本发明属于化工分离技术领域,具体涉及一种大豆凝集素的分离纯化方法,尤其涉及一种反胶束分离纯化大豆凝集素的方法。
背景技术:
凝集素(lectin或agglutinin)是一类具有糖专一性,可与细胞表面特殊糖蛋白、糖脂的寡糖结构结合,促使细胞凝集或糖复合物沉淀的,非免疫来源的糖蛋白或糖结合蛋白。凝集素用途广泛,在生物化学研究中可用于含糖高分子的分离纯化和糖链结构的鉴定;在生物学研究中可专一识别细胞表面信号分子,用于选择突变细胞株、研究细胞机制和细胞表面特征及鉴定微生物;在免疫学研究中可促细胞有丝分裂,抑制肿瘤等恶性细胞的生长;在医学上可鉴定血型,诊断病变和作为载体分子使药物专一地靶向不同的细胞和组织。因此,凝集素在现代科研领域是一种重要的研究工具,凝集素的分离纯化具有极为诱人的科研价值和市场前景。
凝集素的研究始于1888年Herman Stillmark偶然发现蓖麻毒素(Ricicn)。至今已发现的凝集素以植物凝集素类为主,近1000种,广泛分布于豆科、茄科、大戟科、禾木科、百合科和石蒜科等众多的植物类群中,其中以豆科植物中的凝集素种类最为丰富,目前已有600余种。大豆是我国主要的油料作物之一,在世界农业生产和贸易中占有重要地位。对于食用豆类中含量较少的一些抗营养因子,如凝集素、胰蛋白酶抑制剂等的研究报道较少。鉴于凝集素具有很好的发展前景,因此,大豆凝集素的分离和纯化研究有着重要的现实意义。
目前,凝集素的分离纯化方法基本按照蛋白质的传统分离方法进行,一般先将提取物经酸沉或盐析,然后经阴离子和阳离子交换多次层析。在凝集素糖结合专一性已知的情况下,可利用亲和层析法进行分离纯化。程悦生等(1997)利用凝集素特殊的疏水结合位点,采用疏水相互作用色谱法分离得到大豆凝集素;200510011480.2通过不同饱和度的硫酸铵分级沉淀及多步的离子交换柱层析,得到一种黄芪凝集素蛋白;200610097429.2通过超声强化酸提、盐析、热处理、超滤、亲和层析等技术手段获得麦胚凝集素;201110114904.3公开了一种纯化大豆凝集素的亲和层析填料D-GalN-FF-sepharose4B;201110025266.8用硫酸铵分级沉淀、超滤除盐和浓缩、离子交换层析等方法纯化得到一种蒜头果仁凝集素。但是,以上方法还尚未摆脱凝集素分离纯化过程中存在的操作繁琐、处理量低、损耗大和耗时长(一般为1~3天)的不足之处。因此,建立快速、高效的凝集素分离纯化技术势在必行。
技术实现要素:
本发明目的在于克服现有技术的不足,解决大豆凝集素分离纯度低、成本高、工艺多、时间长的问题,提供一种高效率、易于操作、成本低且安全环保的反胶束分离纯化大豆凝集素的方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案为:
一种反胶束分离纯化大豆凝集素的方法,具体包括以下步骤:
(1)大豆凝集素水提液制备:将豆类磨成粉,过40~100目筛,溶于蒸馏水中,10~60℃下超声辅助浸提5~60min,浸提后经8000~15000rpm、4℃离心10~20min,取上清液即为大豆凝集素水提液,所述蒸馏水与大豆粉的体积比为5~50:1;
(2)反胶束溶液配制:将表面活性剂和助溶剂甘油加入到有机溶剂中,搅拌至表面活性剂完全溶解,再加入水,使体系Wo值=15~35,表面活性剂浓度为200~300mM,静置所得透明溶液即为反胶束溶液,所述助溶剂的添加量为反胶束溶液总量的0~10%,所述Wo表示反胶束溶液中水与表面活性剂的摩尔浓度比值,Wo≈[H2O]/[表面活性剂];
