猴腿蹄盖蕨多糖的脱蛋白研究用到精科仪器

2014-11-18 20:37:23

[导读] 为探索猴腿蹄盖蕨多糖脱蛋白的最佳工艺条件,以蛋白去除率为主要考察指标,采用Sevag 法、TCA法、酶法等5种方法对猴腿蹄盖蕨多糖脱蛋白工艺进行了探索。结果表明:最佳脱蛋白工艺为酶法与TCA法联用,即加入0.02g木瓜蛋白酶,40℃水浴反应30min后,沸水中灭酶10min

 [摘 要]为探索猴腿蹄盖蕨多糖脱蛋白的最佳工艺条件,以蛋白去除率为主要考察指标,采用Sevag 法、TCA法、酶法等5种方法对猴腿蹄盖蕨多糖脱蛋白工艺进行了探索。结果表明:最佳脱蛋白工艺为酶法与TCA法联用,即加入0.02g木瓜蛋白酶,40℃水浴反应30min后,沸水中灭酶10min,冷却至室温,4 000r/min离心,去变性酶沉淀,取上清液加入3%TCA 试剂振荡3次,每次20min,震荡后静置1h,4 000r/min离心15min。在该条件下,猴腿蹄盖蕨多糖的蛋白去除率为76.50%,多糖损失率为11.82%。通过试验研究得到的猴腿蹄盖蕨多糖脱蛋白工艺条件稳定、重现性高,具有一定的应用价值。

[关键词]猴腿蹄盖蕨;多糖;脱蛋白工艺

 蕨类植物是植物类中草药的重要组成部分[1],多数蕨类植物既可食用,又可入药。蹄盖蕨科植物猴腿蹄盖蕨,又名多齿蹄盖蕨、猴腿菜、猴腿儿,既是味道鲜美的山野菜,又可作为药品添加剂使用[2]。猴腿蹄盖蕨在吉林省长白山区分布广泛[3],具有抗菌、抗病毒、抗氧化、抗肿瘤等众多功效[4],猴腿蹄盖蕨含有丰富的氨基酸,总含量可达13.46%,其中被誉为“智慧酸”的谷氨酸,含量可达2.22%。作为药

食两用珍贵的山野菜,猴腿蹄盖蕨发展前景非常广阔[5-6]。多糖是由单糖或衍生物聚合而成的生物活性大分子,是一切生命有机体必不可少的成分。多糖具有增强免疫、降血糖、降血脂、抗肿瘤、抗疲劳及抗衰老等多种生物活性,已应用到保健品、化妆品、药品、食品等领域,是现代医学和食品功能化学关注的焦点[6-9]。但是,在植物多糖研究过程中,植物中所含蛋白常影响植物多糖纯度,从而导致其药理研究出现较大差异。蛋白质是粗多糖中最主要的杂质,对植物多糖的纯度造成影响。蛋白质的存在增加了多糖的吸湿性,其所带电荷可吸附大量其他杂质,使杂质的去除变得更为困难。同时,蛋白质还会吸附多糖,给多糖的分级、分离带来困难。更重要的是,蛋白质具有热源性,含有蛋白杂质的多糖不能用于临床注射。因此,多糖纯化的第一步就是脱蛋白。而一般去除蛋白质的过程中多糖的损失量较大,所以有必要对多糖的脱蛋白方法进行研究。目前,未见猴腿蹄盖蕨多糖相关研究的报道。笔者应用传统的脱蛋白方法Sevag法、TCA法、酶法等[10-14]对猴腿蹄盖蕨多糖脱蛋白的工艺进行探索,以期为更有效地开发猴腿蹄盖蕨提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 猴腿蹄盖蕨采自吉林市蛟河地区,经吉林化工学院药学系薛健飞博士鉴定为蹄盖蕨科植物猴腿蹄盖蕨。

1.1.2 试剂木瓜蛋白酶(酶活性为50万U/g),北京奥博星生物技术有限责任公司;葡萄糖、正丁醇、氯仿、三氯乙酸、硫酸、苯酚、无水乙醇均为分析纯试剂;水为重蒸馏水。

1.1.3 仪器UV-752N型紫外-可见分光光度计,(上海精密科学仪器有限公司),RT-08型多功能粉碎机(荣聪精密科技有限公司),BS-600L型电子天平(上海精密科学仪器有限公司),RE-52A 型旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)。

1.2 方法

1.2.1 多糖含量测定

1)标准曲线的绘制。精密称取在105℃干燥至恒重的葡萄糖标准品20.4mg,置于100mL的容量瓶中[15],加入蒸馏水适量,超声使溶解,蒸馏水定容至刻度,制成浓度为0.204mg/mL的葡萄糖标准品溶液。取上述溶液2.0 mL、4.0 mL、6.0 mL、8.0mL、10.0mL、12.0mL、14.0mL,分别置于50mL容量瓶中,蒸馏水稀释至刻度。精密吸取上述溶液各2.0mL于具塞试管中,加入4%苯酚溶液1.0mL,摇匀,迅速滴加7.0mL的浓硫酸,放置5min,置于40℃的水浴中加热30min,迅速冷却至室温,采用紫外-可见分光光度计,在490nm波长处测定吸光度,以浓度C为横坐标,吸光度值A 为纵坐标,绘制标准曲线[16]回归方程:A=11.865C+0.001 86,r=0.999 5,结果表明,葡萄糖在0.008 16~0.057 2mg/mL与吸光度呈良好的线性关系。

