CN100537755C - 从红细胞中提取超氧化物歧化酶的方法 - Google Patents

从红细胞中提取超氧化物歧化酶的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开的从红细胞中提取超氧化物歧化酶的方法,步骤包括动物新鲜血液抗凝处理后,离心收集红细胞,经溶血,热变性,丙酮分级沉淀,冻干得SOD粗品。粗品经离子交换层析和/或分子筛层析得SOD精品。本发明彻底摒弃了氯仿乙醇,只采用热变性和丙酮分级沉淀的方法,简便的分离出具有较高活力的粗品SOD。本发明的从红细胞中提取超氧化物歧化酶的方法,能最大限度的保持原有的SOD活力,得率比传统的氯仿乙醇法更高。本发明操作简单,适合于工业化生产。

Description

从红细胞中提取超氧化物歧化酶的方法
技术领域
本发明涉及一种从红细胞中提取超氧化物歧化酶的方法,属于生物技术领域。
背景技术
超氧化物歧化酶(SOD)是普遍存在于生物体内的一种能清除超氧阴离子自由基的金属酶,具有抗炎症、抗辐射、抗肿瘤等多种功能,现已被广泛应用于医药、食品、保健食品和化妆品中。
现行的从红细胞中提取超氧化物歧化酶的方法主要是取血,抗凝,用生理盐水洗涤,低温溶血,氯仿乙醇抽提血红蛋白,磷酸钾萃取,热变性,丙酮沉淀,再离子交换层析,分子筛柱层析。该工艺缺点是流程复杂,成本高昂,且氯仿具有较强的毒性。另外单纯用氯仿乙醇抽提血红蛋白,由于SOD吸附于血红蛋白之上,造成SOD的得率减小。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单,成本低廉,适合于工业化生产的从红细胞中提取超氧化物歧化酶的方法。
本发明的从红细胞中提取超氧化物歧化酶的方法,其步骤如下:
1)取动物新鲜血液,搅拌下加入柠檬酸钠溶液抗凝,离心收集红细胞;
2)向步骤1)收集的红细胞中加入1~5倍体积的蒸馏水,搅拌,使红细胞破碎,得红细胞溶血液;
3)向红细胞溶血液中加入单价中性金属盐,至单价中性金属盐终浓度为0.01M~3M,再加入过渡金属盐,至过渡金属盐终浓度为0.1mM~10mM;
4)加热至50~85℃,保温20~120min后,过滤或离心去渣,得到SOD粗提液;
5)搅拌下,向SOD粗提液加入0.7~1.1倍体积的经预冷的丙酮,离心取上清;
6)搅拌下,向步骤5)所得的上清中加入1.3~1.6倍体积的经预冷的丙酮,离心取沉淀,用缓冲液溶解,脱盐后冷冻干燥,获得SOD粗品;或者将沉淀经缓冲液溶解脱盐后,经过阴离子交换层析和/或分子筛柱层析,冷冻干燥,获得SOD精品。
本发明中,所用的柠檬酸钠溶液为质量浓度10%的柠檬酸钠溶液,柠檬酸钠溶液的加入量为血液体积的1~10%;
本发明中,所说的单价中性金属盐可以是碱金属的氯化物、溴化物、硝酸盐和硫酸盐中的任一种或几种的混合物。例如氯化钠、氯化钾、溴化钠、溴化钾、硝酸钠、硫酸钠中的一种或几种的混合物。由于氯化钠、氯化钾成本低廉,容易获取,且无毒无害,优选氯化钠、氯化钾作为中性金属盐。
本发明中,所说的过渡金属盐可以是铜盐、锌盐和锰盐中的一种或几种的混合物。如氯化铜、氯化亚铜、氯化锰、氯化锌、硫酸铜等。
本发明中,步骤6)所说的缓冲液可为pH7.2~8.0的2.5mM的磷酸缓冲液。
