酶解蛋白帶來(lái)功能特性改善或釋放出具某種生理功能生物活性肽都與蛋白質(zhì)水解程度具有很大關(guān)聯(lián),即與水解度(DH)有關(guān)。目前測定蛋白質(zhì)水解度方法有很多。但都依據以下原理哺~刀:通過(guò)滴定水解過(guò)程釋放質(zhì)子數或利用游離氨基反應測定。常見(jiàn)方法有:TNBS(三硝基苯磺酸)法、OPA(鄰苯二甲醛)法、甲醛固定法、茚三酮比色法、TCA(三氯乙酸)法和pH-Stat等嚏。上述每種方法都有其各自?xún)?yōu)缺點(diǎn)和適用范圍,目前很少有比較它們準確性研究報道,因此本實(shí)驗根據WPI酶解條件和實(shí)驗室常用試劑和設備,選擇較為方便可行甲醛固定法、TNBS法和pH—Stat法進(jìn)行比較,旨在評價(jià)哪種方法更適于WPI水解液水解度測定研究。
1材料與方法
1.1實(shí)驗材料與試劑
Alcalase2.4L堿性?xún)惹械鞍酌?2.4AU/g):丹麥Novo公司;Protamex復合蛋白酶(1.5AU/g):丹麥Novo公司:WPI(蛋白質(zhì)量分數80.1%)、TNBS(三硝基苯磺酸):Sigma公司;L一亮氨酸標準品:沃爾森(西安)公司:甲醛溶液(37%,-一40%);其它試劑均為分析純級。
1.2主要儀器及設備
BS323S-電子天平:賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司;501A型超級恒溫器:上海實(shí)驗儀器廠(chǎng)有限公司;PB-10型精密酸度計:賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司;JBZ-14H型磁力攪拌器:上海大浦儀器有限公司;KDN--04C型數顯消化爐:上海洪紀儀器設備有限公司;KDN-04C型凱氏定氮儀:上海洪紀儀器設備有限公司;UV-2600系列紫外分光光度計:尤尼柯(上海)儀器有限公司。
1.3核桃蛋白酶解
WPI酶解工藝流程如下:
稱(chēng)取一定量WPI,加無(wú)C02水配制成3%(w/v,以蛋白質(zhì)計)底物濃度,90℃滅酶10min,冷卻至室溫后,調節至最適pH值,加入5%(w/v)酶,充分混勻,置于超級恒溫器中,調節溫度至55℃開(kāi)始反應,酶解5h,間隔一定時(shí)間,定量移取,通過(guò)煮沸2min滅酶終止反應,10000rpm離心20re_in,取上清液測定水解度。
1.4TNBS法測定水解度
參考Adler-Nissenn0~123方法略作修改,酶解液0.125ml,加入含有lm1磷酸鹽緩沖液(0.2125mol/LNaH2P04加入0.2125mol/LNa2HP04中直至pH值為8.2±0.02)小管中,再加入1ml0.1%(w/v)TNBS,在避光條件下,放入50℃恒溫水浴鍋中,振蕩反應60min后取出,室溫冷卻20min,再加入2ml0.1mol/LHCI終止反應,稍微振蕩一下,在340nm波長(cháng)處測定吸光度。標準曲線(xiàn)繪制采用L一亮氨酸作標準品,在0---,40mmol/L范圍內繪制。DH計算公式如(1)所示:
式中:Am為蛋白水解前氨基氮含量,(rnmoL/g蛋白);AN2為蛋白水解后氨基氮含量(mmoL/g蛋白);N口b為蛋白底物中肽鍵氮含量(mmoL/g蛋白),即蛋白氮。
1.5pH—Stat法測定水解度
pH—Stat法主要是基于蛋白質(zhì)水解過(guò)程中,總伴隨質(zhì)子釋放或吸收n3~1鍆,質(zhì)子化多少,依賴(lài)于溶液pH,通過(guò)加入用于維持體系pH的堿或酸量,直接計算水解度。DH計算公式如(2)所示:
式中:B為NaOH標準溶液體積,(m1):Nb為NaOH標準溶液濃度,(mol/L);Q為氨基離解度;M。為底物中蛋白質(zhì)總含量,(g);Htot為底物蛋白質(zhì)肽鍵總數,(mmol/g),本文核桃蛋白Htot值是8.0mmol/g。
1.6甲醛滴定法測定水解度
取水解滅酶后8.0ml酶解液,置于200ml燒杯中,加入60IIll無(wú)C02水,開(kāi)動(dòng)磁力攪拌器,加少量堿液調節pH為8.20,再加入10Ⅱll中性甲醛溶液,用0.5mol/LNaOH標準溶液調節體系pH值至9.20,記錄消耗NaOH標準溶液體積為V(m1)。
同時(shí)取未酶解相同濃度蛋白質(zhì)溶液8.0ml,按上述方法作空白試驗,記錄消耗NaOH標準溶液體積為vo(m1)。DH計算公式如(3)所示:
