CN112029819A - 一种麦芽寡糖基海藻糖合成酶酶活的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种麦芽寡糖基海藻糖合成酶酶活的检测方法,所述方法包括:以廉价易得的麦芽糊精为底物,通过控制底物DE值、底物溶液浓度、反应酶浓度、底物和待测酶液的加量比例、DNS反应体系等,进而简便、廉价且稳定地检测MTSase酶活。结果显示:控制底物DE值在5~20;底物溶液浓度在3%~5%;MTSase浓度在0.075~0.125U/mL;底物和待测酶液加量比例为1:(0.5~1);DNS反应体系为10、25或50mL均可较为稳定、准确地检测MTSase酶活,能获得重复性较强的检测结果。本发明可以应用于MTSase存在且与底物正常反应的前提下检测MTSase酶活力,如MTSase基因工程菌发酵过程中离线或在线连续取样时酶活的检测、MTSase应用研发时转化多种底物过程中酶活的检测等,具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及酶活力测定技术领域,具体涉及一种麦芽寡糖基海藻糖合成酶酶活的检测方法。
背景技术
海藻糖是一种非还原二糖,甜度为蔗糖的45%,在食品加热中不会发生美拉德反应,不能被一般酶水解。生物体能在酷热、冷冻、饥饿、高渗、辐射、有毒等胁迫环境下生存与其体内高浓度的海藻糖有密切关系,因此也被冠于“生命之糖”的美誉。基于其独特的生物学功能,近年来在细胞、组织器官、食品、化妆品和药物制剂、保藏等领域受到广泛应用。
麦芽寡糖基海藻糖合成酶(Maltooligosyl trehalose synthase,MTSase)是目前商业化双酶法合成海藻糖中的关键酶之一。该酶以链长不小于3的麦芽寡糖为底物,通过分子内转糖基作用将其还原末端的α-1,4糖苷键转化为α-1,1糖苷键,形成麦芽寡糖基海藻糖。然而,目前对于该酶活力的常规检测方法通常需要以麦芽五糖或麦芽六糖为底物,或结合麦芽寡糖基海藻糖水解酶,通过液相法或DNS试剂法检测海藻糖的含量来标定。常规液相检测需要配制流动相,对样品进行严格处理,以及配制标准样品等等步骤,尽管其检测精度较高,但这样的检测手段不仅繁琐、耗时,同时还碍于麦芽五糖或麦芽六糖价格昂贵,导致常规检测方法的成本也极高。即使现有文献有报道其他简便的检测方法,但表述也不清晰,可重复性也较低,这严重制约了MTSase基因工程菌在生产及应用研发过程中的酶活检测效率。本发明以廉价易得的麦芽糊精为底物,在反应过程中,MTSase催化麦芽寡糖分子内的转糖基反应,将麦芽寡糖的还原性末端转化为非还原性末端,通过DNS试剂检测还原糖的减少量来标定酶活力。这样大大的节约了检测成本,还提高了检测效率和检测的稳定性,具有良好的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于克服现有MTSase常规检测方法存在的缺陷,避免反应底物的高昂成本,提供一种适用于MTSase基因工程菌发酵过程中离线或在线连续取样时和MTSase应用研发时转化多种底物过程中MTSase酶活的检测方法,以满足实际生产、应用研发中MTSase活力的简便、廉价的稳定检测。
为了达到这一目的,本发明提供了一种麦芽寡糖基海藻糖合成酶酶活的检测方法,该方法包括以下步骤:
(1)使用麦芽糊精制备底物溶液,用于检测酶活;
(2)取发酵获得的MTSase粗酶液或经纯化处理的酶液,按MTSase活力常规检测法检测其酶活作为参照,将酶液稀释至标准浓度范围得到待测酶液;
(3)底物溶液预热后加入待测酶液置于水浴中反应,结束后置于沸水浴终止反应,得到反应液;
(4)准备反应液以及同体积的去离子水作为对照,加入DNS试剂煮沸反应,冰水浴冷却,补加去离子水定容;
(5)在540nm处测定吸光值ΔA,根据绘制的葡萄糖标准曲线计算MTSase的酶活。
