硫酸铵盐析法分离罗非鱼肌红蛋白的研究
第5卷第2期2009年4月
doi:10.3969/j.issn.1673-2227.2009.02.003
南方水产
V01.5,No.2
SouthChinaFi8heriesScienceApr.,2009
硫酸铵盐析法分离罗非鱼肌红蛋白的研究
何俊燕1,一,李来好2,郝淑贤2,杨贤庆2,马海霞2,岑剑伟2,石
广东广州510300;3.华南农业大学生命科学学院,广东广州510642)
红2,胡强初3
(1.广东海洋大学食品科技学院,广东湛江524025;2.中国水产科学研究院南海水产研究所,
摘要:通过测定盐析液的色泽、肌红蛋白含量、纯度、回收率和吸收光谱等的变化情况,分析了硫酸铵分级盐
析过程对罗非鱼肌红蛋白分离的影响。研究表明,硫酸铵饱和度为60%一100%可导致肌红蛋白沉淀析出,其中饱和度为50%时,肌红蛋白纯度为37.52%,回收率仅为39.89%;饱和度大于60%时,肌红蛋白纯度虽有所降低,但回收率逐渐提高,当饱和度为100%时,回收率最高为87.56%。在盐析过程中,部分氧合肌红蛋白氧化成为高铁肌红蛋白。
关键词:肌红蛋白;罗非鱼;硫酸铵;分离中图分类号:TS254
文献标识码:A
文章编号:1673—2227一(2009)02—0017—06
Separationofmyoglobinfromtilapiabyammoniumsulfatesalting-out
HEJunyanl'-,LILaiha02,HAOShuxian2,YANGXianqin92,
MAHaixia2,CENJianwei2,ShiHon92,HU
(1.Collegeof
2.South
Food
ScienceandTechnology,GuangdongOcean
University,zfm慨524025,China;。
510300,China;
Qiangchu3
ChinaSeaFisheriesResearchInstitute,ChineseAcademyofFisherySciences,Guangzhou3.College
of嘶Sciences,South
salting-out
China
AgriculturalUniversity,GuanKzhou510642,China)
Abstract:Effectofanunoniumsulfate
rate
on
ofmyoglobinwa¥studiedbyanalysingcolor,Mbcontent,Mbpurity,recovery
atsatura・
andabsorptionspectra.Theresultsshowedthatthemyoglobincouldbeprecipitatedaftertreatingwithammoniumsulfate60%一100%,andthepurityandrecoverypufity
was
wag
ratewere
tionMb
37.52%and39.89%respectivelyaftertreatedwith50%ammoniumsulfate.increasedgraduallywhenthesaturationWasgreaterthan60%.Andrecovery
slishflydecreasedbuttherecovery
ratewas
to
rate
up
to
87.56%whenthesaturationreached
100%.OxymyogIobinWaspartlyoxidatedintothemet—myoglobinintheprocess
oftheammoniumsulfatesalting-out.
