全 文 :第34卷第1期
2015年2月
中 国 海 洋 药 物
CHINESE JOURNAL OF MARINE DRUGS
Vol.34 No.1
February,2015
孔石莼(Ulva pertusa Kjelm)凝集素
提取工艺的研究△
潘俭,李丹彤*,周礼清,杨荣梅,马文秀,郑圣珍
(大连海洋大学 农业部北方海水增养殖重点实验室 ,辽宁 大连116023)
摘 要:目的 研究孔石莼(Ulva pertusa Kjelm)凝集素的最佳提取条件。方法 通过研究各因素(缓冲液、料
液比、浸泡时间、烘干温度)对孔石莼(Ulva pertusa Kjelm)凝集素(lectin)(UPL)提取液血凝活性的影响,得
出每个因素的最佳提取效果。从各个单因素中选出提取的最适条件及与最适条件相临的2个水平(共3个水
平)进行4因素3水平的正交试验。结果 温度为50℃、缓冲液为pH 7.2PBS、料液比为1∶15、浸泡时间为
15h。结论 相比较其它条件,这一组合对孔石莼提取效果最好。
关键词:孔石莼;凝集素;提取工艺
中图分类号:Q965;Q513+.2 文献标志码:A 文章编号:1002-3461(2015)01-027-06
Study on extraction process of lectin fromUlva pertusa Kjelm
PAN Jian,LI Dan-tong,ZHOU Li-qing,YANG Rong-mei,MA Wen-xiu,ZHENG Sheng-zhen
(Key Laboratory of Mariculture &Stock Enhancement in North China's Sea,
Ministry of Agriculture,Dalian Ocean University,Dalian116023,China)
Abstract:Objective To provide best theory basis for extraction process of lectin from Ulva pertusa
Kjelm.Methods This paper aimed to explore a kind of optimal combination on hemagglutinating activi-
ty of Ulva pertusa Kjelm lectin.First of al,the influence of the different factors including buffer
(contain different pH),material ratio,soaking time,drying temperature were evaluated to study the
best effect on extraction of Ulva pertusa Kjelm lectin of each factors.Then the optimal conditions of
extraction and two abutting conditions were selected to conduct orthogonal test.Every single factor
from selected the optimal conditions and optimum condition that faced two levels(of three levels)were
conducted the orthogonal test.Results The best optimal combination was that the temperature was
50℃and the buffer pH was 7.2and the material-water ratio was 1:15and the soaking time was 15h.
Conclusion Compared with other conditions,this combination was very good to extract Ulva pertusa
Kjelm lectin.
Key words:Ulva pertusa Kjelm;lectin;extraction process