进一步优选的,所述步骤(1)是采用DE值5~20的麦芽糊精配制成3%~5%(w/v)的溶液作为底物溶液。
进一步优选的,所述步骤(2)使用20mmol/L、pH6.0的磷酸盐缓冲液将MTSase粗酶液稀释至0.075~0.125U/mL。
进一步优选的,所述步骤(3)底物溶液在45℃预热2~10min,底物溶液和待测酶液的加量比例为1:(0.5~1),置于水浴反应10~20min。
进一步优选的,所述步骤(4)设置DNS反应体系为10、25或50mL。
进一步优选的,所述步骤(5)中MTSase酶活(U/mL)=5.55×葡萄糖标曲斜率×ΔA×稀释倍数/反应时间/加酶体积(反应时间单位:min;加酶体积单位:μL)。
本发明的有益效果在于:以廉价的麦芽糊精为底物,通过DNS试剂检测还原糖的减少量来标定酶活力,大大节约了检测成本,提高了检测效率和检测的稳定性,可以满足实际生产和应用研发中MTSase活力的检测,具有良好的应用前景。
具体实施方式
本发明用下列具体实施例来进一步描述本发明,但本发明的保护范围并不限于下列实施例,本发明还可通过不同的实施方式加以实现或运用,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
(1)MTSase酶活力定义:在最适反应条件下,每分钟内使葡萄糖减少1μmoL的酶量定义为1个酶活力单位U。
(2)MTSase活力常规检测法:取190μL的10g/L麦芽六糖溶液中(20mmol/L、pH6.0的磷酸盐缓冲液配制),45℃预热5min,加入100μL适当稀释的MTSase粗酶液(空白加高温灭活的MTSase),于45℃精确反应10min,然后取100μL反应液加入装有900μL去离子水的比色管中,再迅速加入1mLDNS试剂终止反应,放入沸水浴中煮沸7min,冰浴冷却3min。然后定容至10mL,于540nm处测吸光值ΔA。
MTSase酶活(U/mL)=20.18×麦芽六糖标曲斜率×ΔA×稀释倍数
(3)DNS法检测还原糖减少量:取适量3%~5%浓度的麦芽糊精溶液,45℃预热2~10min,加入适量稀释至标准浓度的酶液,置于45℃水浴锅中反应10~20min。然后沸水浴10~20min终止反应,加入1.8mL蒸馏水,再加2mLDNS试剂煮沸5min,冰浴冷却3~5min,补加去离子水定容至25mL,并摇匀,于540nm处测吸光值ΔA。
MTSase酶活(U/mL)=5.55×葡萄糖标曲斜率×ΔA×稀释倍数/反应时间/加酶体积(反应时间单位:min;加酶体积单位:μL)
实施例1
不同DE值麦芽糊精为底物的检测方法
(1)分别取DE值为6.8、13.9、18.6的麦芽糊精配制为4%(w/v)的底物溶液。
(2)取发酵获得的MTSase粗酶液或经纯化处理的酶液,通过MTSase活力常规检测法检测其酶活作为参照,然后稀释至0.1U/mL,使其在标准浓度范围内。
(3)分别取配制好的底物溶液200μL作为反应底物,加入至1.5mL的Ep管中,45℃预热5min。
(4)在反应底物中加入200μL稀释好的已知酶活力的MTSase酶液,使底物溶液和待测酶液加量比例为1:1,然后置于45℃水浴锅中反应10min,反应结束后,将反应液置于沸水浴15min终止反应。
(5)取200μL反应液于25mL比色管中,并加入1.8mL蒸馏水和2mLDNS试剂,其中一根比色管加入200μL的去离子水作为对照。
(6)将反应液和对照均煮沸反应5min后,冰水浴冷却,补加去离子水定容至25mL,并摇匀。
(7)在540nm处,测得吸光值ΔA,根据绘制的葡萄糖标准曲线来计算酶活力。
表1不同DE值麦芽糊精为底物测定的MTSase酶活
