CN110484526A - 一种绿豆中谷氨酸脱羧酶的提取纯化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种绿豆中谷氨酸脱羧酶的提取纯化方法,涉及豆类深加工技术领域,其具体操作步骤如下:a、将2~5份绿豆细粉与5~8份提取液打成匀浆后,去除固体渣料,取液体4℃离心25min,上清液即为绿豆谷氨酸脱羧酶提取液;b、将a步骤制得的绿豆GAD提取液,用(NH4)2S04对提取液进行分步盐析,透析脱盐,得到纯化绿豆谷氨酸脱羧酶。利用本发明的一种绿豆中谷氨酸脱羧酶的提取纯化方法制得的绿豆中谷氨酸脱羧酶,操作方便,酶活性好,利用绿豆中谷氨酸脱羧酶制得GABA产量高,因此具有一定的生产潜力,可在后续继续进行中试或工业化生产试验,进而将技术进行孵化和推广其。
Description
技术领域
本发明涉及豆类深加工技术领域,尤其涉及一种绿豆中谷氨酸脱羧酶的提取纯化方法。
背景技术
绿豆(Vigna radiata(Linn.)Wilczek.),属于豆科,是我国主要的食用豆类作物,全国各地都有种植,其产量和出口量均居世界首位。随着人们生活水平的提高和膳食结构的改善,绿豆作为医食同源的重要新型食品资源,在现代绿色保健食品中占有重要地位。绿豆清热之功在皮,解毒之功在肉。传统绿豆制品有绿豆糕、绿豆酒、绿豆饼、绿豆沙、绿豆粉皮等。而鲜有对于绿豆深加工的功能性产品。
谷氨酸脱羧酶(glutamic acid decarboxylasc,GAD,EC4.1.1.15)是自然界生物体内广泛存在的一种酶,它的作用底物谷氨酸及谷氨酸盐在人类学习和记忆过程中起到了重要作用,它也是催化合成抑制性神经递质(γ-aminobutyric acid,GABA)的关键限速酶。植物 GAD的活性与植物衰老、种子发芽和成熟有关再半个多世纪之前人们就在植物中检验到了 GAD活力,也从大多数植物中分离到了GAD。
利用绿豆中的谷氨酸脱羧酶,以谷氨酸为底物,能够制得γ氨基丁酸(GABA)。γ氨基丁酸是植物体内广泛存在的一种四碳非蛋白质氨基酸,是植物细胞自由氨基酸库中的一种重要的组分。对于人体来说已报道的生理活性有调节血压、促使精神安定、促进脑部血流、增进脑活力、营养神经细胞、增加生长激素分泌、健肝利肾、预防肥胖、促进乙醇代谢(醒酒)、改善更年期综合症等多种功效。因此,在绿豆中提取谷氨酸脱羧酶对于γ氨基丁酸的生产和开发具重要意义。
发明内容
本发明对于上述现有技术的不足,提供了一种绿豆中谷氨酸脱羧酶的提取纯化方法。
本发明的一种绿豆中谷氨酸脱羧酶的提取纯化方法,其具体操作步骤如下:
a、将2~5份绿豆细粉与5~8份提取液打成匀浆后,去除固体渣料,取液体4℃离心25min,上清液即为绿豆谷氨酸脱羧酶提取液;
b、将a步骤制得的绿豆GAD提取液,用(NH4)2S04对提取液进行分步盐析,透析脱盐,得到纯化绿豆谷氨酸脱羧酶。
作为本发明的进一步改进,所述的提取液为pH=5.6、50mmol/L磷酸盐缓冲液、2mmol/L 巯基乙醇、2mmol/L乙二胺四乙酸、1mmol/L磷酸吡哆醛、1mmol/L苯甲基磺酰氟和10%(v/v) 甘油的混合液。
作为本发明的进一步改进,所述的分步盐析和透析脱盐的具体操作步骤为:分步盐析和透析脱盐的具体操作步骤为:向绿豆谷氨酸脱羧酶提取液中添加固体硫酸铵,使其达到30%的饱和度,并在4℃下离心20分钟后;继续添加固体硫酸铵将上清液调节至50%饱和度, 4℃下再次离心20分钟;将沉淀溶于标准缓冲液中透析三次,所得上清液即为粗绿豆谷氨酸脱羧酶,最后使用DEAE-Sepharose FF离子交换层析,Superdex-200凝胶过滤层析和Glu-Sepharose CL 4B亲和层析纯化,即得到纯化绿豆谷氨酸脱羧酶。
