2种阴离子交换柱对_葡萄糖苷酶的分离纯化效果
第39卷 第12期
年月201112西北农林科技大学学报(自然科学版)
()JournalofNorthwestA&FUniversitNat.Sci.Ed. yVol.39No.12
Dec.2011
::/网络出版时间:DOICNKI611390S.20111025.2133.033201110251:33--- 2
://///网络出版地址:httwww.cnki.netkcmsdetail61.1390.S.20111025.2133.033.htmlp
2种阴离子交换柱对α-葡萄糖苷酶
的分离纯化效果
袁亚宏a,蔡 瑞a,岳田利a,侯俊龙a,徐长云a,郭康权b
()西北农林科技大学a食品科学与工程学院,陕西杨凌7b机械与电子工程学院,12100
[摘 要]目的】比较Q-SeharoseFastFlow和DE522种阴离子交换柱对1株脂环酸芽孢杆菌Aliccloba- 【 - py为α方法】cilluscontaminans发酵产生的α -葡萄糖苷酶的分离纯化效果,-葡萄糖苷酶的规模化生产提供技术支持。【采用硫酸铵分级沉淀法对发酵液中的蛋白质进行沉淀,以分离纯化后的蛋白质含量和酶活为指标,对2种阴离子交换柱的分离纯化效果进行评价。【结果】经过Q-SeharoseFastFlow阴离子交换层析柱分离得到的α -葡萄糖苷酶有p
3
/最大酶活为6.在这个吸收峰内蛋白质的含量稳定在2经过D1个酶活吸收峰,99×10U,6.25μmL左右;E52阴-g3
离子交换层析柱分离,最大酶活为5.在酶活吸收峰内,蛋白质含量为56×10U,α-葡萄糖苷酶的酶活范围较大,
/变化范围较大。【结论】Q-21.25~232.5μmL,SeharoseFastFlow阴离子交换层析柱对α -葡萄糖苷酶的分离效gp果优于DE52层析柱。-
[关键词]阴离子交换层析;分离纯化 脂环酸芽孢杆菌;α-葡萄糖苷酶;[中图分类号]814.1 Q
[文献标识码] A
[()文章编号]6719387201112019105 1---
Effectsoftwokindsofanionexchanechromatorah ggpy
urificationlucosidasethesearationandofin α-pgp
aaaa,,YUAN YahonCAIRuiYUETianliHOUJunlon- - -g,g,ab,XUChanunGUO Kanuan --gygq
(aColleeoFood Scienceand EnineerinbColleeoMechanicaland ElectronicEnineerin gf gg,gf gg,
NorthwestA&F UniversitYanlinShaanxi712100,China) y,gg,
:【】TAbstractObectiveheresearchfocusedonthecomarisonbetweenQ-SeharoseFastFlowand jppDE52inthesearationandoffromAlicclobacilluscontaminanswhichwasseurificationlucosidase- α- -pppgy
,aratedfromorchardofShaanxiProvinceinordertotechnicalsuortforindustrialscalerovideroduc - -pppp【】,tionofαlucosidase.MethodFirstlammoniumsulfatewasusedtodeositroteinbdifferentsatura - -gpypy
,tionlevelsthentheconcentratedsolutionwastreatedbthetwokindsofanionexchanechromatorah. yggpy ,Afterthatroteincontentandenzmeactivitwereusedtoevaluatetheeffectsofthetwokindsofanion pyy
【】Texchanechromatorahinthesearationofαlucosidase.Resultheresultsshowedoneabsortion - gpyppgg ofαaearedandtheenzmeactivitwas6.99×10 UafterthetreatmentofQ-Sehaeaklucosidase - -ppyyppg
