“华夏3号”大豆胰蛋白酶抑制剂的分离纯化和钝化影响因素的研究

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“华夏3号”大豆(HX3)是优质的新品种大豆,而其中的抗营养因子,如胰蛋白酶抑制剂(Trypsin inhibitor,TI),会减弱大豆的营养价值。目前对HX3的胰蛋白酶抑制剂(HX3 TI)的研究还没有相关报道,因此本研究以HX3 TI为研究对象,对其展开研究。首先,利用硫酸抽提对HX3 TI进行粗分离,一步盐析的回收率为(26.98±0.00)%,纯化倍数为(3.31±0.08)倍;两步盐析的回收率则为(26.05±0.12)%,其纯化倍数为(3.25±0.04)倍。从综合资源节约方面的考虑,本研究将采用045%硫酸铵浓度对HX3 TI进行盐析初步纯化。采用四种层析柱法对HX3 TI盐析液进一步纯化:(1)DEAE-52柱层析分离纯化,HX3 TI纯化倍数为3.60倍。(2)Sephadex G-75柱层析分离纯化,HX3 TI纯化倍数为3.14倍。(3)Sephadex G-75和DEAE-52柱层析相结合分离纯化,纯化倍数为5.26倍。(4)DEAE-52和Sephadex G-75柱层析相结合分离纯化,纯化倍数为7.30倍。实验数据表明,两步纯化更有优势,其中纯化效果最佳的为DEAE-52和Sephadex G-75柱层析相结合法。通过三种电泳方法即PAGE、明胶-PAGE和SDS-PAGE,对纯化倍数最高的HX3TI进行电泳检测:(1)PAGE电泳检测表明,HX3 TI盐析液泳道有较多的杂蛋白;纯化样品泳道仅有一条电泳带,说明纯化HX3 TI的效果显著,无杂蛋白条带。(2)明胶-PAGE电泳专一性检测胰蛋白酶抑制剂活性,盐析液泳道显示有5条带,说明HX3TI种类有5种,其中电泳带宽且染色较深,说明HX3 TI的活性高。柱层析纯化样品泳道只出现一条带,说明纯化的HX3 TI只有一种。(3)SDS-PAGE电泳检测得到HX3TI的分子量在20 kDa左右。接着对HX3 TI的钝化作用影响因素进行探讨。在金属离子浓度为0.8 mol/L和100℃加热15 min的条件下:加入CaCl2后HX3 TI活性与NaCl、AlCl3相比,分别降低了13.28%和11.49%,其残留率也分别降低了13.28%和11.47%,表明金属离子对HX3 TI的钝化作用有较大的影响,且Ca2+对HX3 TI钝化作用的影响更加明显。在00.5 mol/L CaCl2作用条件下,HX3 TI残留率呈U型变化,其中0.2 mol/L CaCl2对HX3 TI的作用效果最佳,残留率仅为未加CaCl2的27.04%。进一步通过阿伦尼乌斯方程对HX3 TI的失活能进行分析,表明CaCl2使HX3 TI钝化符合y=b1 e-b2x+(1-b1)e-b3x方程,且失活能为104.15 kJ/mol,未加CaCl2失活能为150.61 kJ/mol,加CaCl2比未加CaCl2需要的能量降低了46.46 kJ/mol。因此,Ca2+明显降低了HX3 TI失活所需要的能量,达到快速钝化HX3 TI的效果。进一步探讨碱性蛋白酶钝化HX3 TI的影响因素。(1)单因素实验最佳影响条件分别是:pH 10、65℃、50 U/mL酶用量和5 h作用时间。(2)正交试验L9(43)探讨中各因素的主次影响顺序为:酶用量>温度>pH>作用时间。最佳钝化条件为:75U/mL酶用量、65℃、pH 9、5 h作用时间,HX3 TI的残留率为0.5%。(3)响应面分析最佳的钝化条件为:69.01 U/mL酶用量、65.59℃、pH 9.56、6.21 h作用时间,HX3TI残留率最低,为0.33%。(4)响应面分析中,HX3 TI残留率比市售大豆TI降低10.58%,说明HX3 TI比市售大豆TI更易钝化。
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