CN106047851A - 一种酶法制备茶黄素双没食子酸酯的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种茶黄素双没食子酸酯(TF3)的酶法制备方法。该方法包括:以黄冠梨为原料,分离纯化得到多酚氧化酶(PPO);通过两步法结合Triton X‑100反相油包水微乳系统制备得到磁性Fe3O4‑CS纳米载体;以戊二醛为交联剂将PPO固定在磁性Fe3O4‑CS纳米粒子的表面;以EGCG和ECG为反应物,利用固定化PPO催化合成得到TF3。
Description
技术领域
本发明涉及一种以固定化多酚氧化酶催化合成茶黄素双没食子酸酯的方法。
背景技术
茶黄素双没食子酸酯(TF3)是红茶中茶黄素类的一种主要单体,也是红茶茶汤的色泽及风味的主要指标。近年来,TF3的医药保健功能受到了极大的关注,但是红茶中TF3的含量极低,而且其纯化步骤繁琐耗时。
黄冠梨中多酚氧化酶(PPO)具有较强的催化合成TF3的能力。磁性纳米颗粒具有高的比表面积、超顺磁性、生物相容性、低毒以及高的回收率等特性,因此在食品加工、检测、药物给药以及生物分离等多种领域具有广泛的应用前景。然而,磁性纳米颗粒在水溶液中易发生凝聚沉降从而限制了其的实际应用。壳聚糖(CS)改性磁性纳米颗粒被广泛应用在生物医药、酶的固定化、生物分离、食品检验、废水处理和环境监测等邻域。以戊二醛为交联剂,将PPO固定在磁性壳聚糖纳米载体上具有重要的研究应用价值。
目前关于应用固定化的梨PPO催化合成TF3的方法尚未见报道。
发明内容
本发明目的旨在提供一种快速、高效的制备茶黄素双没食子酸酯的方法,实现本发明的具体方案如下:
(1)选用黄冠梨(Pyrus bretschneideri Rehd cv.Huangguan)为原料,进行多酚氧化酶(PPO)的分离纯化。匀浆法提取粗酶液,经不同饱和度硫酸铵溶液盐析,透析后上DEAE Sepharose Fast Flow层析柱,NaCl溶液梯度洗脱,收集具有酶活的洗脱组分,脱盐浓缩,纯化得到一种多酚氧化酶的同工酶。
(2)通过两步法结合Triton X-100反相油包水微乳系统制备得到磁性Fe3O4-CS纳米载体。
(3)以戊二醛为交联剂将步骤(1)中的PPO固定在磁性Fe3O4-CS纳米粒子的表面。
(4)以EGCG和ECG为反应物,利用步骤(3)中固定化酶催化合成得到TF3。催化反应的最佳时间约为1h,TF3产率为39.31%。重复利用性实验表明,固定化酶循环使用8次依然可以达到催化效率的90%以上。
(5)将步骤(4)制得的TF3粗液,经半制备高效液相色谱进行纯化。色谱柱为YMC-Pack ODS-A(250×20mm,5mm),应用乙腈-乙酸乙酯(26∶74,v/v)溶液洗脱色谱柱,检测波长280nm。分离后的样品自动分部收集,合并TF3溶液,旋转蒸发浓缩,冷冻干燥,得到TF3单体,纯度大于98%。
附图说明
图1多酚氧化酶NaCl梯度洗脱曲线
图2差示扫描量热分析图:(a)Fe3O4和(b)Fe3O4-CS
图3固定化PPO催化合成茶黄素双没食子酸酯HPLC色谱图
具体实施方式
下面通过实施例,对本发明作进一步描述。
实施例1:
(1)称取500g梨(黄冠梨)切成碎块(冷冻-20℃),放入组织捣碎机,加入适量PVPP,再加入250mL预冷的磷酸盐缓冲液(10mM,pH 6.9)。捣碎5min(3min+2min分两次进行,中间停5min),四层纱布过滤,压挤法挤出滤液,滤渣放入研钵中,加入适量石英砂,250mL缓冲液冰浴中研磨(匀浆5min),四层纱布过滤,挤压法挤出滤液,合并两次滤液,4℃条件下8000rpm离心15min,取上清即为粗酶液。