/roseFastFlow,andthecontentwassteadatabout26.25μmLinthisabsortiontheraneroteineak; ypgpgp
3
ofabsortionwaslareaftertreatedbDE52andthehihestenzmeactivitwas5.56×10eakoint - pgygyypp
3
*
[收稿日期]0110706 2--
[);”)基金项目]农业部“项目(31071550948201183 国家自然科学基金项目(-G-[](),,,,,:作者简介 袁亚宏1971-女甘肃天水人副教授博士主要从事食品高新技术研究。E-mailuan324@msn.comy[(),,,,,。通信作者]郭康权男陕西西安人教授博士生导师主要从事食品废弃物综合利用研究1955-
:E-maildkwsuaf.edu.cn@njgq
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/U,buttheroteincontentfluctuatedfrom21.25to232.5μmLinthisabsortioneak,varininalare pgppygg
【】Arane.ConclusionnionexchanechromatorahQ-SeharoseFastFlowisbetterthanDE52inthe - gggpyp lucosidase.searationofα -gp
:;;KewordsAlicclobacilluscontaminans;lucosidaseanionexchanechromatorahurification α- gggpypyy )是一类能够从低lucosidase α-葡萄糖苷酶(α-g
聚糖类底物的非还原末端切开α1,4糖苷键的酶-类,其水解过程伴随着葡萄糖的释放,或者将游离出的葡萄糖残基转移到麦芽糖、麦芽3蔗糖等另5糖、-形成α经过水解后形外的糖类底物上,1,6糖苷键,-成非发酵性的低聚异麦芽糖或其相应的糖酯、糖肽
]12-
。作为酶制剂中的重要分支,等[α-葡萄糖苷酶主
厦门中村光学仪器HJ3数显恒温磁力搅拌器,-
厂;日本岛津公司;UV2550紫外分光光度计,SBS--上海青浦沪西仪器160数控计滴自动部分收集器,
北京哲成科技厂;BJBLAA1000微孔滤膜过滤器,-有限公司。
1.2 A.contaminans菌株的发酵
从斜面挑取A.contaminans菌株接种于100
/mL的AAM液体培养基中,45℃摇床(190rmin)
培养2以5%接种量接种于4h作为种子培养液,摇床培养1取培养液于250mL三角摇瓶中,20h,
/,收集上清。8000rmin离心10min
1.3 粗酶制备
将上清液转移至烧杯,在恒温磁力搅拌器上边搅动边慢慢加入磨碎的硫酸铵粉末沉淀蛋白,当上,上清液于4清液达到25%饱和度后再搅拌30min℃冰箱过夜后离心弃去杂蛋白并收集上清液。然后
直到溶液饱和继续加入硫酸铵粉末进行蛋白沉淀,
度达到7于4℃冰箱过夜,离心收集蛋白沉5%后,将蛋白溶于少量p透析淀,H5.4的乙酸缓冲液中, 过夜,0.45μm超滤膜过滤除去蛋白溶液杂质。1.4 2种阴离子交换柱的分离纯化
根据α-葡萄糖苷酶的分子质量大小和对不同层析材料的亲和力,采用Q-SeharoseFastFlow和 p
DEAEE52进行α-纤维素D--葡萄糖苷酶的分离纯化。
1.4.1 Q-SeharoseFastFlow分离纯化 用pH p
/5.4的0.02molL磷酸缓冲液冲洗Q-Seharosep至流出液的电导和pFlow离子交换柱,H保持Fast
恒定不变;将透析得到的蛋白质溶液加到阴离子交,换柱上(上样量为2m用0~0.2.0cm×10cm)L;5/(同样缓冲液配制)进行梯度洗脱,流molL的NaCl
/速2m调节收集器的时间间隔为4m用Lmin;in,试管收集洗脱液,每管5m在2L;80nm波长处测定并测酶活性。收集酶活洗脱液中蛋白质的吸光度,
性高的各管溶液于透析袋中,用PEG20000浓缩,-除去水分及小分子杂质。最后将透析袋放入0.2/即可得到Q-L叠氮钠溶液中透析1h,Seharosepg
Flow纯化的αFast -葡萄糖苷酶。1.4.2 DE52分离纯化 将透析浓缩后的酶液加-
要参与动物体内的糖代谢、降解植物体中可溶性淀粉形成葡萄糖以及参与微生物糖代谢的非磷酸途
]34-
。径,具有非常重要的生物性功能[
关于α当前主要集中-葡萄糖苷酶的应用研究,
]]5678--