式中:C為NaOH標準溶液濃度,(mol/L);V為酶解液消耗NaOH標準溶液體積,(m1);V0為空白液消耗NaOH標準溶液體積,(m1);0.014為氮毫克當量;N為底物樣品總氮含量,(g)。
2結果與討論
2.1L-亮氨酸標準曲線(xiàn)
按1.4方法選用L_亮氨酸作標準品,TNBS顯色后測定吸光度,繪制標準曲線(xiàn),見(jiàn)圖1。由圖l可看出,游離氨基質(zhì)量濃度與吸光度呈線(xiàn)性關(guān)系,線(xiàn)性方程為:r--o.1208x+0.0555,R2=o.9917,換算成Jd心關(guān)系為C=8.278A-o.459(mmol/L)
2.2三種方法測定結果
2.2.1Alcalase2.4L酶解WPI測定結果
本實(shí)驗在一定酶解條件下,即3%核桃蛋白溶液(w/v)、加入5%(w/v)Alcalase2.4L、調節pH值為8.0、溫度為55℃,間隔不同酶解時(shí)間后,移取酶解液分別進(jìn)行水解度測定。測定水解度時(shí)甲醛滴定法和TNBS法都是基于對游離氨基酸進(jìn)行定量,預期兩種方法測定水解度比較接近,但數據顯示并不接近。由圖2可看出,在采用Alcalase2.4L酶解核桃分離蛋白時(shí),pH—Stat法和TNBS法測定值接近,方差分析結果表明,TNBS法僅比pH—Stat法平均低0.4%。而甲醛滴定法比兩者稍低,這是因脯氨酸與甲醛作用后,生成不穩定化合物,導致滴定結果偏低。
因此采用甲醛滴定法測定富含脯氨酸原料,其結果偏低;采用甲醛滴定法測定微弱水解物水解度時(shí),誤差較大。核桃蛋白質(zhì)含有一定量脯氨酸(4.29%)n卯,脯氨酸與甲醛反應生成不穩定化合物,導致測定結果偏低;而TNBS法并未有此現象,這就解釋TNBS法測定結果與pH—Stat法基本一致,而甲醛滴定法偏低結果。
2.2.2Protamex酶解WPI測定結果
核桃分離蛋白酶解因目標物是短肽,所以應盡量避免使用外切蛋白酶。根據文獻相關(guān)報道,本實(shí)驗除采用水解度較高Alcalase2.4L(內切蛋白酶)外,還根據目標物生理活性,選用Protamex(內切和外切肽酶復合體)進(jìn)行酶解。加入5%Protamex、調節pH值為7.0、溫度為50℃,經(jīng)不同酶解時(shí)間后,取酶解液分別進(jìn)行水解度測定。
由圖3可知,與Alcalase2.4L酶解不同的是,用Protamex酶解時(shí),甲醛滴定法與pH-Stat法接近,均低于TNBS法;方差分析結果表明,TNBS法測定結果與另兩法差異顯著(zhù)(P<0.05)。甲醛滴定法偏低原因在2.2.1已予解釋?zhuān)欢鴓H-Stat法測定值偏低是由于其水解度計算與l/a有關(guān),而Ct與溫度、pH值及氨基解離度(pK)有關(guān),計算公式如(4)式:
在Protamex酶解條件下,若溫度和pH值都不變,a僅取決于pK值,由于游離氨基酸、二肽和三肽氨基基團pK值比多肽稍高¨們,采用Protamex水解時(shí),由于含部分外切酶,所以酶解產(chǎn)物含有較多游離氨基酸和二肽、三肽,故在用pH-Stat法測定水解度時(shí)I/a偏低就導致計算水解度降低。在用Alcalase2.4L進(jìn)行酶解時(shí),由于是內切肽酶,游離氨基酸和二肽、三肽很可能會(huì )相對降低,這意味在水解過(guò)程中I/0【值變化可忽略不計,pH-Stat法測得值應較精確,
3結論
pH—Stat法被證實(shí)是一種簡(jiǎn)單、快速測定WPI水解液水解度方法,可重復性高,通常被用于水解度連續測定。然而該法在研究中需用其它方法加以校正,且所測得水解度值精確度依賴(lài)于所使用酶種類(lèi);當使用富含外切蛋白酶時(shí),pH—Stat法所測水解度值低于預期值。甲醛滴定法也是一種較為常用測定WPI水解度方法;但因WPI富含脯氨酸,與甲醛生成不穩定產(chǎn)物,使測定值偏低,所以測定核桃分離蛋白時(shí),甲醛滴定法精確度較低。TNBS法被證實(shí)也是一種較好測定WPI水解度方法,非常靈敏,且不受酶特異性影響;但由于需要較長(cháng)反應時(shí)間和冷卻步驟,所以,不能實(shí)時(shí)反應水解過(guò)程水解度。
但值得一提的是,酶解WPI獲取多肽主要目標物是短肽,使用的酶大多為內切蛋白酶:所以,采用pH—Stat法測定WPI水解液水解度時(shí)所得值應較為準確