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聚乙二醇沉淀蛋清蛋白质的规律及在卵白蛋白分离中的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-04-16
核心提示:有鸡蛋含有多种活性蛋白质,这些蛋白质在食品及医药领域具有广泛用途。这些蛋白质目前主要采用盐析法、离子交换法进行制备。聚乙二醇(PEG)是一种非离子型直链大分子聚合物,具有很强的亲水性,因而可以破坏水化层使蛋白质分子发生脱水,同时通过空间排斥作用挤压及依靠链长缠绕蛋白质分子而使其发生沉淀。
   有鸡蛋含有多种活性蛋白质,这些蛋白质在食品及医药领域具有广泛用途。这些蛋白质目前主要采用盐析法、离子交换法进行制备。聚乙二醇(PEG)是一种非离子型直链大分子聚合物,具有很强的亲水性,因而可以破坏水化层使蛋白质分子发生脱水,同时通过空间排斥作用挤压及依靠链长缠绕蛋白质分子而使其发生沉淀。PEG沉淀法操作简便、易于放大、条件温和,所得蛋白质无需脱盐,且不变性,现已备受关注。
 
  来自江苏大学药学院的闻崇炜、赵烨清和石莉等人研究了3 种pH值条件下4种聚乙二醇(PEG)对卵白蛋白(OVA)、卵转铁蛋白(OVT)与溶菌酶(LYZ)的沉淀效率,并根据变化规律建立了无需后续脱盐的OVA分离新工艺。
 
  1.PEG法沉淀OVA
 
  取多份澄清的pH 7.5、6.5、5.5蛋清液,100 r/min低速搅拌中分别缓慢滴加PEG 4000贮存液至预设质量分数,离心收集各样品的上清液与沉淀,进行SDS-PAGE并计算OVA的沉淀率。结果表明:无论何种pH值的蛋清液,PEG 4000均可有效沉淀其中的OVA;OVA沉淀率随PEG 4000质量分数的递增而逐步上升,当其质量分数为9%~24%时,OVA沉淀率最低为1.8%,最高达94.8%;同时,以相同质量分数的PEG 4000处理3 种蛋清液,结果表明pH 5.5样品中OVA沉淀率最高,pH 6.5样品中次之,pH 7.5样品中最低。继续用PEG 6000、8000、10000分别处理上述3 种蛋清液,结果也表明,无论何种pH值的蛋清液,这3 种PEG均可以有效沉淀其中的OVA;OVA沉淀率均随PEG质量分数的递增而逐步上升;同时相同质量分数的PEG,总体在pH 5.5蛋清液中OVA沉淀率最高,pH 7.5蛋清液中最低,这一结果可能与OVA的等电点为4.5有关。
 
  PEG 10000 OVA的沉淀率总体高于相同质量分数的PEG 8000、6000、4000。分析OVA沉淀率的变化趋势还可看出,PEG 4000质量分数为12%,蛋清液pH值为7.5时,OVA沉淀率较低,即上清液中可保留较多OVA;此时,蛋清液pH值调至5.5,沉淀率增幅(7.9%)也较低,上清液中因pH值变化损失的OVA也最少。
 
  2.PEG法沉淀OVT
 
  以PEG 4000、6000、8000、10000处理pH 7.5、6.5、5.5蛋清液,计算并分析OVT沉淀率。结果表明,4 种PEG均可以有效沉淀3 种蛋清液中的OVT,OVT沉淀率均随PEG质量分数的递增而快速上升,直至OVT被完全沉淀;当PEG质量分数相同时,pH值越低的蛋清液中OVT沉淀率越高;此外,当蛋清液pH值相同且所加PEG质量分数相同时,OVT沉淀率随PEG相对分子质量增加而升高,直至被完全沉淀。
 
