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溶菌酶的性質(zhì)及制備方法有哪些?
溶菌酶(lysozyme)又稱胞壁質(zhì)酶(muramidase)或N-乙酰胞壁質(zhì)聚糖水解酶(N-acetylmuramide glycanohydrlase),是一種能水解細菌中黏多糖的堿性酶。溶菌酶主要通過破壞細胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖之間的β-1,4糖苷鍵,使細胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽,導(dǎo)致細胞壁破裂內(nèi)容物逸出而使細菌溶解。溶菌酶還可與帶負電荷的病毒蛋白直接結(jié)合,與DNA、RNA、脫輔基蛋白形成復(fù)合體,使病毒失活。 該酶廣泛存在于人體多種組織中,鳥類和家禽的蛋清、哺乳動物的淚、唾液、血漿、乳汁等液體,以及微生物也含此酶,其中以蛋清含量最為豐富。 其中根據(jù)其來源的不同,可以將其分為四類,分別是植物溶菌酶、動物溶菌酶、微生物溶菌酶以及蛋清溶菌酶。
性質(zhì):
1、溶菌酶純品呈白色、微黃或黃色的結(jié)晶體或無定形粉末,無異味,微甜,易溶于水,不溶于丙酮。溶菌酶遇堿易被破壞,但在酸性環(huán)境下,溶菌酶對熱的穩(wěn)定性很強,在pH值為4-7時,100℃處理1min,仍能較好地保持活力:pH值為3時,能耐100℃加熱處理45min。
2、溶菌酶化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定,當pH值在一定范圍內(nèi)劇烈變化時,其結(jié)構(gòu)幾乎不變。溶菌酶不可逆變性的臨界點是77℃,隨溶劑的變化,不可逆變性臨界點也發(fā)生變化,當溶菌酶所處溶液pH值小于1時,不可逆變性臨界點降低到43℃。
3、溶菌酶最適pH為5.3~6.4,可用于低酸性食品防腐; 溶菌酶作為防腐劑安全性高,可被冷凍或干燥處理,且活力穩(wěn)定。
4、溶菌酶對幾種變性劑的敏感程度為:二惡烷>二甲基乙酰胺>二甲基甲酰胺>丙酮,并且隨溶劑用量的增加而直線下降。
制備方法:
目前溶菌酶可以以雞蛋清和蛋殼膜為材料提取制得,常用的方法有親和層析法、離子交換樹脂法、直接結(jié)晶法和聚丙烯酸沉淀法等。
1、親和層析法
親和層析法是利用蛋白質(zhì)和酶的生物學(xué)特異性,即蛋白質(zhì)或酶與其配體之間所具有的專一性親和力而設(shè)計的色譜技術(shù)。酶一底物復(fù)合物形成之后,在一定的條件下分離復(fù)合物便得到純凈的酶。常常使用的吸附劑為幾丁質(zhì)及其衍生物,如:幾丁質(zhì)粉、羧甲基幾丁質(zhì)、幾丁質(zhì)包埋纖維素、脫氨幾丁質(zhì)粉、N-酰化殼聚糖、脫氨再生幾丁質(zhì)凝膠。
2、離子交換樹脂法
離子交換法是利用離子交換劑與溶液中的離子之間所生的交換反應(yīng)來進行分離的,分離的效果較好,廣泛用于微量組分的富集。一般流程為:鮮蛋一預(yù)處理一攪拌吸附一上柱洗脫一等電點沉淀一透析一噴霧干燥一成品。
溶菌酶在等電點以下較廣泛的pH值范圍內(nèi),分子帶正電荷,可吸附于弱酸性陽離子交換樹脂上,洗脫后鹽析,可得溶菌酶沉淀,再進行精制可得成品。蛋清吸附724樹脂,洗滌緩沖液洗脫,硫酸銨溶液鹽析透析,用NaOH去堿性蛋白,凍干溶菌酶,凍干粉沉淀干燥得到溶菌酶。在5—10℃下,將新鮮蛋清540kg加入到已處理好的80kg 724樹脂中,攪拌吸附6h,在0—5℃靜置過夜。傾出上層蛋清,樹脂離心甩干,用蒸餾水反復(fù)洗去黏附的卵蛋白,然后將樹脂裝入柱內(nèi),用0.15mol/L、pH=6.5磷酸緩沖溶液約150L洗滌樹脂,再用約600L的10%硫酸銨溶液洗脫,收集洗脫液。洗脫液中加硫酸銨,使最終含硫酸銨量為40%,有白色沉淀生成,冷處放置過夜。虹吸上層清液,沉淀吸濾抽干,再用1倍蒸餾水溶解沉淀呈稀糊狀,然后裝入透析袋,在約5℃的條件下,對蒸餾水透析24h左右,中間換水2—3次。離心去除沉淀,沉淀再用少量水洗一次,洗液與離心液合并。再往透析清液中慢慢加入1mol/L氫氧化na溶液,同時不斷攪拌,使pH值上升到8.0—9.0,如有白色沉淀,即離心除去。然后用3mol/L鹽酸調(diào)pH=5.0,冷凍干燥,即得白色片狀溶菌酶。也可將離心液用3mol/L鹽酸調(diào)pH=3.5,在攪拌下緩慢加入5%的固體氯化鈉,在約5℃的溫度下靜置48h,離心,沉淀用0℃丙酮洗滌,干燥,即得溶菌酶。
3、食鹽直接結(jié)晶法
在蛋清中加入一定量的碘化物或碳酸鹽等鹽類,并調(diào)pH值至9.5—10.0,溶菌酶會以結(jié)晶形式慢慢析出,而大多數(shù)蛋白質(zhì)仍然在溶液。在超濾濃縮脫鹽后,為獲得較純產(chǎn)品,采用結(jié)晶純化酶液經(jīng)超濾處理后,用NaOH調(diào)整pH 9.5,離心去除。上清液在緩緩攪拌下,加NaCl至5%,靜置一周,得粗結(jié)晶。結(jié)晶溶于pH 4.6醋酸水中,分去不溶物后,進行重結(jié)晶,結(jié)晶的最終得率為60%左右。即每公斤蛋清中可得重結(jié)晶品近1.3 g,活力測定為8000U/mg。
4、聚丙烯酸沉淀法
聚丙烯酸沉淀法為將提取過濾后含酶洗脫液,首先經(jīng)過吸附步驟,即將過濾后的澄清溶液用20%的NaOH溶液調(diào)pH至6.0,在調(diào)pH值的過程中不停的攪拌。有少量的乳白色沉淀析出,然后加入15%聚丙烯酸,立即有白色沉淀析出,加至pH值為3.0為止,靜置17個小時進行靜析,得到粘附于底部的乳白色膠狀物。第二步解離,將前步得到的溶菌酶聚丙烯酸凝聚物。加入少量蒸餾水并用0.5 mol/L的碳酸鈉,將其溶解,轉(zhuǎn)移后,將pH值調(diào)到9.5。加入5%CaCl2溶液將溶菌酶聚丙烯酸解離,至無沉淀析出,然后過濾,得到澄清溶液。第三步鹽析,將所得澄清溶液加入5%的NaCI溶液攪拌均勻。放入冰箱調(diào)溫度為0℃。待有晶體析出后,用無水乙醇洗滌數(shù)次,置恒溫培養(yǎng)箱中40℃條件下干燥稱重。