Keywords:myoglobin;tilapia;8mmoniumsulfate;separation
肌红蛋白由一个球蛋白分子和含铁血红素分子deoxy-myoglobin)、氧合肌红蛋白(Mb02,oxy—my-
oglobin)和高铁肌红蛋白(met-Mb,met-myoglo・
组成,其存在形式有脱氧肌红蛋白(deoxy—Mb,
收藕日期:2008—11-04;修回日期:2008—12-02
资助项目:国家自然科学基金项目(30671631);农业部“948”引进项目(2006-G640);广东省自然科学基金项目(06023352)作者简介:何俊燕(1983一),女,硕士研究生。从事水产品质量安全研究。E-mail:hcjtmyan212@163.com通讯作者:李来好,E-mail:laih∞li@163.com
18
南方水产
第5卷
bin)。罗非鱼暗色肉存在于鱼体侧线的表面及背侧和腹侧之间,肌纤维稍细,富含Mb和Hb等色素
蛋白质…,在放血充分的条件下,肌红蛋白在肌肉中的比例可达到80%一90%,是构成肉色的主
要因素忙J。它主要负责将毛细血管的氧贮存并扩
散到细胞组织内部。这部分肉与空气接触短时间内色泽即会变暗。随着时间的延长,肉色呈褐色,一定程度上影响人们的购买欲。为了揭示鱼肉色泽变化机理,从而提出合理控制鱼片色泽变化的措施,有必要对罗非鱼肌红蛋白进行提取及分离研究。盐析法作为一种重要的研究手段,在实验室中常被用来分离蛋白质,特别是对原料的初步分离。而硫酸铵是盐析最常用的无机盐,它具有溶解度大,随温度变化小,对蛋白质有保护作用,高浓度时可抵制微生物和蛋白酶的活性,价格低等优点旧J。该试验旨在了解硫酸铵分级盐析过程中罗非鱼肌红蛋白的变化情况,通过盐析液色泽变化、吸收光谱以及聚丙烯酰胺凝胶电泳来分析肌红蛋白的纯度,确定分离罗非鱼片肌红蛋白所需的硫酸铵饱和度区间。
1材料与方法
1.1材料
原料鱼为鲜活罗非鱼,购于广州市海珠区大江苑市场,体重约650+50g。
1.2药品和试剂
酪蛋白、马肌红蛋白(SIGMA公司产品);低分子量标准蛋白(上海普欣生物技术公司产品);
Tris
base(Mechem);盐酸、硫酸铵等(分析纯,
广州化学试剂厂产品)。1.3试验方法
1.3.1肌红蛋白(Mb)的提取
称取一定量切
碎的罗非鱼片暗色肉,加入7倍体积0.05
tool・
L~、pH
8.4的嘣s—HCl缓冲液,匀浆约10
s,冰
浴提取0.5h,4℃、15000
g冷冻离心15min,过
滤后取上清液,即为Mb的粗提液,备用。
1.3.2
肌红蛋白(Mb)的盐析
将固体(NH。)2sO。缓慢加入至15
mL
Mb粗提液中,饱和
度分别为40%、50%、60%、70%、80%、90%
和100%,充分沉淀后离心,离心条件为15
000g、
4。C、15min,取上清进行色泽、总蛋白和肌红蛋
白浓度测定;同时将沉淀用15
mL0.05mol・L~、
pH
8.4的riffs—HCl缓冲液溶解,然后测定色泽、
总蛋白和肌红蛋白浓度。1.3.3测定方法
(1)Mb含量的测定。参考BENJAKUL和
BAUERHo的方法,测定样品在555
nm的吸光值,
试验重复3次。Mb含量计算如下:
C=MXA555/(7.6×l000)
其中c为溶液中肌红蛋白浓度mg・mL~,A为吸光度值,毫摩尔消光系数为7.6,M为摩尔分子量。
(2)色泽的测定。用CIEL。a’b’系统测定盐析前后样品的亮度(L‘)、红绿色值(a。)和黄蓝色值(b‘)。
(3)总蛋白浓度的测定b]。采用双缩脲法测定盐析后上清液和沉淀中的总蛋白浓度,酪蛋白为标准蛋白。总蛋白含量通过以下公式进行计算:
样品中的蛋白质含量=毒品要黜
(4)肌红蛋白纯度和回收率的计算。根据肌红蛋白和总蛋白含量计算结果,按下式计算肌红蛋白的纯度和回收率:
纯度=涨x回收率=嚣器枷。%
100%