为了有更好的纯化效果,本发明中所说的阴离子交换层析一般采用DEAE阴离子交换层析,层析柱先用pH7.2~8.0的2.5mM的磷酸缓冲液平衡,然后上样,用相同缓冲液洗脱至280nm无光吸收,然后换用单一浓度的洗脱液洗脱至280nm无光吸收,收集SOD活力峰。所指的单一浓度的洗脱液为以下任意一种,1)与平衡层析柱的缓冲液pH、浓度相同的磷酸缓冲液中加入0.004~0.01M氯化钠;2)与平衡层析柱的缓冲液pH相同、浓度为5~10mM的磷酸缓冲液。为了降低成本,优选DEAE阴离子交换层析为可以重复使用且流速较快的DEAESepharose Fast Flow(DEAE快速流琼脂糖)。
本发明中所说的分子筛柱层析,可以采用Sephadex G100(葡聚糖凝胶G100)或Sephadex G75(葡聚糖凝胶G75)柱层析,层析柱先用蒸馏水平衡,然后上样,以蒸馏水洗脱,收集SOD活力峰。
本发明的有益效果在于:
本发明彻底摒弃了氯仿乙醇,只采用热变性和丙酮分级沉淀的方法,简便的分离出具有较高活力的粗品SOD,这是对SOD生产的革命性的改进。由于丙酮可以通过简单的蒸馏法回收,因此该方法成本低廉,更适合于工业化生产。本发明由于采用热变性除血红蛋白,因此可以在常温下溶血,使操作更简便,降低能耗。
本发明在热变性中同时加入中性金属盐和过渡金属盐,使得热变性更彻底,杂蛋白去除更完全,同时最大限度的保持原有的SOD活力,得率比传统的氯仿乙醇法更高。中性单价金属盐在热变性对SOD有保护作用,中性金属盐的加入,增加了红细胞溶血液的离子强度,适当的离子强度可以抑制变性的血红蛋白沉淀吸附SOD,使SOD抽提更完全,同时高盐浓度对SOD有一定的保护作用,上述两大优势提高了SOD的得率。过渡金属盐,特别是Cu2+,一方面对SOD有很好的保护作用,另一方面过渡金属离子可以使杂蛋白对热更敏感,这就提高了热变性对SOD跟杂蛋白的分辨率。
本发明改进了原有的丙酮一次沉淀的方法为丙酮分级沉淀,提高了丙酮沉淀的分辨率,使得丙酮沉淀更加有效。由于SOD对丙酮不敏感而一般的杂蛋白对有机溶剂都比较敏感。本发明在结合一般SOD提取中丙酮沉淀的方法,摸索出丙酮分级沉淀的方法。沉淀的范围跟前面加入的中性盐的量有一定的关联,由于盐析作用的存在,随着中性金属盐的浓度增大,丙酮用量减少。
本发明在DEAE离子交换层析中摸索出了两个行之有效的单一浓度洗脱液,避免了连续梯度洗脱,省却了梯度装置来产生梯度的麻烦,使离子交换更稳定,操作更简单,在生产中更容易被操作工人所掌握。
本发明在G100/75分子筛柱层析过程中,采用蒸馏水作为洗脱液,可以一步达到分离跟脱盐的目的,省去了后续脱盐的操作。
具体实施方式
以下通过实施例进一步对本发明进行阐释。本发明中涉及的SOD活力和蛋白浓度测定分别使用国内通用的邻苯三酚自氧化法和folin—酚法。
实施例1
新鲜猪血200L加入10L浓度为10%的柠檬酸钠溶液抗凝,用管式离心机分离得90L红细胞和120L血浆。血浆喷雾干燥成为血浆蛋白粉。红细胞泵入反应罐中,同时加入180L的蒸馏水搅拌30min。继续搅拌下加入10.2Kg氯化钾和300g二水氯化铜,加热到65℃并保温60min,迅速水冷至30℃以下,板框式压滤机压滤得浅蓝色SOD粗提液共190L,单位活力210U/ml。搅拌下加入190L的4℃预冷丙酮,继续搅拌15min。管式离心机离心,上清液在搅拌下加入76L的预冷丙酮,继续搅拌15min后离心,得浅蓝绿色沉淀。沉淀用1L的pH7.2浓度2.5mM的磷酸缓冲液溶解,得1.2L浅蓝绿色溶液,溶解液对相同的缓冲液透析脱盐,总共5次,每次5小时。脱盐后冷冻干燥得到比活3300U/mg蛋白的SOD粗品7.27g,密封包装后-20℃冷冻保存。
实施例2