△基金项目:辽宁省教育厅团队项目(2008T021)资助
作者简介:潘俭(1990-),男,硕士研究生。
*通讯作者:李丹彤(1965-),女,教授,硕士,从事海洋生物技术研究。Tel:0411-84762887,E-mail:lidantong@dlou.edu.cn
收稿日期:2014-08-24
DOI:10.13400/j.cnki.cjmd.2015.01.005
28 中 国 海 洋 药 物 34卷
凝集素(Lectin)是一类具有糖专一性,可促使
细胞凝集的蛋白质或糖蛋白[1]。目前,在自然界
中几乎所有的物种中均已分离得到凝集素。凝集
素有具有细胞凝集、抗菌、抗肿瘤、激活淋巴细胞、
抑制血小板凝集等多种生理功能[2-4]。
孔石莼(Ulva pertusa Kjelm)是1种大型绿
藻,属绿藻门、石莼科、石莼属。孔石莼的化学组
分主要有多糖、脂类、蛋白质、维生素以及无机矿
物元素等。具有降血脂、降胆固醇、抗凝血、抗病
毒、抗肿瘤等活性[5]。
关于绿藻门石莼科、石莼属中的海藻,人们对
其中的石莼(Ulva lectuca)[6]及孔石莼(Ulva per-
tusa)凝集素进行了分离纯化及部分性质研究[7]。
另外人们对孔石莼和条斑紫菜凝集素对鲫鱼免疫
活性物的诱导作用进行了研究,发现孔石莼和条
斑紫菜凝集素对鲫鱼免疫活性物具有诱导作
用[8]。并得到海洋绿藻孔石莼凝集素基因序
列[9]。孔石莼凝集素的提取工艺是研究其分离纯
化及生物活性1个关键问题。目前在国内外对凝
集素的提取工艺研究日益增多,人们研究了槲寄
生凝集素粗品提取工艺[10],韭菜凝集素的提取工
艺与活性测定[11],白桦茸凝集素提取工艺的优
化[12],条斑紫菜凝集素的提取及其性质[13]等等,
尚未见到有关孔石莼凝集素提取工艺的报道。本
研究组在孔石莼凝集素的提取工艺的研究中对缓
冲液、烘干温度、料液比、浸泡时间4个因素进行
了研究,旨在寻求在缓冲液、烘干温度、料液比、浸
泡时间4个因素综合条件下,筛选出血凝活性高
的提取条件,从而为孔石莼凝集素的分离纯化及
应用奠定基础。
1 材料
孔石莼采自黑石礁海岸,实验兔购于大连医
科大学实验动物中心。
1.2方法
1.2.1 凝集素提取
将新采集的海藻立即用过滤海水洗净,用纱
布及滤纸吸去水分,放入-20℃冰箱冷冻,然后置
于电热鼓风干燥机中烘干。将烘干的孔石莼研磨
成粉末,放入自封袋内保存。将干粉用缓冲液浸
泡,间歇搅拌,将混合液放入离心管中,离心(4℃,
5 500r/min 30min),取上清液即为粗提液。
1.2.2 血凝活性测定[14]
在用含抗凝剂的生理盐水溶液润洗后的离心
管中,加入刚抽取的新鲜兔血,用生理盐水离心洗
涤4次(4 000r/min,10min),然后用生理盐水将
离心后的红细胞配制成2% 的红细胞悬液备用.
在96孔V型血凝板上用40μL凝集素溶液与等
量的生理盐水系列倍比稀释后,加入40μL的2%
红细胞悬液,混匀,在室温下水平静置2h,用肉眼
观察凝集结果,若红细胞沉积在V型孔底部呈大
红点状,则说明凝集素不具有血凝活性;若红细胞
呈悬浮网状不下沉,则说明凝集素具有血凝活性。
凝集素的血凝活力用产生凝集现象时的最小凝集
素的量或凝集素最大稀释倍数表示。
1.2.3 影响UPL提取的单因素研究
用控制变量法分别对缓冲液(含不同pH)、料
液比、浸泡时间、烘干温度进行研究。每个因素重
复做3次。
(1)不同缓冲液(含不同pH)对 UPL活性的
影响
控制料液比、浸泡时间、烘干温度分别为1∶
20、16h、30℃。变量为3种缓冲液,研究在每种
缓冲液中不同pH值对血凝活性的影响。
3种缓冲液为:PBS pH为5.8、6.2、7.2、8.0;
TBS pH为7.2、7.7、8.2、8.7;甘氨酸缓冲液pH
为2.6、3.6、8.6、9.6、10.6。
取烘干温度为30℃的孔石莼干粉0.65g,平
均分为13份,分别加入的不同 pH 的缓冲液
1mL,浸泡16h,其他同1.2.1。
(2)烘干温度对UPL活性的影响
控制缓冲液、料液比、浸泡时间不变,分别为
甘氨酸pH 8.6、1∶20、16h。变量为9种烘干温
度,分别为30、40、50、60、70、80、90、100、110℃。
取30~110℃烘干温度孔石莼干粉各0.05g,
分别加入甘氨酸缓冲液(pH=8.6)缓冲液1mL,
浸泡16h,其他同1.2.1。