(3)前萃取过程:调节步骤(1)所得大豆凝集素水提液pH值为4.0~6.0,离子强度为20~200mM,盐离子类型优选NaCl,将其与反胶束溶液按照体积比为1:1~50的比例摇床震荡混合5~40min后,1500~5000rpm离心分层,取上层有机相;
(4)反萃取过程:将步骤(3)所得上层有机相与丙酮、蒸馏水混合5~40min后,1500~5000rpm离心分层,取下层水相,经冷冻干燥,得到分离纯化后的大豆凝集素,所述步骤(3)所得上层有机相与丙酮、蒸馏水的体积比为1:1~5:1~5。
作为优选,步骤(1)中所述豆类种类为选自黄豆、青豆和黑豆中的至少一种。
作为优选,步骤(2)中所述有机溶剂选自戊烷、环己烷、正己烷、辛烷、异辛烷、己醇和丁醇中的至少一种。
更优选,步骤(2)中所述有机溶剂为异辛烷。
作为优选,步骤(2)中所述表面活性剂为结构修饰过的松树皮提取物,具体制备方法如下:
将松树皮提取物溶于丙酮中,于-10℃下加入吡啶,再缓慢滴加脂肪酰氯,反应1~8h后加水稀释反应液,分出有机相,剩余水相用乙酸乙酯萃取后,合并所得有机相,得到酯化接枝松树皮提取物溶液;依次用1mol/L HCl、饱和Na2CO3溶液、饱和NaCl溶液洗涤,真空干燥得到表面活性剂,所述HCl、饱和Na2CO3溶液和饱和NaCl溶液的体积用量均为酯化接枝松树皮提取物溶液体积的1~4倍。
更优选,所述松树皮提取物含有95%的原花青素低聚物,分子量范围为578~1762。
更优选,所述脂肪酰氯选自己酰氯、辛酰氯、月桂酰氯、肉豆蔻酰氯、油酸酰氯和硬脂酸酰氯中的至少一种。
更优选,所述松树皮提取物、丙酮、脂肪酰氯和乙酸乙酯的质量之比为1:1~4:0.8~2.6:1~4,松树皮提取物的质量与吡啶的质量之比为1:0.5~1.6。
本发明中凝集素含量采用血凝法测定,大豆凝集素的评价标准为:
本发明具有如下有益效果:
(1)本发明所提供的大豆凝集素分离纯化方法所需时间短,对设备要求低,实施成本小、操作快速简便,易于连续化生产和工业化放大,分离纯化和浓缩可同时完成,大豆凝集素纯度达到85%以上,收率达到85%以上。
(2)本发明大豆凝集素被表面活性剂和水分子所保护,不易失活,且纯度高,后续仅需一步简单的离子交换色谱法或层析法即可获得高纯品。
(3)本发明所制备的表面活性剂,反胶束萃取凝集素时,可对凝集素进行选择性的可逆结合。
(4)本发明所用萃取溶剂均可重复利用,节约成本,降低环境污染,为一种绿色、环保的生物活性物质提取方法。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1:
(1)表面活性剂制备过程:
取松树皮提取物50g,溶于50g的丙酮,于‐10℃下加入35g吡啶作为敷酸剂,再缓慢滴加50g己酰氯,反应1h后加水稀释反应液。分出有机相,水相用50g乙酸乙酯萃取,合并有机相,得到酯化接枝松树皮提取物溶液;依次用1倍体积的1mol/L HCl、饱和Na2CO3溶液、饱和NaCl溶液洗涤,真空干燥得到表面活性剂。
(2)大豆凝集素水提液制备:取50g优质黄豆磨粉,过40目筛,溶于250mL蒸馏水中,10℃下超声辅助浸提60min(120W),浸提后经12000rpm、4℃离心15min,取上清液;
(3)反胶束溶液配制:将45g表面活性剂和2g助溶剂甘油完全溶于65g异辛烷中,加入14g水使反胶束溶液浓度约为200mM,体系Wo值为35,本实施例中加入助溶剂甘油,约占总量的1.6%;
