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TUhjnbcbe - 2025/1/19 18:18:00
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果蔬可溶性蛋白质含量(Solubleproteincontent)是一个重要的生理生化指标,也是果蔬品质和营养的重要评价指标之一。许多可溶性蛋白质是构成果蔬中酶的重要组成部分,参与果蔬多种生理生化代谢过程的调控,与果蔬的生长发育、成熟衰老,抗病性、抗逆性密切相关。此外,在研究每一种酶的作用时常以比活力(酶活力单位/毫克蛋白质,Unit/mgProtein)表示酶活力大小及酶制剂纯度。因此,就需要经常测定可溶性蛋白质的含量。

I.考马斯亮蓝染色法

一、目的要求

了解考马斯亮蓝染色法测定果蔬组织中可溶性蛋白质含量的原理,掌握测定方法。

二、基本原理

考马斯亮蓝G-(CoomassiebrilliantblueG-)法是利用蛋白质-染料结合的原理,定量测定微量蛋白质浓度的方法。该燃料在游离状态下呈红色,在稀酸溶液中当它与蛋白质的疏水区结合后变为青色,前者最大吸光在nm,后者在nm。在一定的蛋白质浓度范围(1~μg)内,蛋白质与该染料结合物在nm波长下的吸光度值与蛋白质含量成正比,符合比尔定律,故可用于蛋白质的定量测定。

考马斯亮蓝G-与蛋白质结合反应十分迅速,2min左右即达到平衡。其结合物在室温下1h内保持稳定。该反应快速灵敏、易于操作、干扰物质少(考马斯亮蓝G-和蛋白质通过范德华力结合,受蛋白质的特异性影响较小,除组蛋白外,其他不同种类蛋白质染色强度差异不大),可测定微克级蛋白质含量,是一种比较好的蛋白质定量法。但此方法也存在缺点,考马斯亮蓝在蛋白质含量很高时线性关系偏低,且不同来源蛋白质与染料结合状况有差异。

三、材料、仪器及试剂

(一)材料

各种水果和蔬菜。

(二)仪器及用具

离心机、分光光度计、移液器、研钵、离心管、旋涡混合器、烧杯、容量瓶(mL,mL)、具塞刻度试管(20mL)。

(三)试剂

1.标准蛋白质溶液(μg/mL牛血清蛋白质)

称取25mg牛血清蛋白质,加水溶解并定容至mL。吸取上述溶液40mL,用蒸馏水稀释至mL即可。

2.考马斯亮蓝G-溶液

称取mg考马斯亮蓝G-,溶于50mL90%乙醇中,再加入mL85%(w/v)的磷酸,混合摇溶。将混合液转移到mL容量瓶中,加入蒸馏水稀释、定容至刻度。贮于棕色瓶中,常温下可保存1个月。如有沉淀,可过滤后使用。

四、实验步骤

(一)制作标准曲线

取6支具塞试管,编号,并按表8加入标准蛋白质溶液和蒸馏水,混匀后,向各试管中加入5.0mL考马斯亮蓝G-溶液。每加完一支试管,立即在旋涡混合器上混合(注意不要太剧烈,以免产生大量气泡而难于消除)。混合后静置2min后,以0号试管为空白对照,用1cm光径的比色皿在nm下比色测定吸光值。以蛋白质微克数为横坐标,吸光度值为纵坐标,绘制标准曲线,求得线性回归方程。

表8.考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白质含量绘制标准曲线的各试剂加入量

(二)提取

称取2.0g果蔬样品组织,加入5mL蒸馏水或缓冲液研磨成匀浆后,于4℃、×g离心20min,收集上清液即为可溶性蛋白质提取液,低温保存备用。

(三)测定

吸取1.0mL样品提取上清液(视蛋白含量适当稀释),放入具塞试管中,加入5.0mL考马斯亮蓝G-溶液,充分混合,放置2min后在波长nm处比色,按照制作标准曲线同样的方法测定吸光度值。重复三次。

五、实验结果与计算

1.将测定的数据填入下表

2.计算结果

根据溶液吸光度值,在标准曲线上查出相应的蛋白质微克数,计算果蔬组织中可溶性蛋白质含量,以每克果蔬组织所含可溶性蛋白质的毫克数表示,即mg/gFW。计算公式:

式中:

C——从标准曲线查得的蛋白质的量,μg;

V——样品提取液总体积,mL;

Vs——测定时所取样品提取液体积,mL;

W——样品重量,g。

六、注意事项

Bradford法的突出优点是:

(1)灵敏度高,据估计比Lowry法约高四倍,其最低蛋白质检测量可达1mg。这是因为蛋白质与染料结合后产生的颜色变化很大,蛋白质-染料复合物有更高的消光系数,因而光吸收值随蛋白质浓度的变化比Lowry法要大的多。

(2)测定快速、简便,只需加一种试剂。完成一个样品的测定,只需要5分钟左右。由于染料与蛋白质结合的过程,大约只要2分钟即可完成,其颜色可以在1小时内保持稳定,且在5分钟至20分钟之间,颜色的稳定性最好。因而完全不用像Lowry法那样费时和严格地控制时间。

()干扰物质少。如干扰Lowry法的K+、Na+、Mg2+离子、Tris缓冲液、糖和蔗糖、甘油、巯基乙醇、EDTA等均不干扰此测定法。

此法的缺点是:

(1)由于各种蛋白质中的精氨酸和芳香族氨基酸的含量不同,因此Bradford法用于不同蛋白质测定时有较大的偏差,在制作标准曲线时通常选用g—球蛋白为标准蛋白质,以减少这方面的偏差。

(2)仍有一些物质干扰此法的测定,主要的干扰物质有:去污剂、TritonX-、十二烷基硫酸钠(SDS)和0.1mol/L的NaOH。(如同0.1mol/L的酸干扰Lowary法一样)。

()标准曲线也有轻微的非线性,因而不能用比尔定律进行计算,而只能用标准曲线来测定未知蛋白质的浓度。

注意:不可使用石英比色皿(因不易洗去染色),可用塑料或玻璃比色皿,使用后立即用少量95%的乙醇荡洗,以洗去染色。塑料比色皿决不可用乙醇或丙酮长时间浸泡。

II.紫外吸收法

一、目的要求

了解紫外吸收法测定果蔬组织中可溶性蛋白质含量的原理及其应用。

二、基本原理

蛋白质分子中酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸残基的苯环含有共轭双键,使蛋白质具有吸收紫外光的性质。蛋白质吸收高峰在nm处,其吸光度值与蛋白质含量成正比,因此,可以进行蛋白质含量的测定。紫外吸收法简便、灵敏、快速,不消耗样品,测定后仍能回收使用。低浓度的盐,例如生化制备中常用的(NH4)2SO4等和大多数缓冲液不干扰测定。特别适用于柱层析洗脱液的快速连续检测,因为此时只需测定蛋白质浓度的变化,而不需知道其绝对值。

此法的特点是测定蛋白质含量的准确度较差,干扰物质多,在用标准曲线法测定蛋白质含量时,对那些与标准蛋白质中酪氨酸和色氨酸含量差异大的蛋白质,有一定的误差。故该法适于用测定与标准蛋白质氨基酸组成相似的蛋白质。若样品中含有嘌呤、嘧啶及核酸等吸收紫外光的物质,会出现较大的干扰。核酸的干扰可以通过查校正表,再进行计算的方法,加以适当的校正。但是因为不同的蛋白质和核酸的紫外吸收是不相同的,虽然经过校正,测定的结果还是存在一定的误差。另外,由于蛋白质吸收高峰常因溶液pH的改变而有所变化,因此测定时要注意使溶液的pH与标准蛋白质的溶液pH相一致。

利用紫外吸收法测定蛋白质浓度,可将蛋白质浓度控制在0.1~1mg/mL左右。通常用1cm光径的标准石英比色皿,盛有浓度为1mg/mL的蛋白质溶液时,nm吸光度值约为1.0左右,由此也可立即计算出蛋白质的大致浓度。