(5)波谱扫描。应用紫外可见分光光度计对Mb各饱和度盐析液进行扫描,扫描范围为380—450和450—700nm,扫描速度为600
nm・rain~。
(6)SDS—PAGE鉴定纯度。试验参照LAE—MMH【61的方法,略作改动。采用垂直电泳,浓缩胶浓度4%,分离胶浓度15%。电泳结束后取出胶板用0.02%(W/V)的考马斯亮兰R-250染色,然后分别用甲醇:冰乙酸为50%:7.5%和5%:
7.5%2步脱色[7],采用凝胶成像仪拍照。
1.4统计分析
采用统计软件SPSS12.0对试验数据进行统计
第2期
何俊燕等:硫酸铵盐析法分离罗非鱼肌红蛋白的研究
19
分析。各组数据经过正态性检验、方差齐性检验和独立性检验后,符合参数统计的要求后进行分析。均值比较采用独立样本t检验,单因素方差分析
(One—way
analysisof
variallce)采用LSD法。
2结果与分析
2.1
盐析过程中色泽变化情况
该试验采用CIEL’a’b+系统测定不同硫酸铵饱和度盐析过程中上清液和沉淀的色泽变化情况。据测定结果(图1~图3)可知,随着硫酸铵饱和度的增大,Mb粗提液经硫酸铵盐析前后的上清液和沉淀的L’、a’和b’值均有显著的变化。L’反应样品溶液的亮度,随着硫酸铵饱和度增加,沉淀的L‘显著减小,上清液的L+显著增加(P<
0.05);a+反应样品的红色值,是3个色值中最能反映肌红蛋白变化情况的指标,随着硫酸铵饱和度
的增加,沉淀的a+增大,上清液的a‘减小;b+反
应样品的黄蓝色值,随着硫酸铵饱和度增加,沉淀的b‘显著增大,上清液的b+显著减小(P<
0.05)。L‘和b。在硫酸铵饱和度为0%一100%间均有显著性差异(P<0.05),而a‘的变化则略有
不同,硫酸铵饱和度为40%与50%的盐析上清液
的a’间无显著性差异(P<0.05),饱和度大于60%时,a+变化最为明显(P<O.05)。
70
60
o50
40
30
O
40
50
60
70
80
90
100
AS饱和度/%
saturation
of(NIL)2SO,图
l
各种硫酸铵饱和度下Mb溶液L’的变化
Fi昏1
ChangesofL’ofmyoglobinsolutioninvarious
saturationofammoniumsulfate
2.2盐析过程中肌红蛋白含量变化情况
硫酸铵能够降低蛋白质的水合程度,降低其溶解度,从而使蛋白质沉淀出来。不同饱和度的硫酸
铵处理后的上清液及沉淀中肌红蛋白含量的变化情况见图4。结果表明,随着硫酸铵饱和度增加,沉
淀中肌红蛋白析出量逐渐增多,上清液中肌红蛋白
含量逐渐减小。饱和度于60%~80%之间肌红蛋白变化情况趋缓,当浓度大于80%后,肌红蛋白
析出情况再度明显。孙京新等哺1采用饱和度70%一100%硫酸铵分离猪肉氧合肌红蛋白,徐群英
16
12
.一8
4
00
40
50
60
70
80
90
100
AS饱和度/%
saturation
of(NH.)2so.
图2各种硫酸铵饱和度下Mb溶液a‘的变化Fi昏2
Changesof
a‘ofmyoglobinsolutioninvarious
saturation
ofammoniumsulfate
25
20
15
声lO
5
0
:/■_\.
f
1
40
50
印
708090lO
—5
.
AS饱和度/%
saturation
of(NH・)2SO・
图3各种硫酸铵饱和度下Mb溶液b‘的变化F谚3
Changes
ofb’ofmyoglobinsolutioninvarious
saturationofammoniunlsulfate
20
南方水产
∞
第5卷
o
目∞
…
∞舳
毒{1.0
加8
零、爵擎固
冀臣量
∞蛐∞
o
嚣莹o.s
翊盎
O
40
50
60
70
80
90
100
0405060708090100
AS饱和度/%
saturation
AS饱和度,%
saturation
of(NH,12S0・
of(NH.XSo.