2)样品多糖的含量测定。取猴腿蹄盖蕨多糖粉末适量,置于容量瓶中,加蒸馏水适量,超声使溶解,蒸馏水稀释至刻度,摇匀,制成供试品溶液。吸取供试品溶液2.0mL于具塞试管中,加入4%苯酚溶液1.0mL,摇匀,迅速滴加7.0mL的浓硫酸,放置5min,置于40℃的水浴中加热30min,迅速冷却至室温,采用紫外-可见分光光度计,在490nm波长处测定吸光度,由回归方程计算出多糖浓度,从而计算出粉末中多糖的质量以及多糖损失率。多糖质量(g)=(C×10×25×100×干浸膏质量)/1000×2×2×含量测定取样量;多糖损失率(%)=(粗多糖中多糖质量-除蛋白处理后样品中多糖质量)/粗多糖中多糖质量;式中,C 表示测定样液中多糖的浓度(mg/mL)。

1.2.2 蛋白质含量测定吸取多糖提取液1.0mL定容于25mL容量瓶,以蒸馏水为空白,在280nm和260nm处测定吸光度值,根据经验公式:蛋白质浓度C(g/L)=1.45×A280-0.74×A260[17-18],计算蛋白质含量,从而计算去除率。

蛋白去除率(%)=(粗多糖中蛋白质量-除蛋白处理后样品中蛋白质量)/粗多糖中蛋白质量

1.3 脱蛋白试验

1.3.1 Sevag法脱蛋白试验[19-20]

取猴腿蹄盖蕨粗多糖溶液25mL,加入一定量的Sevag试剂(V正丁醇∶V氯仿,1/5),进行几次一定时间的剧烈震荡后,4 000r/min离心,取上清液即可。Sevag试剂加入量、震荡次数和震荡时间通过以下考察试验进行确定。

1)Sevags试剂加入量。Sevag试剂体积/多糖溶液体积分别为1/1、1/2、1/3、1/4、1/5,固定震荡时间为20min,震荡次数为1次,考察Sevags试剂加入量对多糖损失率和蛋白去除率的影响。

2)震荡次数。改变震荡次数(1次、2次、3次、4次、5次),固定Sevag试剂为5mL,震荡时间为20min,考察震荡次数对多糖损失率和蛋白去除率的影响。

3)震荡时间。改变震荡时间(10min,20min,30min,40min,50min),固定Sevag试剂为5mL,震荡次数为1次,考察震荡时间对多糖损失率和蛋白去除率的影响。

1.3.2 三氯乙酸法(TCA 法)脱蛋白试验取猴腿蹄盖蕨粗多糖溶液25mL,分别加入TCA 溶液使其质量分数分别为2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%,振荡20 min,静置1h,4 000r/min离心15min,弃去沉淀。考察溶液中不同TCA 浓度的脱蛋白效果。确定最佳的TCA 浓度后,在该条件下考察TCA 法不同震荡次数(1次、2次、3次、4次、5次)下的脱蛋白效果,计算蛋白去除率和多糖损失率。

1.3.3 酶法脱蛋白试验取猴腿蹄盖蕨粗多糖溶液25mL,放入水浴锅中预热10min,加入一定量的木瓜蛋白酶,在一定温度下酶解反应一段时间后,40℃水浴反应30min后,沸水中灭酶10min,冷却至室温,4 000r/min离心,去变性酶沉淀,取上清液

即可。木瓜蛋白酶加入量、酶解温度、酶解时间通过以下考察试验进行确定。

1)木瓜蛋白酶加入量。分别加入木瓜蛋白酶量0.01g、0.02g、0.03g、0.04g、0.05g,固定酶解温度为40℃,酶解时间为0.5h,考察木瓜蛋白酶加入量对多糖损失率和蛋白去除率的影响。

2)酶解温度。改变酶解温度(40℃,45℃,50℃,55℃,60℃,65℃), 固定蛋白酶加入量0.02g,酶解时间为0.5h,考察酶解温度对多糖损失率和蛋白去除率的影响。

3)酶解时间。改变酶解时间(0.5h,1.0h,1.5h,2.0h,2.5h),固定蛋白酶加入量0.02g,酶解温度为40℃,考察酶解时间对多糖损失率和蛋白去除率的影响。

1.3.4 酶法与Sevag法联用脱蛋白试验取猴腿蹄盖蕨粗多糖溶液25 mL,放入水浴锅中预热10min,在优选的木瓜蛋白酶法工艺条件下进行脱蛋白后,将反应瓶放入沸水中灭酶10min,冷却至室温,4 000r/min离心,去变性酶沉淀,取去蛋白后的猴腿蹄盖蕨多糖上清液20mL,在优选的Sevag法条件下进行脱蛋白试验,测定其多糖及蛋白质含量,计算多糖损失率和蛋白去除率。

1.3.5 酶法与TCA 法联用脱蛋白试验取猴腿蹄盖蕨粗多糖溶液25 mL,放入水浴锅中预热10min,在优选的木瓜蛋白酶法工艺条件下进行脱蛋白后,将反应瓶放入沸水中灭酶10min,冷却至室温,4 000r/min离心,去变性酶沉淀,取去蛋白后的上清液20mL,在优选的TCA法条件下进行脱蛋白试验,得脱蛋白多糖溶液,测定其多糖及蛋白质含量,计算多糖损失率和蛋白去除率。