猪肾溶菌酶的分离纯化及部分性质与功能基团研究和固定化初探

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溶菌酶(Lysozyme EC3.2.1.17)是一种专门作用于微生物细胞壁的糖苷水解酶,全称为1,4—β—N—溶菌酶,又称胞壁质酶(Mucopeptide)或N—乙酰胞壁酰基水解酶(Mucopeptide N—acetymuramoy hydrolase)。它能水解细菌坚韧的细胞壁,使菌体失去保护的屏障而死亡,因而具有溶化细菌的作用。溶菌酶广泛存在于动植物和微生物中,现在还可以通过基因工程的手段获得溶菌酶。溶菌酶被广泛应用于食品的杀菌、保鲜、防腐上;在医药和临床上,溶菌酶具有抗菌、预防病毒、消炎消肿、增强抗菌素疗效等作用;还可以作为生化试剂用于细菌细胞破壁等。 以猪肾为材料,经过匀浆、正丁醇除脂、硫酸铵分级分离、CM—Sepharose Fast Flow离子交换柱层析、Sephacryl S-200凝胶过滤等步骤,分离纯化出电泳纯的溶菌酶,该酶比活为162.45U/mg,纯化倍数达113.6倍,回收率为16.89%。经凝胶过滤和SDS—PAGE测得该酶的全分子量约为15kD。其米氏常数Km为0.0135g/ml。以溶壁微球菌溶液为底物,测得该酶的最适pH为6.0,最适温度为45℃。Ba2+、Zn2+、Li+等离子对该酶活性基本无影响,Mn2+对该酶活性有激活作用,Ag+、Cu2+、CO2+、Pb2+和Fe2+对该酶活性有抑制作用。在试验的几种化学试剂中,双氧水的抑制作用最强,其次是抗坏血酸,EDTA和尿素。用甲醇、乙醇、乙二醇和异丙醇四种有机物来检测它们对酶活力的影响,结果表明甲醇对其酶活抑制程度较为显著,异丙醇次之,乙二醇相对比较轻微,而乙醇对其酶活基本无太大影响。 在一定条件下分别采用苯甲基磺酰氟(PMSF),三硝基苯磺酸(TNBS)、对氯汞苯甲酸(PCMB),二巯基苏糖醇(DTT)、N—溴代琥珀酰亚胺(NBS)、顺丁烯二酸酐(maleicanhydride)、溴乙酸(BrAc)、碘乙酸(IAc)8种化学修饰剂选择修饰猪肾溶菌酶的多种氨基酸残基,并测定其酶活力变化。结果表明,N—溴代琥珀酰亚胺、对氯汞苯甲酸的修饰能显著抑制酶的活力,活力的降低与修饰剂的浓度有关。三硝基苯磺酸和顺丁烯二酸酐也能抑制酶活力,但是不明显。溴乙酸、碘乙酸和二巯基苏糖醇的修饰对酶的抑制作用影响较小。因此认为巯基和色氨酸残基是猪肾溶菌酶的必需功能基团。 选择聚乙烯醇-海藻酸钠聚合物为载体,采用包埋法固定化猪肾溶菌酶,通过单因素实验观察了海藻酸钠的浓度、酶量、氯化钙浓度、戊二醛浓度和固定化时间对酶活回收率的影响,得到固定化溶菌酶最佳条件为:2%海藻酸钠,1:2的载体与酶液(Ⅴ/Ⅴ)比例,0.04mol/LCaCl2,0.25%戊二醛交联2h,酶活力回收率达到80.3%。固定化酶的最适温度为45℃,与游离酶相同,最适pH值为6.0,也与游离酶相同,且有更宽的适宜反应的范围。将固定化酶储存于4℃冰箱中一个月活性比较稳定性,仍能保持在70%以上。 由于溶菌酶和几丁质酶作用机理的不同,溶菌酶能抑制枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌和黑曲霉的生长,而几丁质酶能抑制啤酒酵母和假丝酵母菌的生长。而两者对大肠杆菌和沙雷氏菌都没有明显作用。比较了猪肾溶菌酶和黑豆几丁质对胶体几丁质与溶壁微球菌作底物时的水解活性,证明各有其最适底物,两者对胶体几丁质有不同的水解产物,推测一种为内切酶,一种为外切酶。
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