(2)在步骤(1)制得粗酶液中,缓慢加入硫酸铵粉至70%饱和度,操作在冰浴中进行。4℃冰箱过夜,10000rpm离心10min,收集盐析蛋白。
(3)将步骤(2)中得到的盐析蛋白装入孔径为8000-14000kDa的透析袋中,扎紧袋口浸没于10mM磷酸盐缓冲液(pH 6.9)中透析脱盐,每隔2h换次水,置于4℃冰箱中过夜后,聚乙二醇20000适当浓缩得粗酶液,4℃下保存备用。
(4)三氯化铁与硫酸亚铁以摩尔比为2∶1溶解于纯水中(纯水预先通入氮气20min排除其中溶解的O2)。在25℃搅拌转速为1000r/min条件下向反应体系中逐滴加入浓氨水溶液至反应液pH值在8-10之间化学沉淀被进行。沉淀在80℃水浴条件下加热30min陈化后,纯水洗涤三次。最后将磁性纳米颗粒湿法保存在-20℃条件下,避免磁性聚集体的生成和利于后续工作的使用。
(5)将2.0g壳聚糖(CS)粉末溶解在200mL 2%的醋酸溶液中。环己烷、正己烷和CS溶液按体积比为11∶6∶4进行混合后加入步骤(4)制得的适量Fe3O4悬浊液(Fe3O4干重约为2g),逐渐加入Triton X-100并不断搅拌至溶液呈亮色。在反应体系中加入40mL 5M的NaOH溶液后,60℃水浴反应2h制备得到壳聚糖纳米颗粒。将得到的磁性Fe3O4-CS纳米颗粒用强力磁铁分离,先后用乙醇和纯水漂洗三次。最后将磁性Fe3O4-CS纳米颗粒湿法保存在4℃冰箱待用。
(6)将步骤(5)磁性Fe3O4-CS纳米颗粒(约100mg)被分散在60mL浓度为4%的戊二醛溶液中,常温条件下于摇床中以120r/min的转速震荡交联4h。强力磁铁收集纳米颗粒,用纯水将未交联上的戊二醛冲洗干净。将步骤(3)50mL梨多酚氧化酶液(25mg)加入到经戊二醛交联好的磁性壳聚糖纳米颗粒中,常温条件下于摇床中以120r/min的转速固定化3h。强力磁铁收集固定化酶。
(7)称取茶多酚粉末100mg溶解于200mL柠檬酸-磷酸盐缓冲液(50mM,pH 5.8)中,加入步骤(6)固定化酶,加入1mL过氧化氢溶液,常温条件下于摇床中以120r/min的转速震荡反应1h,得到富含TF3粗品。
(8)将步骤(7)富含TF3粗品,经半制备高效液相色谱进行纯化。色谱柱为YMC-PackODS-A(250×20mm,5mm),应用乙腈-乙酸乙酯(26∶74,v/v)溶液洗脱色谱柱,流速为1.5mL/min,检测波长280nm。分离后的样品自动分部收集,每管收集3mL,合并TF3溶液,旋转蒸发浓缩,冷冻干燥,得到TF3单体,纯度大于98%。
实施例2:
(1)称取500g梨(黄冠梨)切成碎块(冷冻-20℃),放入组织捣碎机,加入适量PVPP,再加入500mL预冷的磷酸盐缓冲液(50mM,pH 6.8)。捣碎5min(3min+2min分两次进行,中间停5min),四层纱布过滤,压挤法挤出滤液,滤渣放入研钵中,加入适量石英砂,250mL缓冲液冰浴中研磨(匀浆5min),四层纱布过滤,挤压法挤出滤液,合并两次滤液,4℃条件下8000rpm离心15min,取上清即为粗酶液。
(2)在步骤(1)制得粗酶液中,缓慢加入硫酸铵粉至70%饱和度,操作在冰浴中进行。4℃冰箱过夜,10000rpm离心10min,收集盐析蛋白。
(3)将步骤(2)中得到的盐析蛋白装入孔径为8000-14000kDa的透析袋中,扎紧袋口浸没于10mM磷酸盐缓冲液(pH 6.9)中透析脱盐,每隔2h换次水,置于4℃冰箱中过夜后,聚乙二醇20000适当浓缩得粗酶液,4℃下保存备用。