作为本发明的进一步改进,所述的DEAE-SephroseFF离子交换层析分离条件为:色谱柱φ1.6×50cm,起始缓冲液:50mmol/L、pH5.6磷酸盐缓冲液,内含lmmol/LPLP和1mmol/LPMSF;梯度沈脱:400mL含0-1.4mol/LNaCl的起始缓冲液;流速:2mL/min,每5min收集1管,每管洗脱液体积10mL。
作为本发明的进一步改进,所述的Superdex200凝胶过滤层析分离条件为:AKTA低压蛋白质纯化系统,色谱柱φ1.0×30cm;平衡和洗脱缓冲液:50mmol/L、pH5.6磷酸盐缓冲液,内含1mmol/L的PLP和lmmol/L的PMSF(蛋白酶抑制剂),流速:1mL/min,每lmin收集1管,每管洗脱液体积1mL。
作为本发明的进一步改进,所述的Glu-SepharoseCL4B亲和层析分离条件为:色谱柱φ1.0cm×6cm,缓冲液A:0.1mol/L的磷酸盐缓冲液,pH5.8,内含5mmol/L的PLP(磷酸吡哆醛),缓冲液B:0.1mol/L的磷酸盐缓冲液,pH5.8,内含5mmol/L的PLP和2mmol/L的苯甲基磺酰氟,缓冲液C:缓冲液A中内含0.5mol/L的NaCl。
利用本发明的一种绿豆中谷氨酸脱羧酶的提取纯化方法制得的绿豆中谷氨酸脱羧酶,操作方便,酶活性好,利用绿豆中谷氨酸脱羧酶制得GABA产量高,因此具有一定的生产潜力,可在后续继续进行中试或工业化生产试验,进而将技术进行孵化和推广。
附图说明
图1为GABA浓度标准曲线。
具体实施方式
实施例1
本发明的一种绿豆中谷氨酸脱羧酶的提取纯化方法,其具体操作步骤如下:
a、将2份绿豆细粉与5份提取液打成匀浆后,去除固体渣料,取液体4℃离心25min,上清液即为绿豆谷氨酸脱羧酶提取液;
b、将a步骤制得的绿豆GAD提取液,用(NH4)2S04对提取液进行分步盐析,透析脱盐,得到纯化绿豆谷氨酸脱羧酶;
以上均为质量份数。
所述的提取液为pH=5.6、50mmol/L磷酸盐缓冲液、2mmol/L巯基乙醇、2mmol/L乙二胺四乙酸、1mmol/L磷酸吡哆醛、1mmol/L苯甲基磺酰氟和10%(v/v)甘油的混合液。
所述的分布盐析和透析脱盐的具体操作步骤为:将绿豆以10000转/分的速度匀浆15分钟,加入1000毫升50毫米磷酸钠缓冲液(pH5.6),其中含有0.2毫米的PLP和2毫米的 2-巯基乙醇(Me)、2毫米的EDTA和1毫米的PMSF。均化后,蛋白质提取物通过四层粗棉布过滤,并在7000g下在4℃下离心20分钟。然后向粗提取物中添加固体硫酸铵,使其达到 30%的饱和度,并在10000g下在4℃下离心20分钟。通过进一步添加固体硫酸铵将上清液调节至50%饱和,并在4℃下10000g再次离心20分钟。将沉淀溶解在100ml标准缓冲液中。对照2L标准缓冲液,将混合物透析三次。透析液的上清液被称为粗GAD,用于进一步净化。用布拉德福德法测定了各种制剂中的蛋白质浓度。根据范氏法,使用DEAE-SepharoseFF离子交换层析,Superdex-200凝胶过滤层析和Glu-Sepharose CL 4B亲和层析纯化GAD。。
实施例2
本发明的一种绿豆中谷氨酸脱羧酶的提取纯化方法,其具体操作步骤如下:
a、将5份绿豆细粉与8份提取液打成匀浆后,去除固体渣料,取液体4℃离心25min,上清液即为绿豆谷氨酸脱羧酶提取液;
b、将a步骤制得的绿豆GAD提取液,用(NH4)2S04对提取液进行分步盐析,透析脱盐,得到纯化绿豆谷氨酸脱羧酶;