(4)前萃取过程:调节大豆凝集素水提液pH值为4.0,以NaCl调节水提液的离子强度为20mM,将大豆凝集素水提液与反胶束溶液按照体积比为1:1的比例混合,摇床震荡混合10min后,1500rpm离心分层10分钟,取上层有机相;
(5)反萃取过程:将上述上层有机相与1倍体积的丙酮和2倍体积的蒸馏水混合,摇床震荡混合10min后,1500rpm离心分层10分钟,取下层水相,经冷冻干燥得到分离纯化后的黄豆凝集素。
本实验用血凝法来测定凝集素含量,大豆凝集素的纯度达到89%,收率为88%。
实施例2:
(1)表面活性剂制备过程:
取松树皮提取物50g,溶于200g的丙酮,于‐10℃下加入50g吡啶作为敷酸剂,再缓慢滴加60g辛酰氯,反应2h后加水稀释反应液。分出有机相,水相用50g乙酸乙酯萃取,合并有机相,得到酯化接枝松树皮提取物溶液;依次用1.5倍体积的1mol/L HCl、饱和Na2CO3溶液、饱和NaCl溶液洗涤,真空干燥得到表面活性剂。
(2)大豆凝集素水提液制备:取50g优质青豆磨粉,过70目筛,溶于500mL蒸馏水中,25℃下超声辅助浸提30min(120W),浸提后经12000rpm、4℃离心15min,取上清液;
(3)反胶束溶液配制:将70g表面活性剂和5g助溶剂甘油完全溶于65g戊烷中,加入11g水,使反胶束溶液浓度约为250mM,体系Wo值约为20;
(4)前萃取过程:调节大豆凝集素水提液pH值为5.0,以NaCl调节水提液的离子强度为100mM,将大豆凝集素水提液与反胶束溶液按照体积比为1:20的比例混合,摇床震荡混合20min后,3000rpm离心分层10分钟,取上层有机相;
(5)反萃取过程:将上述上层有机相与2倍体积的丙酮和1倍体积的蒸馏水混合,摇床震荡混合20min后,3000rpm离心分层10分钟,取下层水相,经冷冻干燥得到分离纯化后的青豆凝集素。
用血凝法来测定凝集素含量,大豆凝集素的纯度达到88%,收率为86%。
实施例3:
(1)表面活性剂制备过程:
取松树皮提取物50g,溶于150g的丙酮,于‐10℃下加入60g吡啶作为敷酸剂,再缓慢滴加95g肉豆蔻酰氯,反应8h后加水稀释反应液。分出有机相,水相用12.5g乙酸乙酯萃取,合并有机相,得到酯化接枝松树皮提取物溶液;依次用4倍体积的1mol/L HCl、饱和Na2CO3溶液、饱和NaCl溶液洗涤,真空干燥得到表面活性剂。
(2)大豆凝集素水提液制备:优质黑豆磨粉,过100目筛,溶于50倍(体积)蒸馏水中,60℃下超声辅助浸提5min(120W),浸提后经12000rpm、4℃离心15min,取上清液;
(3)反胶束溶液配制:将130g表面活性剂和24g助溶剂甘油完全溶于40g正己烷和40g丁醇中,加入12g水,使反胶束溶液浓度约为300mM,体系Wo值约为15,本实施例中加入助溶剂甘油,占总量的10%;
(4)前萃取过程:调节大豆凝集素水提液pH值为6.0,以NaCl调节水提液的离子强度为150mM,将大豆凝集素水提液与反胶束溶液按照体积比为1:30的比例混合,摇床震荡混合30min后,4000rpm离心分层10分钟,取上层有机相;
(5)反萃取过程:将上述上层有机相与4倍体积的丙酮和1倍体积的蒸馏水混合,摇床震荡混合30min后,4000rpm离心分层10分钟,取下层水相,经冷冻干燥得到分离纯化后的黑豆凝集素。
用血凝法来测定凝集素含量,大豆凝集素的纯度达到88.5%,收率为90%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。