(4)将步骤(3)得到的粗酶液加样于经过10mM磷酸盐缓冲液(pH7.0平衡的DEAESepharose Fast Flow阴离子交换柱(φ20×1.5cm),应用蛋白质纯化仪用平衡缓冲液冲洗200mL,然后进行加盐梯度洗脱。分别用含0、0.05、0.1、0.3、0.5M NaCl,pH值7.0的磷酸盐缓冲液进行梯度洗脱,洗脱速度为0.3mL/min,每个梯度洗脱3个柱体积,分部收集每管3mL,紫外检测波长为280nm。检测有紫外吸收管中PPO活性,收集PPO活性峰。将所得酶活最高的蛋白组分经10kDa超滤离心管浓缩脱盐后备用。
(5)三氯化铁与氯化亚铁以摩尔比为2∶1溶解于纯水中(纯水预先通入氮气20min排除其中溶解的O2)。在25℃搅拌转速为1000r/min条件下向反应体系中逐滴加入浓氨水溶液至反应液pH值在8-10之间化学沉淀被进行。沉淀在80℃水浴条件下加热30min陈化后,纯水洗涤三次。最后将磁性纳米颗粒湿法保存在-20℃条件下,避免磁性聚集体的生成和利于后续工作的使用。
(6)将1.0g壳聚糖(CS)粉末溶解在100mL 2%的醋酸溶液中。环己烷、正己烷和CS溶液按体积比为11∶6∶4进行混合后加入步骤(5)制得的适量Fe3O4悬浊液(Fe3O4干重约为1g),逐渐加入Triton X-100并不断搅拌至溶液呈亮色。在反应体系中加入20mL 5M的NaOH溶液后,60℃水浴反应2h制备得到壳聚糖纳米颗粒。将得到的磁性Fe3O4-CS纳米颗粒用强力磁铁分离,先后用乙醇和纯水漂洗三次。最后将磁性Fe3O4-CS纳米颗粒湿法保存在4℃冰箱待用。
(7)将步骤(6)磁性Fe3O4-CS纳米颗粒(约10mg)被分散在6mL浓度为4%的戊二醛溶液中,常温条件下于摇床中以120r/min的转速震荡交联4h。强力磁铁收集纳米颗粒,用纯水将未交联上的戊二醛冲洗干净。将步骤(4)5mL梨多酚氧化酶(2mg)液加入到经戊二醛交联好的磁性壳聚糖纳米颗粒中,常温条件下于摇床中以120r/min的转速固定化3h。强力磁铁收集固定化酶。
(8)分别称取EGCG和ECG各15mg溶解于60mL磷酸盐缓冲液(50mM,pH 6.0)中,加入步骤(7)固定化酶,通入氧气(通入最大气流而不产生过量气泡),搅拌,恒温水浴30℃反应1h,得到TF3粗品。
(9)将步骤(8)TF3粗品,经半制备高效液相色谱进行纯化。色谱柱为YMC-PackODS-A(250×20mm,5mm),应用乙腈-乙酸乙酯(26∶74,v/v)溶液洗脱色谱柱,流速为1.5mL/min,检测波长280nm。分离后的样品自动分部收集,每管收集3mL,合并TF3溶液,旋转蒸发浓缩,冷冻干燥,得到TF3单体,纯度大于98%。
Claims (2)
1.一种磁性纳米颗粒固定化多酚氧化酶的制备方法,其特征在于包括以下操作步骤:
(1)选用黄冠梨(Pyrus bretschneideri Rehd cv.Huangguan)为原料,进行多酚氧化酶(PPO)的分离纯化。
(2)通过两步法结合Triton X-100反相油包水微乳系统制备得到磁性Fe3O4-CS纳米载体。
(3)以戊二醛为交联剂将取步骤(1)中的PPO固定在磁性Fe3O4-CS纳米粒子的表面制备得到磁性纳米颗粒固定化PPO。
2.一种茶黄素双没食子酸酯的制备方法,其特征在于包括以下操作步骤:
(1)以EGCG和ECG为反应底物,利用磁性纳米颗粒固定化PPO催化合成得到TF3。
(2)将步骤(1)制得的TF3粗液,经半制备高效液相色谱进行纯化,得到TF3单体,纯度大于98%。
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