◎ 方 亮,付圣麟,蘇廣林,林建添,詹穎馨,歐小云,劉 斌
(1.廣西大學(xué)食用菌研究所,廣西 南寧 530005;2.廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院應(yīng)用微生物研究所,廣西 南寧 530005)
黑牛肝菌(Phlebopus portentosus),又名黑牛肝,具有很高的經(jīng)濟價值[1]。黑牛肝菌子實體常單生于鳳凰木以及竹林間[2],菌絲海綿質(zhì),淡黃色至褐色[3]。黑牛肝菌的菌絲蔓延速度受外界條件影響大[4],菌絲體適宜pH=3~9、溫度10~40 ℃[5],菌絲的繼代老化現(xiàn)象明顯,是生產(chǎn)上急需探究和解決的問題[6],SOD酶有Mn-SOD,F(xiàn)e-SOD以及Cu,Zn-SOD,作為同工酶在機體細胞中起抗氧化等保護功能[7]。
實驗所用菌種PH-16為野生黑牛肝菌株,采集自廣西大學(xué)校園;PH-20為栽培種菌株,購自南寧市華潤市場(均經(jīng)形態(tài)鑒定與分子鑒定確定種屬)。MgSO4、K2HPO4等試劑購于天津博迪化工有限公司和上海麥克林生物科技公司。FE20精密pH計(美國Mettler-Toledo有限公司)、RE-2000A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(上海凱儀設(shè)備有限公司)、Himac-CR21N高速冷凍離心機(日本HITACHI有限公司)及iMark-19301自動酶標(biāo)儀(美國BIO-RAD有限公司)等。
1.2.1 菌絲體蛋白含量測定、純化與SOD酶活測定
取發(fā)酵液 100 mL,經(jīng) 4 000 r·min-1,4 ℃,20 min離心,取2.0 g菌絲體冷凍研磨至勻漿,考馬斯亮藍G-250法測定蛋白含量,沒食子酸自氧化法測定酶活,具體操作方法參照文獻[7]。
丙酮沉降法純化。在新制備的菌絲體蛋白提取液中加入1.2倍體積-20 ℃預(yù)冷丙酮,-4 ℃靜置2 h,8 000 r·min-1,5 min去上清液,冷凍干燥沉淀,計算回收率[7]?;厥章?(M1/M)×100%,其中M1表示菌絲提取液加入量,單位為mg;M表示處理回收得到的沉淀,單位為mg。
硫酸銨分級沉降法純化。蛋白提取液中,加硫酸銨至30%飽和度,冰浴攪拌1 h,4 ℃、8 000 r·min-1離心5 min。取上清液并再加硫酸銨至90%飽和度,離心合并沉淀,操作參數(shù)與計算同上。
丙酮-硫酸銨分級沉降聯(lián)用法。在丙酮沉降法獲得蛋白質(zhì)沉淀后,磷酸緩沖液復(fù)溶沉淀,再以硫酸銨分級沉降蛋白質(zhì)溶液,獲得蛋白質(zhì),操作參數(shù)及回收率計算同上。
1.2.2 黑牛肝菌Cu,Zn-SOD酶類型鑒定
測 定 體 系 中 設(shè) 置 H2O2濃 度 梯 度 0 mmol·L-1、2.0 mmol·L-1、4.0 mmol·L-1以及 6.0 mmol·L-1。設(shè)置乙醇-氯仿(v∶v=3∶5)與酶液體積倍數(shù)梯度0倍、1.0倍、2.0倍以及3.0倍[8],其余操作均一致,檢測SOD酶活性變化。
1.2.3 黑牛肝菌SOD酶活穩(wěn)定性因素探究
將 酶 液 pH 調(diào) 整 為 pH=4.5、pH=5.0、pH=5.5、pH=6.0、pH=7.5、pH=8.0、pH=8.5以及 pH=9.0的梯度,分別置于20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃以及40 ℃金屬浴20 min,檢測SOD酶活性變化。SOD供試液4 ℃保藏0 d、1 d、3 d和5 d,以上述最適條件,測定酶活性變化,操作與1.2.1一致。
如表1所示,實驗表明方案3 SOD酶比活力最高,方案1沉降方案,蛋白質(zhì)回收率最低,且酶活最低。
表1 三種蛋白質(zhì)純化方法對比分析表
如圖1所示,PH-16和PH-20 SOD酶在各濃度的H2O2中迅速下降,2 mmol·L-1H2O2使 PH-16和 PH-20 SOD酶活性分別下降52.7%、39.4%,6 mmol·L-1H2O2使SOD酶殘余酶活分別下降25.4%、33.1%,隨著H2O2濃度升高,SOD酶活表現(xiàn)出不穩(wěn)定性。PH-16 SOD和PH-20 SOD酶均對乙醇-氯仿濃度變化保持活性穩(wěn)定。
如圖2(a)所示,PH-16與PH-20 SOD酶分別在pH=5.5、pH=6.5時活性最高。PH-16 SOD酶在pH>6.0時,活性顯著降低,pH=8.0時活性下降超過60%,PH-20 SOD酶在pH>6.5時,活性下降迅速,在pH=6.0~6.5保持高活性。如圖2(b)所示,PH-16與PH-20 SOD酶在低于25 ℃時,酶活性與溫度呈正相關(guān),兩種SOD最高酶活溫度分別為25 ℃和30 ℃。PH-16 SOD酶在溫度超過30 ℃后,酶活性顯著下降,酶活穩(wěn)定范圍為25~30 ℃,PH-20 SOD酶活穩(wěn)定范圍為25~35 ℃。結(jié)合圖2(c)可知,PH-16與PH-20 SOD酶在4 ℃,5 d內(nèi)酶活分別剩余52.3%和70.5%,PH-16與PH-20 SOD酶5 d內(nèi)活性平均衰退速率分別為 16.2 U·mL-1·d-1和 8.5 U·mL-1·d-1,低溫短期保藏黑牛肝菌SOD酶,其活性衰減幅度小,但隨著保藏時間延長活性下降速度加快。
本實驗根據(jù)PH-16與PH-20 SOD酶的化學(xué)穩(wěn)定性差異,確定為Cu,Zn-SOD酶。其最高酶活條件分別為pH=5.5和pH=6.5,溫度25 ℃和30 ℃,活性平均衰退速率 16.2 U·mL-1·d-1和 8.5 U·mL-1·d-1;丙酮 -硫酸銨聯(lián)用法能提高蛋白質(zhì)純化倍數(shù),減少酶活性損耗。PH-20 SOD的穩(wěn)定性優(yōu)于野生種PH-16 SOD,表明經(jīng)人工選育的黑牛肝菌,其菌絲體對pH、溫度等因素變化具有更強的適應(yīng)力。