(3)料液比对UPL活性的影响
控制缓冲液、浸泡时间、烘干温度不变,分别
为甘氨酸pH=8.6、16h、40℃。变量为6种料液
比,分别为1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、
1∶30。
分别取不同质量的40℃ 烘干的孔石莼干粉,
按上述比例,分别加入1mL甘氨酸缓冲液 (pH
1期 潘俭,等:孔石莼(Ulva pertusa Kjelm)凝集素提取工艺的研究 29
8.6)。浸泡16h,其他同1.2.1。
(4)浸泡时间对UPL活性的影响
取40℃ 烘干的孔石莼干粉6g,平均分为6份,
分别加入甘氨酸缓冲液(pH=8.6)缓冲液15mL。
分别浸泡5、10、15、20、25、30h,其他同1.2.1。
1.2.4 正交试验法对各种组合进行对比研究
通过单因素研究,从各单因素中选出提取的
最适条件及与最适条件相临的2个水平(共3个
水平)进行四因素三水平的正交试验,根据正交试
验极差分析法对正交试验数据进行分析选出最优
组合[15-16]。
2 结果
2.1 单因素对UPL血凝活性的影响
2.1.1 不同缓冲液对UPL血凝活性的影响
(1)不同pH 的PBS缓冲液对孔石莼凝集素
血凝活性的影响
pH为5.8、6.2、7.2、8.0PBS缓冲液,浸泡
孔石莼干粉,提取上清液,测定血凝活性。结果显
示:pH 6.2 7.2血凝活性最高(见图1)。
图1 不同pH的PBS缓冲液对孔石莼凝集素血凝
活性的影响
Fig.1 Effects of different pH of PBS on the
hemagglutinationg activity of UPL
(2)不同PH的TBS缓冲液对孔石莼凝集素
血凝活性的影响
pH为7.2、7.7、8.2、8.7TBS缓冲液 ,浸
泡孔石莼干粉,提取上清液,测定血凝活性。结果
显示:pH 7.7、8.2血凝活性最高(见图2)。
(3)不同pH 的甘氨酸缓冲液对孔石莼凝集
素血凝活性的影响
pH为2.6、3.6、8.6、9.6、10.6甘氨酸缓冲液 ,
浸泡孔石莼干粉,提取上清液,测定血凝活性。结
果显示:pH 9.6和10.6时血凝活性最高(见图3)。
图2 不同pH的TBS缓冲液对孔石莼凝集素血凝
活性的影响
Fig.2 Effects of different pH of TBS on the
hemagglutinationg activity of UPL
图3 不同pH的甘氨酸缓冲液对孔石莼凝集素血凝
活性的影响
Fig.3 Effects of different pH of Glycine on the
hemagglutinationg activity of UPL
2.1.2 烘干温度对孔石莼凝集素血凝活性影响
取30~110℃烘干温度孔石莼干粉,分别加
入甘氨酸缓冲液(pH=8.6)缓冲液 ,浸泡、提取上
清液,测定血凝活性。结果显示:50、60、80℃时血
凝活性最高(见图4)。
图4 烘干温度对孔石莼凝集素血凝
活性的影响
Fig.4 Effects of different temperature on the
hemagglutinationg activity of UPL
30 中 国 海 洋 药 物 34卷
2.1.3 料液比对孔石莼凝集素血凝活性的影响
取40℃烘干的孔石莼干粉,分别按不同料液
比加入甘氨酸缓冲液(pH=8.6)缓冲液,浸泡、提
取上清液。结果显示:料液比为1∶5、1∶10时,
血凝活性最高(见图5)。
图5 料液比对孔石莼凝集素血凝
活性的影响
Fig.5 Effects of different material ration on the
hemagglutinationg activity of UPL
2.1.4 浸泡时间对孔石莼凝集素血凝活性的影
响
取40℃ 烘干的孔石莼干粉,按1∶15料液比
分别加入甘氨酸缓冲液 (pH=8.6)缓冲液,浸
泡、提取上清液,测定血凝活性。结果显示:浸泡
时间为10和15h,血凝活性最高(见图6)。
图6 浸泡时间对孔石莼凝集素血凝
活性的影响
Fig.6 Effects of different the time of soak on the
hemagglutinationg activity of UPL
2.2 正交试验
根据单因素实验结果,各个因素选出3个水
