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胆盐水解酶降低人体血清胆固醇的功能可应用于医药、卫生领域。本实验室前期研究发现,植物乳杆菌具有降低胆固醇的能力,这与其所产胆盐水解酶有关,因此本实验选用植物乳杆菌为出发菌株,发酵产胆盐水解酶,对其培养基成分及产酶条件进行优化、并对胆盐水解酶进行分离纯化,研究了该酶的部分酶学性质,为其进一步的开发应用提供理论支持。
为了提高菌株的产酶能力,本研究对植物乳杆菌产胆盐水解酶的培养基成分进行了优化。利用单因素实验研究不同碳源、氮源、无机盐对酶产量的影响,并确定产酶培养基的主要组成。在此基础上,采用响应面法优化获得最佳产酶培养基配方(g/L):葡萄糖19.40、蛋白胨17.05、大豆蛋白胨14.00、乙酸钠1.82、K2HPO42.00、酵母浸粉6.00、柠檬酸氢二铵1.00、MgSO40.87、MnSO40.45、L-半胱氨酸0.5、吐温-802.2mL/L。利用该培养基发酵产酶,使胆盐水解酶的产量由原来的1.09U/mL提高到7.02±0.28U/mL,提高了6.44倍。用正交试验优化获得了最佳产酶条件为:初始pH值6.2;培养温度39℃;接种量7%;装液量50%。根据植物乳杆菌的生长曲线和产酶曲线确定最佳的产酶培养时间为20h。利用优化后的培养基进行发酵,胆盐水解酶活可以达8.41±0.13U/mL,比原始提高了7.72倍。
对所产的胆盐水解酶进行分离纯化。将粗酶液进行硫酸铵分级沉淀、透析、DEAE-SepharoseFastFlow、SephadexG-100凝胶过滤层析,将所得到的胆盐水解酶进行SDS-PAGE检测,得到胆盐水解酶的分子量约为40kDa。经过纯化后的蛋白酶比活力由6.62AU提高到168.02AU,纯化倍数为24.78倍,回收率达到13.28%。
将纯化得到的胆盐水解酶进行酶学性质的研究。该酶的最适温度为37℃,在20-35℃范围内放置80min,该酶仍能保持80%以上活性;最适pH值为6.0,在pH4-10的范围内该酶活性比较稳定,37℃处理1h后,残留酶活力在80%以上;金属离子对酶活性有一定影响,当添加的金属离子浓度为1mmol/L时,Pb2+、Hg2+、Fe3+、Al3+对胆盐水解酶活力有一定抑制作用,Cu2+、Ca2+对胆盐水解酶活力有微弱促进作用;当有机溶剂浓度为1%时,正丙醇对该酶有微弱激活作用;当有机溶剂的浓度由1%升到10%时,甲醇、乙醇对该酶有抑制作用,其酶活力分别为对照组的34.84%、49.27%;胆盐水解酶的最适底物为5mmol/L的牛磺胆酸钠溶液;SDS、H2O2、PepstainA、Leupeptin在一定程度上对胆盐水解酶有较强抑制作用。当SDS浓度分别为1mmol/L和5mmol/L时,残余酶活力分别为69.90%和68.80%;当H2O2浓度为1%和10%时残余酶活力分别为40.67%和23.98%;当PepstainA浓度分别为0.1μmol/L和1μmol/L时,残余酶活力分别为47.69%和40.08%;当Leupeptin浓度分别为10μmol/L和100μmol/L时,残余酶活力为53.76%和69.35%;并测得胆盐水解酶的Km为2.04mmol/L,向其中添加PepstainA、Leupeptin、EDTA三种抑制剂,其结果表明:三种抑制剂对胆盐水解酶亲和力均有影响,其中添加抑制剂PepstainA时测得的Km为4.16mmol/L,添加抑制剂EDTA时测得的Km为2.38mmol/L,添加抑制剂Leupeptin时测得的Km为3.44mmol/L,EDTA对胆盐水解酶的抑制作用较小、亲和能力较大。