图4硫酸铵分级盐析肌红蛋白含量的变化Fi昏4
Changesof
图5硫酸铵分级盐析肌红蛋白纯度和回收率的变化
Fig,5
Changesofmyoglobinpurityandyield
ammoniumsulfatesalting
out
rate
my刚obin
contentout
inammonium
in
sulfatesalting
等一1用饱和度大于80%的硫酸铵分离金枪鱼肌红蛋白。
2.3盐析过程中肌红蛋白纯度和回收率变化情况
由于不同蛋白质的表面极性基团数目和分布不同,随着硫酸铵饱和度的增加,各种蛋白质溶解度的变化略有差异。为了确定盐析分离罗非鱼肌红蛋白的最佳方法,对盐析过程中肌红蛋白纯度及回收率的变化情况进行研究,结果见图5。在盐析初期,肌红蛋白回收率急剧升高,当硫酸铵饱和度大于60%后,回收率增加缓慢,当硫酸铵饱和度为100%时,回收率最高,为87.56%。与肌红蛋白回收率存在明显不同的是随着硫酸铵饱和度的增大,沉淀中肌红蛋白纯度先增加后降低。当硫酸铵饱和度为50%时,沉淀中Mb纯度最高,为
353O25
37.52%,而后逐渐下降,这表明硫酸铵对肌红蛋白的分离起到一定的作用,但高浓度盐析后的样品纯度反而降低。
2.4盐析过程中Mb吸收波谱变化情况
将不同饱和度硫酸铵分离后的肌红蛋白上清液和沉淀分别在380—450和450—700nm处进行波谱扫描,结果见图6和图7。由图可知随着硫酸铵饱和度增加,上清液肌红蛋白在380~450ilm处最大吸收峰的吸光值逐渐降低,特征吸收峰峰点由
414406
nm蓝移到406nm处;而沉淀中吸收峰峰点为am,最大吸收峰的吸光值随盐析液饱和度的增
加而上升。在450—700lira处,上清液在540与
576
nm处的最大吸收峰值随着硫酸铵饱和度增加
逐渐下降,当硫酸铵饱和度大于80%时,上清液
0.6O.50.4
AS饱和度惕saturationof0qn.)2
so.
—*一70—80—e一90—十一loo
—日一0—◆一40—古一50—*一60
《
AS饱和度惕saturationof吖E)2sq
—*一70—80—9—90-.---4----lOO
—日一0—令一40—各一50—*一60
2O《
l51OO5OO
O.2O.1O.3
550600650700
波长/am
wavelength
波长/nm
wavelength
图6上清液肌红蛋白波谱扫描图
Fi昏6
Wavelengthscanningofsupematant
第2期
何俊燕等:硫酸铵盐析法分离罗非鱼肌红蛋白的研究
21
3.53.O2.52.O《
1.51.0
O.8
AS饱和度惕saturationof(NH.)2
SO.
O.6
《O.4
O.2
O.5O.O
380
400
420
440
O.O
450
500
550
600
650
700
波长,nm
wavelength
波长/n.1n
WfVelength
图7沉淀肌红蛋白波谱扫描图
Fig.7
Wavelengthscanningofprecipitation
中几乎观察不到肌红蛋白的特征吸收峰。当硫酸铵饱和度小于60%时,沉淀在450—700rim几乎观察不到Mb的特征吸收峰;当硫酸铵饱和度大于60%时,Mb在406、540和576nm处的特征吸收峰逐渐凸显出来,与此同时,630am处的特征吸
收峰也渐渐呈现,但与前面2个峰相比不明显。
2.5
SDS-PAGE鉴定Mb纯度
对不同硫酸铵饱和度盐析后的样品经SDS—
PAGE电泳,以低分子量标准蛋白(分子量从大到小依次为97.4、66.2、43、31、20和14.4kD)