以上均为质量份数。
所述的提取液为pH=5.6、50mmol/L磷酸盐缓冲液、2mmol/L巯基乙醇、2mmol/L乙二胺四乙酸、1mmol/L磷酸吡哆醛、1mmol/L苯甲基磺酰氟和10%(v/v)甘油的混合液。
所述的分步盐析和透析脱盐的具体操作步骤为:分步盐析和透析脱盐的具体操作步骤为:向绿豆谷氨酸脱羧酶提取液中添加固体硫酸铵,使其达到30%的饱和度,并在4℃下离心20分钟后;继续添加固体硫酸铵将上清液调节至50%饱和度,4℃下再次离心20分钟;将沉淀溶于标准缓冲液中透析三次,所得上清液即为粗绿豆谷氨酸脱羧酶,最后使用DEAE-SepharoseFF离子交换层析,Superdex-200凝胶过滤层析和Glu-SepharoseCL4B亲和层析纯化,即得到纯化绿豆谷氨酸脱羧酶。
所述的DEAE-SephroseFF离子交换层析分离条件为:色谱柱φ1.6×50cm,起始缓冲液: 50mmol/L、pH5.6磷酸盐缓冲液,内含lmmol/LPLP和1mmol/LPMSF;梯度沈脱:400mL含0-1.4mol/LNaCl的起始缓冲液;流速:2mL/min,每5min收集1管,每管洗脱液体积10mL。
所述的Superdex200凝胶过滤层析分离条件为:AKTA低压蛋白质纯化系统,色谱柱φ 1.0×30cm;平衡和洗脱缓冲液:50mmol/L、pH5.6磷酸盐缓冲液,内含1mmol/L的PLP和lmmol/L的PMSF(蛋白酶抑制剂),流速:1mL/min,每lmin收集1管,每管洗脱液体积1mL。
所述的Glu-SepharoseCL4B亲和层析分离条件为:色谱柱φ1.0cm×6cm,缓冲液A:0.1mol/L的磷酸盐缓冲液,pH5.8,内含5mmol/L的PLP(磷酸吡哆醛),缓冲液B:0.1mol/L的磷酸盐缓冲液,pH5.8,内含5mmol/L的PLP和2mmol/L的苯甲基磺酰氟,缓冲液C:缓冲液A中内含0.5mol/L的NaCl。
实施例3
本发明的一种绿豆中谷氨酸脱羧酶的提取纯化方法,其具体操作步骤如下:
a、将3份绿豆细粉与6份提取液打成匀浆后,去除固体渣料,取液体4℃离心25min,上清液即为绿豆谷氨酸脱羧酶提取液;
b、将a步骤制得的绿豆GAD提取液,用(NH4)2S04对提取液进行分步盐析,透析脱盐,得到纯化绿豆谷氨酸脱羧酶;
以上均为质量份数。
所述的提取液为pH=5.6、50mmol/L磷酸盐缓冲液、2mmol/L巯基乙醇、2mmol/L乙二胺四乙酸、1mmol/L磷酸吡哆醛、1mmol/L苯甲基磺酰氟和10%(v/v)甘油的混合液。
所述的分布盐析和透析脱盐的具体操作步骤为:将粗提取物中添加固体硫酸铵,使其达到30%的饱和度,并在10000g下在4℃下离心20分钟。通过进一步添加固体硫酸铵将上清液调节至50%饱和,并在4℃下10000g再次离心20分钟。将沉淀溶解在100ml标准缓冲液中。对照2L标准缓冲液,将混合物透析三次。透析液的上清液被称为粗GAD,用于进一步净化。用布拉德福德法测定了各种制剂中的蛋白质浓度。根据范氏法,使用DEAE-SepharoseFF离子交换层析,Superdex-200凝胶过滤层析和Glu-Sepharose CL 4B亲和层析纯化GAD。
下面对绿豆谷氨酸脱羧酶提取液和纯化绿豆谷氨酸脱羧酶的GAD活力进行测定和计算:
1、标准曲线的绘制
(1)标准溶液的配置
精确称取GABA标准品0.125g,超纯水溶解,定容至25ml,得到浓度为5mg/mL的标准溶液,分别稀释至0.08、0.16、0.24、0.32、0.40、0.48、0.60及0.80mg/mL,置于4℃冰箱中备用。
(2)样品衍生化及预处理
