马铃薯酯酶提取、固定化及其在α-茄碱检测中的应用研究

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiexia1987623
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本研究尝试以马铃薯块茎中提取的马铃薯酯酶作为糖苷生物碱检测的酶源,采用酶抑制法,对马铃薯糖苷生物碱中含量较高的α-茄碱进行敏感性研究。在进行马铃薯酯酶对α-茄碱敏感性研究之前,确定了马铃薯酯酶的最佳提取条件,研究了马铃薯酯酶的酶学性质,为了使其更好地用于实际的使用过程中,通过以正硅酸乙酯为前驱体的溶胶-凝胶法对游离态的马铃薯酯酶进行了固定化,并探究了部分固定化马铃薯酯酶的酶学性质。主要的研究结果如下:(1)以磷酸盐缓冲溶液为提取剂,新鲜的马铃薯块茎为材料,通过水浴浸提的方法对马铃薯酯酶进行了提取,以单位酶活性为指标,根据单因素试验和正交试验,探索了料液比、提取时间、磷酸盐缓冲溶液p H、提取温度这几个因素及其交互作用对马铃薯酯酶提取效果的影响,最终确定马铃薯酯酶的最佳提取条件为:磷酸盐缓冲溶液p H 7.0,水浴时间为30 min,提取温度35℃,料液比1:4(g/m L)。在此条件下进行验证实验,测得马铃薯酯酶的单位酶活性平均值为991.20 U/m L。(2)将马铃薯酯酶的粗酶液经葡聚糖凝胶G-100凝胶层析进行分离纯化,并通过SDS-PAGE分析,结果发现在游离酶中得到4条清晰的条带,其分子量大致分布在16.4、20.9、22.7、40.3 k Da,杂蛋白含量较少,经分离纯化后的酶液只得到一个单一的条带,其分子量为42.7 Kda。(3)对马铃薯酯酶的酶学性质进行研究,结果表明:马铃薯酯酶在325 nm、273 nm处存在紫外吸收峰;其等电点大约为p I值4.4;马铃薯酯酶的最适温度在40℃~45℃范围内;最适p H值为7;试验所选择的Ca2+、Ba2+、Mg2+、Al3+、Cu2+、Fe2+、Mn2+这几种金属离子均对马铃薯酯酶有抑制作用。(4)采用溶胶-凝胶包埋法对马铃薯酯酶进行了固定化,在单因素试验的基础之上,运用Box-Behnken响应面设计优化得到以正硅酸乙酯为前驱体的溶胶-凝胶法固定马铃薯酯酶的最佳条件为:甘油浓度80%、D-果糖浓度80%、温度0℃。通过模型拟合得到在此条件下马铃薯酯酶的单位酶活性的预测值为201.50 U/m L,经过验证,在此条件下进行三组验证实验,所得单位酶活的平均值为203.94 U/m L,与预测值接近。(5)对固定化马铃薯酯酶的部分酶学性质进行了研究,结果表明:其在40℃~60℃范围内能够保留50%以上的相对酶活性,在p H 5~7范围内能够保持在77.48%以上,具有较好的热稳定性和酸碱稳定性。米氏常数Km为23.06 mmol/L,对底物的亲和性相对较低。Ca Cl2、低浓度的Na Cl和高浓度的柠檬酸、Fe Cl3·6H2O对固定化马铃薯酯酶的活性具有激活作用,而不同浓度的Mg Cl2·6H2O和KCl对于酶活性都有不同程度的抑制作用。在4℃条件下避光保存20天固定化酶能够保持61.13%的较高活性。经过SEM电镜和FTIR分析其形貌及结构,发现马铃薯酯酶能够在溶胶-凝胶溶液中得以固定且能很好地保持空间结构。(6)以α-茄碱对固定化马铃薯酯酶的抑制率为检测指标,确定了α-茄碱对马铃薯酯酶的最佳抑制时间为15 min,并以商用乙酰胆碱酯酶作为对照,测定酶对α-茄碱的敏感性,绘制了酶抑制曲线,发现马铃薯酯酶与ACh E的酶抑制曲线有相同的趋势,当α-茄碱的浓度高于0.025 mg/m L时敏感性有所增强。当α-茄碱浓度为0.001 mg/m L时,它对固定化马铃薯酯酶的抑制率为12.67%,当浓度不断升高,到0.1 mg/m L时,抑制率达到44.79%。
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