、、于医学领域[新型低聚异麦芽糖生产[啤酒的]9]101112]-、口感改善[淀粉的生产[以及麦芽糖检测[等
多个方面。同时,由于α-葡萄糖苷酶在实际应用中需要精分离高纯度,故其分离纯化也是研究的重点之一。目前,对于酶的分离纯化,主要有盐析、有机溶剂沉淀、离子交换层析、凝胶过滤层析、超滤技术、聚丙烯酰胺凝胶电泳等多种方法,其中离子交换层重复性好、选择性强、分析速度析法以其灵敏度高、
快等优点,在酶和蛋白质分离纯化中得到了广泛应
]1314-
。有文献报道,脂环酸芽孢杆菌A用[licloba-y[15]
cillcontaminans中α -葡萄糖苷酶的活性较高。为此,本研究采用2种不同的阴离子交换柱对脂环
酸芽孢杆菌A.contaminans中的α-葡萄糖苷酶进行分离纯化,以期得到对其分离纯化效果较好的柱材,为α同时-葡萄糖苷酶的进一步分离纯化奠定基础,也为α-葡萄糖苷酶的规模化生产提供技术支持。
1 材料与方法
试剂与仪器1.1 材料、
脂环酸芽孢杆菌Alicclobacilluscontami -y
分离自陕西某果园,实验室保存,发酵培养用nans,
[6]
。AAM培养基1
Q-SeharoseFastFlow,AmershamBioscience p
公司;北京瑞达恒辉科技发展DEAEE52,-纤维素D-,有限公司;对硝基苯-NPG)Simaα-D-葡萄糖苷(pg
,公司;对硝基苯酚(杭州凯佳化工有限公司;PNP)牛血清白蛋白,中科瑞泰(北京)生物科技有限公司;,考马斯亮蓝G北京瑞尔欣德科技有限公司。250-
第12期袁亚宏,等:2种阴离子交换柱对α-葡萄糖苷酶的分离纯化效果
193
/至预先用pH5.4的0.02molL醋酸-醋酸钠缓冲 ,液平衡的DE52离子交换柱上(2.0cm×10cm)-/(上样量2m用0~0.同样缓冲L,5molL的NaCl
/;液配制)进行梯度洗脱,恒流泵流速2m使用Lmin部分收集器收集洗脱液,每管收集5m在2L,80nm波长处测定每管的蛋白质吸光值,并测定酶活性,收用P集酶活性高的各管,EG20000浓缩。-1.5 α-葡萄糖苷酶活性的测定
1.5.1 标准曲线的绘制 准确称取对硝基苯酚
,用蒸馏水定容至1139.0m000mL容量瓶。再从 g中吸取1,2,3,4,5,6mL溶液分别至6个100mL/容量瓶中,用1molL的NaCO23溶液定容后混匀,最终使1mL稀释液中分别含有0,10,30,50,70,90并mmol对硝基苯酚。在405nm处测定吸光度值,
绘制标准曲线。
NPG为底1.5.2 α-葡萄糖苷酶活性的测定 以p
/、取2物,00μLNPG溶液(1mmolL)600μL乙酸- p,/乙酸钠缓冲溶液(和2H5.450mmolL)00μL酶 p
,/于5以1m液,2℃水浴中反应30minolLNaCO 23终止反应,反应结束后在405nm下测定对硝基苯酚的吸光值。为51个酶活力单位(U)2℃、5.4下,H p1min催化产生1μmol对硝基苯酚需要的酶量。
α-葡萄糖苷酶活性的计算公式为:·。
U)=α-葡萄糖苷酶活性(3
A43.5×1006×
;式中:200为反应过程中加入的酶量(L)30为反μ
);应时间(minK为标准曲线系数;A405为测定的吸
。光度值;3.5为反应总体积(mL)1.6 蛋白质含量的测定
17]
。在2采用紫外吸收法测定[80nm波长处,
测定牛血清蛋白质量浓度为0,20,40,60,80,100/绘制标准曲线,计mL时标准溶液的吸光度值,gμ
算样品中的蛋白质含量。
样品蛋白质含量的计算公式为:
A280
(/。cmL)=gμK
式中:c为蛋白质含量;K为标准曲线系数;A280为测定的吸光度值。
2 结果与分析
标准曲线2.1 对硝基苯酚(PNP)
以4以05nm波长处测得的吸光度值为纵坐标,反应体系中对硝基苯酚的终浓度为横坐标,绘制PNP标准曲线如图1所示。标准曲线方程为y=
。其中y为溶液在4相关系数为00.0018x,.99805 ,nm波长处的吸光度值(Ax为对硝基苯酚浓度。405)2.2 蛋白质含量标准曲线
用紫外吸收法测定蛋白质得到的标准曲线如图2所示。标准曲线方程为y=0.0057x+0.0087,
相关系数为0.9987。其中y为溶液在280nm处的 ,吸光度值(A2x为牛血清蛋白质含量
。80)
图1 对硝基苯酚的标准曲线Fi.1 PNPstandardcurve g
图2 蛋白质含量测定的标准曲线Fi.2 Proteinstandardcurve g
2.3 Q-SeharoseFastFlow分离纯化 p