和马心肌肌红蛋白标准品作为参照,结果见图8和图9。由试验结果可知,不同种类蛋白的沉淀区间
图8肌红蛋白上清液SDS.PAGE电泳图
Fi昏8
SDS—PAGE
ofsupernatant
不尽相同,最先沉淀下来的是相对分子质量大的蛋白(图9),肌红蛋白分子量较小(约17kD),当
硫酸铵饱和度为60%时,沉淀中肌红蛋白条带出
现,而后逐渐清晰,同时其他杂蛋白条带也随着增多;而上清液则正好相反。这是由于当硫酸铵饱和
度大于60%时,由于上清液中肌红蛋白含量极少,因此在电泳图上看不到明显的条带。从SDS-PAGE
图9肌红蛋白沉淀SDS.PAGE电泳图
Fig,9
SDS—PAGEofprecipitation
电泳图可以看出,盐析肌红蛋白所需硫酸铵饱和度
区间为60%~100%。
3讨论
3.1硫酸铵饱和度与盐析液色泽的关系
肌红蛋白是肌肉组织中重要的色素成分之一,肌红蛋白含量越高,肉色越深m1。因此,肌红蛋
白溶液颜色的深浅也可以间接反映肌红蛋白含量的多少。随硫酸铵饱和度的增加,Mb粗提液中蛋白质沉淀量增加,从而使上清液L’显著增加,a+和b。均显著减小;沉淀中肌红蛋白含量逐渐增大,
致使沉淀的L+显著减小,a’和b‘显著增大。此
南方水产
第5卷
外,直接反映红色的a+在硫酸铵饱和度为40%和50%时无显著性差异(P<0.05),初步推断硫酸铵饱和度为40%和50%的上清液中肌红蛋白的含量无显著性差异。
3.2硫酸铵饱和度与肌红蛋白含量的关系
由于蛋白质在高浓度中性盐影响下可脱去水化层,所带电荷被中和,使蛋白质的胶体稳定性遭到破坏而沉淀析出,但蛋白质的盐析作用是可逆过程,经水或缓冲液稀释时又可溶解。因此,随着硫酸铵饱和度增加,上清液中肌红蛋白含量逐渐减小;反之,沉淀中肌红蛋白析出量逐渐增多。3.3硫酸铵饱和度与肌红蛋白纯度和回收率的关系
硫酸铵对肌红蛋白的分离起到一定的作用,高浓度盐析后的样品回收率较高但纯度不够高,这可能是由于随着硫酸铵饱和度的增加,肌红蛋白沉淀下来的同时,其他一些杂蛋白也随之沉淀下来。若想要达到更高的纯度,可以使用葡聚糖凝胶过滤和离子交换层析法进一步分离。
3.4硫酸铵饱和度与Mb吸收波谱的关系
Mb的呈色作用源于其分子内的血红素辅基,血红素辅基中铁离子的价态以及结合的不同基团的共同作用使Mb及其衍生物吸收光谱特性各不相同,因而使Mb及其衍生物呈现不同的颜色¨1l。GIULIErlTA等¨21报道在380—450am处,met—Mb的吸收峰为406am,oxy.Mb为414am;在450—
700
nm处,oxy.Mb的典型吸收峰为542和577
nm,met—Mb的典型吸收峰为502和631nm。特征吸收峰的有无可以反映肌红蛋白的存在与否,肌红蛋白的存在形式决定特征吸收峰的位置,而总蛋白浓度的变化影响最大吸收峰值的变化。加入不同饱和度的硫酸铵后,肌红蛋白在380~450llm的特征吸收峰均发生蓝移,当硫酸铵饱和度增加到60%时,630am处特征吸收峰开始出现,这2种现象
说明新鲜鱼肉中肌红蛋白主要以氧合肌红蛋白形式
存在,在盐析过程中部分氧合态的肌红蛋白转化为高铁肌红蛋白;上清液在380~450和450—
700
nm处最大吸收峰的吸光值随着硫酸铵饱和度
的增加逐渐降低,而沉淀恰好相反,结合总蛋白浓度的测定结果可以推断在硫酸铵盐析肌红蛋白时,其他杂蛋白也随之被沉淀出来,使上清液中总蛋白浓度降低,沉淀中总蛋白浓度升高,从而导致上清液最大吸光值降低,沉淀最大吸光值升高。据上述结果可以推知肌红蛋白析出所需硫酸铵饱和度区间为60%一100%。
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