三、材料、仪器及试剂

(一)材料

各种水果和蔬菜。

(二)仪器及用具

离心机、紫外分光光度计、移液器、研钵、离心管、旋涡混合器、容量瓶(mL,mL)、具塞刻度试管(20mL)。

(三)试剂

标准蛋白质溶液(1mg/mL牛血清蛋白质):称取50mg牛血清蛋白质,加水溶解、定容至50mL即可。

四、实验步骤

(一)标准曲线的绘制

取7支试管,编号,按表9分别加入各种试剂,摇匀。选用光径1cm的石英比色杯,已0号管为空白对照,在nm波长处分别测定各管溶液的吸光度值(OD)。以吸光度值为纵坐标,蛋白质浓度(mg/mL)为横坐标制作标准曲线应为直线,求得线性回归方程。

表9.紫外吸收法测定可溶性蛋白含量绘制标准曲线各试剂加入量

(二)提取

同考马斯亮蓝法中果蔬可溶性蛋白质提取方法。

(三)测定

测定时,将待测蛋白质溶液倒入石英比色皿中,用配制蛋白质溶液的溶剂(水或缓冲液)作空白对照,在紫外分光度计上直接读取nm的吸光度值,根据标准曲线即可查出溶液的蛋白质含量,计算果蔬样品中蛋白质的含量。

五、注意事项

1.核酸紫外吸收高峰在nm附近,而且,核酸对波长在nm的紫外光也具有很强的吸收。含有核酸的蛋白质溶液,在利用紫外吸收法测定蛋白质浓度时,能受到核酸的干扰。在实际操作用中,可分别测定待测蛋白质溶液的OD和OD,用下面的经验公式,可计算出蛋白质的浓度。

蛋白质浓度(mg/mL)=1.45×OD-0.74×OD

此经验公式是通过一系列已知不同浓度比例的蛋白质(酵母烯醇化酶)和核酸(酵母核酸)的混合液所测定的数据来建立的。

2.也可先计算出OD/OD的比值后,从表10中查出校正因子“F”值,同时可查出样品中混杂的核酸的百分含量,将“F”值代入下述经验公式直接计算出该溶液的蛋白质浓度。

表10.紫外吸收法测定蛋白质含量的校正因子

注:一般纯蛋白质的光吸收比值(OD/OD)约为1.8,而纯核酸的比值约为0.5。

溶液中蛋白质浓度(mg/mL)=F×OD×N

式中:F——校正因子;

OD——溶液在nm下测得的光吸收值;

N——溶液的稀释倍数。

.对于稀蛋白质溶液(蛋白质含量范围20~μg/mL),还可用nm和nm的吸收差来测定浓度。从吸收差△OD(=OD–OD)与蛋白质含量的标准曲线即可求出浓度。氯化钠、硫酸铵以及0.1mol/L磷酸、硼酸和三羟甲基氨基甲烷等缓冲液都对此方法无显著干扰作用。但是0.1mol/L乙酸、琥珀酸、邻苯二甲酸以及巴比妥等缓冲液在波长nm处的吸收较大,不能应用。

IV.Lowry法(劳里法)

一、目的要求

掌握利用Lowry法测定果蔬组织中可溶性蛋白质含量的原理和方法。

二、基本原理

Lowry法是双缩脲法和福林酚法(Folin-酚)测定蛋白质含量的结合与发展。

双缩脲法的原理双缩脲(NH2—CO—NH—CO—NH2)在碱性溶液中可与铜离子产生紫红色的络合物,这一反应称为双缩脲反应。因为蛋白质中有多个肽键,也能与铜离子发生双缩脲反应,且颜色深浅与蛋白质的含量的关系在一定范围内符合比尔定律,而与蛋白质的氨基酸组成及分子量无关,所以可用来测定蛋白质的含量。双缩脲反应主要涉及肽键,受蛋白质特异性影响较小。该方法使用的试剂价廉易得,操作简便,可测定的范围为1~10mg蛋白质,适于精度要求不太高的蛋白质含量的测定,能测出的蛋白质含量须在约0.5mg以上。双缩脲法的缺点是灵敏度差、所需样品量大。干扰此测定的物质包括在性质上是氨基酸或肽的缓冲液,如Tris缓冲液,因为与它们能产生阳性呈色反应;铜离子也容易被还原,有时出现红色沉淀。