  同一相对分子质量PEG以相同质量分数处理相同pH值的蛋清液,OVT沉淀率均高于OVA,即相同条件下,OVT比OVA更易发生沉淀,尤其PEG 4000处理时差异高度显着。其中,质量分数12%的PEG 4000处理pH 7.5蛋清液时,OVA、OVT的沉淀率分别为1.8%、54.6%(P<0.001),同样处理pH 5.5蛋清液,OVA、OVT的沉淀率分别为9.7%、98.1%(P<0.001)。同一相对分子质量PEG以相同质量分数处理不同pH值的蛋清液,OVT沉淀率的变化幅度显着高于OVA,因此PEG法处理蛋清液后再调节其pH值,OVT比OVA更容易发生沉淀。其中,PEG 4000处理pH 7.5蛋清液至质量分数为12%后再调节pH值至5.5后,OVA、OVT的沉淀率增幅分别为7.9%(P<0.001)、43.5%(P<0.001)。
 
  3.PEG法沉淀LYZ
 
  以PEG 4000、6000、8000、10000分别处理pH 7.5、6.5、5.5蛋清液,计算并分析LYZ沉淀率。结果表明,PEG沉淀LYZ具有与OVT相似的规律,即4 种PEG均可以有效沉淀3 种蛋清液中的LYZ,LYZ沉淀率均随PEG质量分数的递增而快速上升,直至LYZ被完全沉淀;当PEG质量分数相同时,pH值越低的蛋清液中LYZ沉淀率越高;此外,当蛋清液pH值相同且所加PEG质量分数相同时,LYZ沉淀率随PEG相对分子质量增加而升高,直至被完全沉淀
 
  同一相对分子质量PEG以相同质量分数处理相同pH值的蛋清液,LYZ沉淀率均高于OVA,即相同条件下,LYZ比OVA更易发生沉淀,尤其PEG 4000处理时差异高度显着。其中,PEG 4000处理pH 7.5蛋清液至质量分数为12%时,OVA、LYZ的沉淀率分别为1.8%、68.3%(P<0.001),同样处理pH 5.5蛋清液,OVA、LYZ的沉淀率分别为9.7%、90.2%(P<0.001)。同一种PEG以相同质量分数处理不同pH值的蛋清液,LYZ沉淀率变化幅度显着高于OVA,因此PEG法处理蛋清液后再调节其pH值,LYZ比OVA更容易发生沉淀。其中,PEG 4000处理pH 7.5蛋清液至质量分数为12%后再调节pH值至5.5后,OVA、LYZ的沉淀率增幅分别为7.9%(P<0.001)、21.9%(P<0.001)。
 
  4.PEG法制备OVA
 
  4 种PEG在3 种pH值的蛋清液中均可有效沉淀OVA、OVT及LYZ。PEG质量分数越高,脱水及排斥作用越强,沉淀效率越高;高相对分子质量的PEG具有更长直链,缠绕作用更强,沉淀效率高于相同质量分数的低相对分子质量PEG;同时pH值可通过改变蛋白质分子表面电荷而影响其沉淀率。以蛋清蛋白质而言,OVT及LYZ比OVA更容易被PEG沉淀,鉴于以质量分数12%的PEG 4000处理pH 7.5蛋清液时,OVA、OVT及LYZ的沉淀率差异最大,当相应蛋清液pH值调至5.5时,OVA、OVT及LYZ沉淀率的变化幅度差异也最大。
 
  结果表明,以质量分数12%的PEG 4000处理pH 7.5蛋清液,可以沉淀绝大多数OVT及LYZ,大部分OVA被保留在上清液中,所得上清液Ⅰ样品中OVA纯度为88.1%,提取率为95.1%;再将上清液Ⅰ的pH值调至5.5,可以进一步除去OVT及LYZ,同时只沉淀损失少量OVA,所得上清液Ⅱ样品中OVA纯度为99.7%,提取率为87.3%。
 
  结   论
 
  PEG 4000、6000、8000及10000均可有效沉淀OVA、OVT及LYZ,沉淀率受PEG质量分数及pH值影响。其中pH 7.5、PEG 4000质量分数12%时,OVA、OVT及LYZ的沉淀率相差最大,当pH值从7.5调至5.5时,3 种蛋白质沉淀率的变化幅度相差也最大。由此建立如下分离工艺:首先向pH 7.5的蛋清液中加PEG 4000至质量分数为12%,离心收集上清液,即得纯度88.1%的OVA,提取率为95.1%;再将所得上清液pH值调至5.5,离心收集上清液,所得OVA纯度提高至99.7%,提取率为87.3%。该工艺简便易行,有利于OVA的大规模制备及在食品及医药领域的应用。
 
 
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