根据标准品实验结果,确定了衍生化最佳条件。对样品用最佳衍生化条件进行处理:以 1%FDNB的乙腈溶液作为衍生剂,取待测样品lmL置于20mL棕色量瓶中,加入0.5mol/LNaHCO3(pH=9.0)溶液lmL,再加入l%FDNB的乙腈溶液1mL,置于60℃水浴中避光加热1h后取出,冷却,添加pH=7.0的磷酸盐缓冲液至刻度,混匀,过0.45μm滤膜后, 8000r/min离心10min,备用,不用时样品于4℃下避光保存。在该衍生化条件下可保证衍生剂过量,样品中的GABA完全被衍生化。
(3)色谱条件
色谱柱:汉邦Lichrospher C18色谱柱(250mm×Table1 Gradientelution program4.6 mm,5μm);
流动相:由A、B双组分组成,A:CH3CN:H2O=1:1;B:pH=7.0的磷酸盐缓冲液;
流速1.0mL/min;检测波长360nm;柱温35℃;进样量20μL;洗脱条件A:B=4:6。
(4)GABA含量的测定
通过对不同浓度的标准样品溶液的液相色谱图做对照,筛选出衍生化产物2.4-二硝基氨基丁酸的出峰时间。根据不同浓度的GABA标品液相色谱图衍生峰面积作出GABA标准曲线(如图1),由样品高效液相测定的峰面积,通过标准曲线测定出样品中GABA含量。若样品中GABA含量高出标准曲线范围,则做适当稀释后再测定。
2、绿豆谷氨酸脱羧酶提取液的GAD活力测定及计算
(1)绿豆谷氨酸脱羧酶提取液中GAD活力的测定方法:称取1g绿豆组织,加入10ml底物溶液(1%(w/v)Glu,磷酸缓冲溶液体系pH5.5),40℃反应2h。3000r/min离心两分钟,取上清液90℃、5min灭酶活。离心取上清液测定产物GABA含量。以每30min生成1μ mol的GABA作为一个酶活力单位;
(2)绿豆谷氨酸脱羧酶提取液中GAD活力的计算:
1g绿豆细粉中加入10mL底物溶液,离心后,取1mL上清液衍生化处理后定容至20mL。对绿豆样品的实验总共5组,一组平行测定5次,在所有绿豆样品色谱图中可得到GABA衍生产物的峰面积,算得峰面积的平均值为:0.6055188(为了和标准曲线回归方程保持一致,所有峰面积数值已同时除以1×107)将其带入标准曲线的回归方程:y=1.0635x+0.00426中。
y=1.0635x+0.00426
算出x=0.56535853
即绿豆样品中,GABA浓度约为:0.5653mg/ml
2h生成GABA摩尔数=0.5653(mg/ml)×20(ml)/103.1(g/mol)
=1.097×10-4mol=109.7μmol
则GAD活力=以每30min生成1μmolGABA作为一个酶活力单位
=109.7/4
=27.425U/mg
可见绿豆谷氨酸脱羧酶提取液中的GAD活力较高。
3、纯化绿豆谷氨酸脱羧酶GAD活力测定及计算
(1)纯化绿豆谷氨酸脱羧酶GAD活力的测定方法:准确称取绿豆细粉200g,加入提取液1000mL(50mmol/L磷酸盐缓冲液,pH=5.6,2mmol/L巯基乙醇,2mmol/LEDTA,1mmol/LPLP (磷酸吡哆醛),1mmol/LPMSF(蛋白酶抑制剂)和10%(v/v)甘油),用高速分散器(10000r/min,10min)打成匀浆,4层纱布过滤,5000g,4℃离心25min,上清液即为绿豆 GAD提取液。用(NH4)2S04对提取液进行分步盐析,透析脱盐,得到纯化绿豆谷氨酸脱羧酶。
(2)纯化绿豆谷氨酸脱羧酶GAD活力的计算:
将提纯液稀释2倍,用色谱法测定时出现平头峰,说明浓度偏高,超出了标准曲线范围,再稀释两倍后平行测定5次,确定平均峰面积为:5630229(为了和标准曲线回归方程保持一致,所有峰面积数值需同时除以1×107),将其带入标准曲线的回归方程:
y=1.0635x+0.00426中。
y=1.0635x+0.00426
算出x=0.5254
即绿豆样品中,GABA浓度约为:0.5254mg/ml
2h生成GABA摩尔数=0.5254(mg/ml)×4×20(ml)/103.1(mg/mmol)
=0.4077mmol=407.7μmol
则GAD活力=以每30min生成1μmolGABA作为一个酶活力单位
=407.7/4
=101.925U/mg
可见通过纯化绿豆GAD的活力得到了明显的提成,提纯效果明显。
Claims (6)
1.一种绿豆中谷氨酸脱羧酶的提取纯化方法,其具体操作步骤如下:
a、将2~5份绿豆细粉与5~8份提取液打成匀浆后,去除固体渣料,取液体4℃离心25min,上清液即为绿豆谷氨酸脱羧酶提取液;
b、将a步骤制得的绿豆GAD提取液,用(NH4)2S04对提取液进行分步盐析,透析脱盐,得到纯化绿豆谷氨酸脱羧酶。
2.如权利要求1所述的一种绿豆中谷氨酸脱羧酶的提取纯化方法,其特征在于所述的提取液为pH=5.6、50mmol/L磷酸盐缓冲液、2mmol/L巯基乙醇、2mmol/L乙二胺四乙酸、1mmol/L磷酸吡哆醛、1mmol/L苯甲基磺酰氟和10%(v/v)甘油的混合液。
3.如权利要求1所述的一种绿豆中谷氨酸脱羧酶的提取纯化方法,其特征在于分步盐析和透析脱盐的具体操作步骤为:向绿豆谷氨酸脱羧酶提取液中添加固体硫酸铵,使其达到30%的饱和度,并在4℃下离心20分钟后;继续添加固体硫酸铵将上清液调节至50%饱和度,4℃下再次离心20分钟;将沉淀溶于标准缓冲液中透析三次,所得上清液即为粗绿豆谷氨酸脱羧酶,最后使用DEAE-Sepharose FF离子交换层析,Superdex-200凝胶过滤层析和Glu-Sepharose CL 4B亲和层析纯化,即得到纯化绿豆谷氨酸脱羧酶。
4.如权利要求3所述的一种绿豆中谷氨酸脱羧酶的提取纯化方法,其特征在于所述的DEAE-SephroseFF离子交换层析分离条件为:色谱柱φ1.6×50cm,起始缓冲液:50mmol/L、pH5.6磷酸盐缓冲液,内含lmmol/LPLP和1mmol/LPMSF;梯度沈脱:400mL含0-1.4mol/L NaCl的起始缓冲液;流速:2mL/min,每5min收集1管,每管洗脱液体积10mL。
5.如权利要求3所述的一种绿豆中谷氨酸脱羧酶的提取纯化方法,其特征在于所述的Superdex200凝胶过滤层析分离条件为:AKTA低压蛋白质纯化系统,色谱柱φ1.0×30cm;平衡和洗脱缓冲液:50mmol/L、pH5.6磷酸盐缓冲液,内含1mmol/L的PLP和lmmol/L的PMSF,流速:1mL/min,每lmin收集1管,每管洗脱液体积1mL。
6.如权利要求3所述的一种绿豆中谷氨酸脱羧酶的提取纯化方法,其特征在于所述的Glu-Sepharose CL 4B亲和层析分离条件为:色谱柱φ1.0cm×6cm,缓冲液A:0.1mol/L的磷酸盐缓冲液,pH5.8,内含5mmol/L的PLP,缓冲液B:0.1mol/L的磷酸盐缓冲液,pH 5.8,内含5mmol/L的PLP和2mmol/L的苯甲基磺酰氟,缓冲液C:缓冲液A中内含0.5mol/L的NaCl。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191122 |
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