平,进行4因素3水平正交试验(见表1)。根据正
交表可以看出,对于温度 K2为108,此时最大,因
而对于温度因素而言50℃为优水平;对于料液比
K3为91最大,即对于料液比而言1∶15为优水
平;对于缓冲液 K1为128最大,即缓冲液为PBS
pH 7.2时最优;对于浸泡时间 K2为133,此时最
大,即浸泡15h最优。综上所述 温度50℃料液
比1∶15缓冲液PBS pH7.2浸泡时间15h这一
组合最优(见表2、图7)。
表1 正交试验水平因素
Table 1 Factor and level table of orthogonal experiments
水平
Level
温度
/℃
料液比
Material-water ratio
缓冲液
pH
时间
/h
1 40 1∶5 PBS 7.2 10
2 50 1∶10 TBS 7.7 15
3 60 1∶15 甘氨酸9.6 20
3 讨论
经不同缓冲液、不同pH 浸提下,孔石莼凝集
素血凝活性大小为:甘氨酸缓冲液(pH 9.6、10.6)
甘氨酸缓冲液(pH 8.6)=PBS(pH 6.2、7.2)=
TBS(pH 7.7、8.2),盘赛昆[13]研究Tris-HCl缓冲
体系,对条斑紫菜凝集素的提取比磷酸盐缓冲体
系效果好,本实验单因素研究甘氨酸缓冲液效果
最好,但正交试验是PBS效果好。浸泡时间过短
时,凝集素未全部浸出;浸泡时间到一定程度,凝
集素全部浸出,达到峰值,过了这个时间,所提取
量不再提高,本实验所得的结果为15h。单因素
研究发现:甘氨酸缓冲液碱性条件及烘干温度为
80℃,血凝活性都很高,说明碱性条件及高温对凝
集素的影响,没有降低其血凝活性,推测孔石莼凝
集素的与其分子中的糖链有关。
1期 潘俭,等:孔石莼(Ulva pertusa Kjelm)凝集素提取工艺的研究 31
表2 正交试验结果
Table 2 Results of orthogonal experiments
实验号
温度
/℃
料液比
Material-water ratio
缓冲液
/pH
时间
/h
效果
1 40 1∶5 PBS 7.2 10 26
2 40 1∶10 TBS 7.7 15 24
3 40 1∶15 甘氨酸9.6 20 20
4 50 1∶5 TBS 7.7 20 26
5 50 1∶10 甘氨酸9.6 10 22
6 50 1∶15 PBS 7.2 15 28
7 60 1∶5 甘氨酸9.6 15 27
8 60 1∶10 PBS 7.2 20 26
9 60 1∶15 TBS 7.7 10 24
I 81 256 384 84
II 324 84 96 400
III 208 273 133 129
K1 27 85 128 28
K2 108 28 32 133
K3 69 91 44 43
R 81 63 96 105
图7 正交试验中UPL血凝活性
Fig.7 Orthogonal experimental in the hemagglutinating activity of UPL
(注:图中1-9与表2实验号1-9相对应。This picture showed the results of Orthogonal experiment,and was corresponding to Table 2,
No.1-9.)
采用正交试验对孔石莼凝集素提取工艺进行
优化,可以得到温度50℃料液比1∶15缓冲液
PBS pH 7.2浸泡时间15h这一组合最优,其血凝
活性最高。刘鹏举等[12]研究的白桦茸凝集素结果
为料液比为1∶50,提取时间为20h,提取缓冲液
pH 值为8.0。与之相比,有一定的差异,这与它
们是不同的物种有关。孔石莼凝集素分离纯化及
部分性质研究[7]中孔石莼凝集素提取采用冻干、
料液比为1∶20,提取时间为16h,提取缓冲液为
PBS pH值为7.2,本研究中未设冻干及提取时间
16h,但提取时间、料液比与其基本相似,提取缓
冲液与pH 完全一致。经过单因素研究,可以得
32 中 国 海 洋 药 物 34卷
到各因素的最佳取值,但并非把这些最佳取值组
合到一起就能得到最优组合。而是要考虑到各因
素的相互影响。所以通过正交试验,来研究哪种
组合最优。
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