取2m缓慢加入到L盐析后适度浓缩的样品,Q-SeharoseFastFlow层析柱中。记录洗脱液在 p
并测定α280nm处的光吸收值,-葡萄糖苷酶的活(性,绘制曲线如图3所示。由图3可以看出:经1)过硫酸铵分级沉淀得到的粗酶,能够通过Q-Seha-p
roseFastFlow进行进一步的分离纯化。经过洗
脱,出现2个蛋白吸收峰和1个酶吸收峰,蛋白吸收而酶吸收峰明显,两者间隔分明,没有重叠;峰较低,
()经过Q-蛋2SeharoseFastFlow层析柱洗脱后, p白质在第1~5管、第16~22管各出现1个吸收峰,且在第3~1根据标准曲线计8管各出现1个峰值,
194
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算得此时的蛋白含量分别为146.25和92.5/但在这2个蛋白峰的管内,mL,α-葡萄糖苷酶的gμ
()甚至没有;在第2活性均很低,35~35管出现1个
酶活吸收峰,在第2由公式计9管出现酶活的峰值,
3
算得其最大酶活为6.而在此范围内,蛋99×10U,
/白质的含量约为26.25μmL
。g
图3 Q-SeharoseFastFlow对α -葡萄糖苷酶的分离纯化p
lucosidaseFi.3 ResultsofsearationofαbQ-SeharoseFastFlow - ggpyp
2.4 DE52分离纯化-
取2m用DL盐析后适度浓缩的样品,E52层-记录洗脱液在2析柱进行分离纯化,80nm处的吸光度值,并检测α绘制曲线如图4-葡萄糖苷酶的活性,(所示。由图4可以看出:经D1)E52阴离子交换-蛋白质在第3~1柱分离纯化后,1管和第17~33管各出现1个吸收峰,而α3~-葡萄糖苷酶酶活在第2
酶活吸收峰与蛋白的第2个46管出现1个吸收峰,
()吸收峰有部分重叠;第3~121管之间的吸收峰在/其蛋白质含量为1第6管出现1个峰值,50μmL,g
第2个峰值在第2其蛋白质含量为34管出现,10/酶活性吸收峰值在第3其活性为mL,5管出现,gμ
3
在酶活吸收峰内,蛋白质含量为5.56×10U,/变化范围较大
。21.25~232.5μmL,g
图4 DE52对α--葡萄糖苷酶的分离纯化
lucosidaseFi.4 ResultsofsearationofαbDE52 - -ggpy
3 结 论
本研究以从陕西某果园分离到的1株Alicy-对其发酵液中的αclobacilluscontaminans为材料, -
葡萄糖苷酶进行了分离,经过硫酸铵分级沉淀之后,
Q-SeharoseFastFlow层析柱和DE52层析柱对 -p
蛋白质洗脱液α-葡萄糖苷酶均有一定的分离作用,
出现2个峰,而酶活均只有1个吸收峰,可见2种阴离子交换柱对α-葡萄糖苷酶有相似的分离作用。经过Q-SeharoseFastFlow分离纯化的α -葡萄糖苷p
第12期袁亚宏,等:2种阴离子交换柱对α-葡萄糖苷酶的分离纯化效果
640.
195
/酶在蛋白质含量为26.25μmL左右时有吸收峰g值,分离效果良好;而DE52分离纯化后的α--葡萄且在这个吸收峰内,糖苷酶酶活吸收峰的跨度较大,
/蛋白质含量为2变化范围较1.25~232.5μmL,g大,说明其分离效果较差。
综上所述,分别采用Q-SeharoseFastFlow和 pDE522种阴离子层析柱对脂环酸芽孢杆菌产生的-
Q-SeharoseFastα-葡萄糖苷酶进行分离纯化时, pFlow阴离子交换柱对α-葡萄糖苷酶的分离纯化效
果优于D该研究为以后的αE52阴离子交换柱,--葡萄糖苷酶纯化工作奠定了基础,同时也为Alicy-
[]7onishiM,FukuokaT,ShimaneY,etal.Biochemicalsnthesis K y
,ofnovelselfassemblinlcoliidsfromricinoleicacidbare - -ggypy ]combinantαlucosidasefromGeobacillussJ.Biotechnolo- -gp[,Letters2011,33:139145.-gy
[]8imiboonP,NakaonS,PichankuraR,etal.Snthesisof N ppgygy
anovelrebiotictrisaccharidebateⅠαlucosidasefrom - yyppg ,B.licheniormisstrainTH42[J].ProcessBiochemistr - yf2011,46:448457.-
[]]低醇甜味啤酒与低醇奶味啤酒的研制[酿酒,9J. 马雅娥.