新鲜猪血14L用140ml浓度为10%的柠檬酸钠溶液抗凝,用管式离心机分离得6L红细胞和8.14L血浆。将红细胞置于反应罐中,加入10L蒸馏水,室温搅拌30min。继续搅拌下加入氯化钠80g、氯化钾112g和五水硫酸铜2.5g,加热到68℃保温一个小时,压滤得蓝绿色澄清溶液12L,单位活力230U/ml。搅拌下加入8.4L的4℃预冷丙酮,继续搅拌15min。管式离心机离心,上清液在搅拌下加入9.6L的预冷丙酮,继续搅拌15min后离心,得浅蓝绿色沉淀。沉淀用100ml左右pH为7.6的浓度2.5mM磷酸缓冲液溶解,溶解液上sephadex G25柱层析(
Figure C200710070813D0006093426QIETU
)脱盐,装好的G25柱子用2.5mM的磷酸钾缓冲液平衡至少两个体积,上样后用该缓冲液洗脱,收集蛋白质峰部分层析液,得大约150ml溶液。
脱盐后的样品上DEAE Sepharose Fast Flow阴离子交换层析(
Figure C200710070813D0006093434QIETU
Figure C200710070813D0006093442QIETU
)。层析柱装好以后用pH为7.6的2.5mM的磷酸缓冲液平衡至少三倍柱体积,上样后用该缓冲液淋洗至280nm无光吸收,换含0.004M氯化钠的pH7.6、浓度2.5mM的磷酸缓冲液洗脱,收集SOD活力峰,体积400ml左右SOD液,活力5500U/ml,比活力5200U/mg蛋白。
离子交换洗脱的SOD样品液用聚乙二醇20000浓缩至30ml左右,上分子筛Sephadex G75(
Figure C200710070813D0006093511QIETU
),用蒸馏水平衡,用蒸馏水洗脱。收集活性峰部分,得100ml左右SOD样品液,单位活力21000U/ml。冻干得浅蓝绿色SOD冻干粉320mg,比活力6700U/mg蛋白,密封包装后-20℃冷冻保存。
实施例3
取新鲜猪血10L,加入300ml浓度为10%的柠檬酸钠溶液抗凝,离心得红细胞4.5L,加入20.5L蒸馏水,室温搅拌30min。继续搅拌下加入氯化钠4.3Kg,五水硫酸铜62.5g,加热到83℃保温20min,压滤得蓝绿色澄清溶液21L,单位活力60U/ml。滤液中加入丙酮分级沉淀,搅拌下加入16.8L预冷丙酮,继续搅拌15min,离心取上清;上清继续加入14.7L预冷丙酮,继续搅拌15min,离心取沉淀。沉淀用100ml左右的pH8.0的浓度2.5mM磷酸缓冲液溶解,溶解液对相同的缓冲液透析脱盐,总共5次,每次5小时。
脱盐后的样品上DEAE Sepharose Fast Flow阴离子交换层析(
Figure C200710070813D0006093506QIETU
Figure C200710070813D0006093442QIETU
)。层析柱装好以后用pH为8.0的2.5mM的磷酸缓冲液平衡至少三倍柱体积,上样后用该缓冲液淋洗至280nm无光吸收,换pH8.0的10mM的磷酸缓冲液洗脱,得到单一的蛋白峰即为SOD活力峰,体积400ml左右SOD液,活力2500U/ml。层析液对蒸馏水透析,每次5小时,总共5次。透析后冻干,得浅蓝绿色SOD冻干粉220mg,比活力4500U/mg蛋白,密封包装后-20℃冷冻保存。
实施例4