由表1结果可见,测得的MTSase酶活随麦芽糊精DE值增加而增加,当DE值由6.8增加至18.6时,其酶活力仅增加了16.6%,这表明不同DE值的麦芽糊精对MTSase酶活的检测结果影响有限,这增加了检测的简便性。而且,根据所述方法以不同DE值麦芽糊精为底物测得的酶活,对比麦芽六糖为底物测得的酶活,差别较小,表明所述方法具有一定的稳定性。另外,由于底物麦芽糊精相比麦芽五糖、麦芽六糖廉价易得,所以所述方法成本较低。
实施例2
不同浓度底物溶液的检测方法
(1)取DE值为14.8的麦芽糊精,分别配制浓度为3%、4%、5%(w/v)的底物溶液。
(2)取发酵获得的MTSase粗酶液或经纯化处理的酶液,通过MTSase活力常规检测法检测其酶活作为参照,然后稀释至0.12U/mL,使其在标准浓度范围内。
(3)取配制好的底物溶液各200μL作为反应底物,加入至1.5mL的Ep管中,45℃预热5min。
(4)在反应底物中加入100μL稀释好的已知酶活力的MTSase酶液,使底物溶液和待测酶液加量比例为1:0.5,然后置于45℃水浴锅中反应10min,反应结束后,将反应液置于沸水浴15min终止反应。
(5)取200μL反应液于25mL比色管中,并加入1.8mL蒸馏水和2mLDNS试剂,其中一根比色管加入200μL的去离子水作为对照。
(6)将反应液和对照均煮沸反应5min后,冰水浴冷却,补加去离子水定容至25mL,并摇匀。
(7)在540nm处,测得吸光值ΔA,根据绘制的葡萄糖标准曲线来计算酶活力。
表2不同浓度底物反应溶液测定的MTSase酶活
从表2结果可见,测得的MTSase酶活随麦芽糊精浓度增加而增加,当浓度由3%增加至5%时,其酶活力增加了13.1%,这表明以3%~5%浓度的麦芽糊精为底物时对MTSase酶活的检测结果影响较小。而且,根据所述方法以不同浓度的麦芽糊精为底物测得的酶活,对比麦芽六糖为底物测得的酶活,差别较小,表明所述底物浓度在3%~5%范围时酶活检测具有一定的稳定性。
实施例3
不同酶浓度的检测方法
(1)取DE值为14.8的麦芽糊精配制浓度为4%(w/v)的底物溶液。
(2)取发酵获得的MTSase粗酶液或经纯化处理的酶液,通过MTSase活力常规检测法检测其酶活作为参照,然后分别稀释至0.075U/mL、0.09U/mL、0.011U/mL、0.125U/mL,使其在标准浓度范围内。
(3)分别取配制好的底物溶液200μL作为反应底物,加入至1.5mL的Ep管中,45℃预热5min。
(4)在反应底物中加入160μL稀释好的已知酶活力的MTSase酶液,使底物溶液和待测酶液加量比例为1:0.8,然后置于45℃水浴锅中反应10min,反应结束后,将反应液置于沸水浴15min终止反应。
(5)取200μL反应液于25mL比色管中,并加入1.8mL蒸馏水和2mLDNS试剂,其中一根比色管加入200μL的去离子水作为对照。
(6)将反应液和对照均煮沸反应5min后,冰水浴冷却,补加去离子水定容至25mL,并摇匀。
(7)在540nm处,测得吸光值ΔA,根据绘制的葡萄糖标准曲线来计算酶活力。
表3不同酶浓度反应测定的MTSase酶活
由表3结果可见,测得的MTSase酶活随酶浓度增加而减小,当酶浓度由0.075U/mL增加至0.125U/mL时,其酶活力仅减小了15.8%,这表明参与反应的酶液稀释至浓度为0.075~0.125U/mL时对MTSase酶活的检测结果影响较小。而且,根据所述方法将粗酶液稀释至不同的酶浓度测得的酶活,对比麦芽六糖为底物测得的酶活,差别较小,表明所述方法稳定性较好。
实施例4
不同DNS反应体系的检测方法
(1)取DE值为13.4的麦芽糊精配制浓度为4%(w/v)的底物溶液。
(2)取发酵获得的MTSase粗酶液或经纯化处理的酶液,通过MTSase活力常规检测法检测其酶活作为参照,然后稀释至0.1U/mL,使其在标准浓度范围内。
(3)分别取配制好的底物溶液200μL作为反应底物,加入至1.5mL的Ep管中,45℃预热5min。
