期均可延长到两年。[6]周柏玲,李蕾,孙秋雁,等.玉米醇溶蛋白复合膜包衣对核

桃仁酸败抑制效果的研究[J].农业工程学报,2004,20(3):180~183.[7]胡传荣,谷文英.高生育酚抗氧化活性研究[J].中国油脂,2003,28(6):37~40.[8]赵声兰,李涛,蔡绍芬,等.核桃油自氧化及其抗氧化的实

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品中的抗氧化性能研究[J].中国油脂,2000,25(3):52~55.2007年第07期

[2]Kamal-EldinA,PokornyJ.Analysisoflipidoxidation[M].AmericanOilChemistSocietyPress,2005,Illinois,US.93

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