取新鲜猪血2L,加入200ml浓度为10%柠檬酸钠溶液抗凝,离心得红细胞900ml,加入900ml蒸馏水,室温搅拌30min。继续搅拌下加入氯化钠1.5g,氯化锰0.356g和二水氯化铜0.25g,加热到60℃保温2小时,离心得溶液1.2L,单位活力260U/ml。滤液中加入丙酮分级沉淀,搅拌下加入1.08L预冷丙酮,继续搅拌15min,离心取上清;上清继续加入720ml预冷丙酮,继续搅拌15min,离心取沉淀。沉淀用20ml左右pH为7.8的浓度2.5mM磷酸缓冲液溶解,溶解液对相同的缓冲液透析脱盐,总共5次,每次5小时,脱盐后得浅蓝色溶液30ml。
脱盐液上分子筛柱层析,分子筛Sephadex G100(
Figure C200710070813D0006093511QIETU
),用蒸馏水平衡,用蒸馏水洗脱。收集活性峰部分,得100ml左右SOD样品液,单位活力2700U/ml。冻干得浅蓝绿色SOD冻干粉66mg,比活力4100U/mg蛋白,密封包装后-20℃冷冻保存。

Claims (7)

1.从红细胞中提取超氧化物歧化酶的方法,其步骤如下:
1)取动物新鲜血液,搅拌下加入柠檬酸钠溶液抗凝,离心收集红细胞;
2)向步骤1)收集的红细胞中加入1~5倍体积的蒸馏水,搅拌,使红细胞破碎,得红细胞溶血液;
3)向红细胞溶血液中加入单价中性金属盐,至单价中性金属盐终浓度为0.01M~3M,再加入过渡金属盐,至过渡金属盐终浓度为0.1mM~10mM;
4)加热至50~85℃,保温20~120min后,过滤或离心去渣,得到SOD粗提液;
5)搅拌下,向SOD粗提液加入0.7~1.1倍体积的经预冷的丙酮,离心取上清;
6)搅拌下,向步骤5)所得的上清中加入1.3~1.6倍体积的经预冷的丙酮,离心取沉淀,用缓冲液溶解,脱盐后冷冻干燥,获得SOD粗品;或者将沉淀经缓冲液溶解脱盐后,经过阴离子交换层析和/或分子筛柱层析,冷冻干燥,获得SOD精品。
2.根据权利要求1所述的从红细胞中提取超氧化物歧化酶的方法,其特征是柠檬酸钠溶液为质量浓度为10%的柠檬酸钠溶液,柠檬酸钠溶液的加入量为血液体积的1~10%。
3.根据权利要求1所述的从红细胞中提取超氧化物歧化酶的方法,其特征是单价中性金属盐为碱金属的氯化物、溴化物、硝酸盐和硫酸盐中的任一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的从红细胞中提取超氧化物歧化酶的方法,其特征是所说的过渡金属盐为铜盐、锌盐和锰盐中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的从红细胞中提取超氧化物歧化酶的方法,其特征是步骤6)所说的缓冲液为pH7.2~8.0的2.5mM的磷酸缓冲液。
6.根据权利要求1所述的从红细胞中提取超氧化物歧化酶的方法,其特征在于阴离子交换层析是DEAE阴离子交换层析,层析柱先用pH7.2~8.0的2.5mM的磷酸缓冲液平衡,然后上样,用相同缓冲液洗脱至280nm无光吸收,然后换用单一浓度的洗脱液洗脱至280nm无光吸收,收集SOD活力峰,所指的单一浓度的洗脱液为以下任意一种,1)与平衡层析柱的缓冲液pH、浓度相同的磷酸缓冲液中加入0.004~0.01M氯化钠;2)与平衡层析柱的缓冲液pH相同、浓度为5~10mM的磷酸缓冲液。
7.根据权利要求1所述的从红细胞中提取超氧化物歧化酶的方法,其特征在于分子筛柱层析是Sephadex G100或Sephadex G75柱层析,层析柱先用蒸馏水平衡,然后上样,以蒸馏水洗脱,收集SOD活力峰。
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