(4)在反应底物中加入200μL稀释好的已知酶活力的MTSase酶液,使底物溶液和待测酶液加量比例为1:1,然后置于45℃水浴锅中反应10min,反应结束后,将反应液置于沸水浴15min终止反应。
(5)设置三种不同的DNS反应体系
A:取100μL反应液于10mL比色管中,并0.9mL蒸馏水和1mLDNS试剂,其中一支比色管加入100μL的去离子水作为对照;
B:取200μL反应液于25mL比色管中,并加入1.8mL蒸馏水和2mLDNS试剂,其中一支比色管加入200μL的去离子水作为对照;
C:取350μL反应液于50mL比色管中,并加入2.65mL蒸馏水和3mLDNS试剂,其中一支比色管加入350μL的去离子水作为对照。
(6)将反应液和对照均煮沸反应5min后,冰水浴冷却,补加去离子水分别定容至比色管标准刻度(10mL、25mL、50mL),并摇匀。
(7)在540nm处,测得吸光值ΔA,根据绘制的葡萄糖标准曲线来计算酶活力。
表4不同DNS反应体系下MTSase的酶活
从表4结果可见,不同的DNS反应体系测得的MTSase酶活稍有差异,但测得的酶活误差不超过5.0%,这表明不同的DNS反应体系对MTSase酶活的检测结果影响不大,增加了检测的准确性和简便性。而且,根据所述方法将测得的不同反应体系的酶活,对比麦芽六糖常规方法测得的酶活,差别较小,表明所述方法具有一定的稳定性。
虽然,上文已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改,比如将本发明检测还原糖的试剂DNS改变为其他还原糖检测试剂,如斐林试剂等等;以及在本发明的基础上改变底物麦芽糊精为麦芽低聚糖,或改变酶和底物的反应体系,如设置不同的DNS反应体系等等。由此对本发明作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
Claims (6)
1.一种麦芽寡糖基海藻糖合成酶酶活的检测方法,其特征在于,包含以下步骤:
(1)使用麦芽糊精制备底物溶液,用于检测酶活;
(2)取发酵获得的MTSase粗酶液或经纯化处理的酶液,按MTSase活力常规检测法检测其酶活作为参照,将酶液稀释至标准浓度范围得到待测酶液;
(3)底物溶液预热后加入待测酶液置于水浴中反应,结束后置于沸水浴终止反应,得到反应液;
(4)准备反应液以及同体积的去离子水作为对照,加入DNS试剂煮沸反应,冰水浴冷却,补加去离子水定容;
(5)在540nm处测定吸光值ΔA,根据绘制的葡萄糖标准曲线计算MTSase的酶活。
2.根据权利要求1所述的一种麦芽寡糖基海藻糖合成酶酶活的检测方法,其特征在于,所述步骤(1)是采用DE值5~20的麦芽糊精配制成3%~5%(w/v)的溶液作为底物溶液。
3.根据权利要求1所述的一种麦芽寡糖基海藻糖合成酶酶活的检测方法,其特征在于,所述步骤(2)使用20mmol/L、pH6.0的磷酸盐缓冲液将MTSase粗酶液稀释至0.075~0.125U/mL。
4.根据权利要求1所述的一种麦芽寡糖基海藻糖合成酶酶活的检测方法,其特征在于,所述步骤(3)底物溶液在45℃预热2~10min,底物溶液和待测酶液的加量比例为1:(0.5~1),置于水浴反应10~20min。
5.根据权利要求1所述的一种麦芽寡糖基海藻糖合成酶酶活的检测方法,其特征在于,所述步骤(4)设置DNS反应体系为10、25或50mL。
6.根据权利要求1所述的一种麦芽寡糖基海藻糖合成酶酶活的检测方法,其特征在于,所述步骤(5)中MTSase酶活(U/mL)=5.55×葡萄糖标曲斜率×ΔA×稀释倍数/反应时间/加酶体积(反应时间单位:min;加酶体积单位:μL)。
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