():2004,3166162.-
MaYE.Thedevelomentoflowalcoholsweetandlowalcohol p],():()milkbeer[J.LiuorMakin2004,3166162.inChinese - qg[]10artinoA,SchiraldiC,FuscoS.Proertiesoftherecombinant M p
lucosidasefrom Sulolobussolataricusinrelationtoα- gff]starchJ.JournalofMolecularCatalsisBenzrocessin --yypg[,matic2001,11:787794.-
[]11dziebloA,SnowieckiJ.Newsourceofthethermostableα Z -y
lucosidaserocessinsuitableforsinlestestarchJ]. ggppg[ ,Chemistr2002,79:485491.Food -y
[]12ilekO,AzmiT,SunaT.Maltosebiosensinbasedoncoim- D -g
]mobilizationofalhaandoxidase[J.lucosidaseranose - pgpy,():Bioelectrochemistr2010,791108113.-y
[]蛋白质工程[北京:科学出版社,13M].2008:209217. 汪世华.-
:,SH.ProteinenineerinM].BeiinSciencePressWan ggg[jg ()2008:209217.inChinese-
][赵 佳.离子交换层析技术在多糖分离纯化中的应用14 司 波,
[]():科技风,J.200918203.
SiB,ZhaoJ.Thealicationofionexchanechromatorah - ppggpyinthesearationandurificationofolsaccharides[J]. pppy,():()TechnoloTrend200918203.inChinese gy
[]15anY,YueTL,YuanY H,etal.Isolationandidentifica W -g
tionofthermoacidohilicbacteriafromorchardsinChina - p[],J.JournalofFoodProtection2010,73:390394. -
[]16otoK,NishiboriA,WasadaY.Identificationofthermoaci G --
dohilicbacteriaisolatedfromthesoilofseveralJaanese pp],fruitorchards[J.LettersinAliedMicrobiolo2008,46: ppgy289294.-
[]蛋白质技术手册[北京:科学出版社,17M].1999:102 范 明.-
208.
:,M.Proteintechnicalmanual[M].BeiinSciencePressFan jg()1999:102208.inChinese-
clobacilluscontaminans中α -葡萄糖苷酶的大规模生产提供了技术支持。[参考文献]
[]魏红福.蜜蜂α1 王志江,-葡萄糖苷酶的分离纯化及其酶学性质
]():食品科学,研究[J.2007,287304308.-
,WanZJWeiH F.Purificationandcharacterizationofαlu --gg ],cosidaseextractedfromhonebee[J.FoodScience2007,28 y ():()7304308.inChinese-
[]2houC,XueY,MaY.Enhancinthethermostabilitofαlu Z --gyg
cosidasefrom ThermoanaerobactertenconensisMB4bsin -ygg ]substitution[J.JournalofBioscienceandBioenileraline -ggp,():neerin2010,11011217.-g
[]]陈小霞,彭志英.食3J. 岳振峰,α-葡萄糖苷酶研究现状及进展[
():品与发酵工业,2000,2636367.-
YueZF,ChenXX,PenZY.Statusandadvanceofreuo -gq ],lucosidase[searchonαJ.FoodandFermentationIndustries - g():()2000,2636367.inChinese-
],[4onsecaF,SilvaJSamuelsR,etal.Purificationandartialcharac F -p
terizationofamidutmembraneboundαfromQuesadalucosidase -- gg:)[]ias(HemiteraCicadidaeJ.ComarativeBiochemistrand ppygg ,,:Phsiolo20101552025.-ygy
[]5arinthnukrowhP,TonkobetchS,KonatanaothinA,et Am gpgpy
al..D645Eofacidalhaisthemostcommonmulucosidase - -ppg]tationinthaiatientswithinfantileonsetomedisease[J. - ppp,:GeneticTestinandMolecularBiomarkers2010,14(6)835 -g 837.
[],6uanJH,YanC W,SuIJetal.HeatitisBvirussurface H gp
interactswithacidalhaandalterslucosidaselcoantien - -pggyg],:enmetabolism[J.HeatoloResearch2010,40(6)633 -gpgy
(上接第190页)
[]21uanJW,YanJK,DuanY Q,etal.Bacterialdiversitieson H gg
unaedandainfluecuredtobaccoleavesestimatedb16S - gggy ]seuenceanalsis[J.AlliedMicrobioloandBiorRNA -qyppgy ,():technolo2010,882553562.-gy
[]22haoM Q,WanBX,LiFX,etal.Analsisofbacterialcom- Z gy
munitiesonainfluecuredtobaccoleavesb16SrDNA - ggy
]PCR-DGGEtechnoloJ.AlliedMicrobioloandBio -gy[ppgy ,():technolo2007,73614351440.-gy
[]23icheleDG,MariannaP,DanieleS,etal.Microbialcommu M -
nitstructureanddnamicsofdarkfirecuredtobaccofermen - -yy ],tation[J.AlliedandEnvironmentalMicroiolo2007,73 ppggy():3825837.-