福林-酚法的原理该方法是双缩脲法的发展。在测定反应过程中,首先是在碱性条件下,蛋白质与铜作用生成蛋白质-铜络合物。此络合物可将磷钼酸-磷钨酸试剂(Folin试剂)还原,混合物呈深蓝色(磷钼蓝和磷钨蓝混合物),颜色深浅与蛋白质含量成正比。此方法操作简便,灵敏度比双缩脲法高倍,定量范围为5~μg蛋白质。Folin试剂显色反应由酪氨酸、色氨酸、半胱氨酸引起的,当样品中若含有酚类、柠檬酸和巯基化合物时,均能干扰测定。此方法的缺点是受蛋白质的特异性影响,即不同蛋白质因络氨酸、色氨酸含量的不同而使显色强度稍有不同,标准曲线也不是严格的直线形式。

Lowry法的原理用碱性铜溶液处理蛋白质溶液后,碱性铜试剂与蛋白质中的肽键作用产生双缩脲反应,形成铜-蛋白质的络合盐。在碱性条件下,这种被结合的蛋白质上的酚类基团极不稳定,很容易地可将酚试剂中的磷钨酸和磷钼酸(Phosphomolybdate&Phosphotungstate)还原,生成磷钨蓝和磷钼蓝的混合物。这种溶液蓝色的深浅程度与蛋白的含量正相关,可以用于蛋白质含量的测定。Lowry法除使肽链中酪氨酸、色氨酸和半胱氨酸等显色外,还使双缩脲法中肽键的显色效果更强烈,其显色效果比单独使用酚试剂强~15倍,约是双缩脲法的倍。由于肽键显色效果增强,从而减少了因蛋白质种类不同引起的偏差。Lowry法适于微量蛋白的测定,对多个样品同时测定较为方便。但对不溶性蛋白和膜结合蛋白必须进行预处理(如加入少量的SDS)。

三、材料、仪器及试剂

(一)材料

各种果蔬组织。

(二)仪器与用具

试管、移液器、圆底烧瓶、冷凝管(带橡胶管)、微量滴定管、烧杯、微量进样器、分光光度计、恒温水浴锅、研钵、玻棒、离心机、离心管。

(三)试剂

钨酸钠(Na2WO4·2H2O)、钼酸钠(Na2MoO4·2H2O)、85%磷酸(85%HPO4)、浓盐酸、硫酸锂(Li2SO4·H2O)、溴水、酚酞指示剂、Na2CO、NaOH、硫酸铜(CuSO4·5H2O)、酒石酸钾钠、牛血清白蛋白。

四、实验步骤

(一)试剂的配制

1.甲液碱性铜试剂(相当于双缩脲试剂)的制备

A液:分别配制mL4%Na2CO溶液和mL0.2mol/LNaOH溶液,将4%碳酸钠(Na2CO)溶液与0.2mol/LNaOH溶液等比例混合即为A液(含2%Na2CO和0.1mol/LNaOH);

B液:分别配制mL1%CuSO4·5H2O溶液和mL2%酒石酸钾钠溶液,将1%CuSO4·5H2O溶液与2%酒石酸钾钠溶液等比例混合即为B液(含0.5%CuSO4·5H2O和0.1%酒石酸钾钠)。

在使用前将A液与B液按50∶1的比例混合即为Folin-酚试剂甲液,此试剂只能使用1天。

2.乙液酚试剂(相当于Folin试剂)的制备

称取g钨酸钠(Na2WO4·2H2O)、25g钼酸钠(Na2MoO4·2H2O),加mL蒸馏水,溶解后转到1mL的圆底烧瓶中,再加入50mL85%HPO4和mL浓HCl。安装上回流装置(使用磨口接头,若用软木塞或橡皮塞时,就必须用锡铂纸包起来),使其慢慢沸腾10h。冷却后加入g硫酸锂(Li2SO4·H2O),50mL蒸馏水,2~滴溴水,不用回流装置,开口煮沸15min,以释放出过量的溴。待冷却后稀释至mL,并过滤入棕色瓶中,密闭于冰箱中保存(冷却后溶液呈黄色,倘若仍呈绿色,须再滴加数滴液体溴,继续煮沸15min)。使用前用标准NaOH溶液滴定,以酚酞作为指示剂,滴定终点由蓝变灰,滴定后计算出酸的浓度。使用时大约加1倍蒸馏水,使最终浓度相当于1mol/LH+酸,此为Folin-酚试剂乙液。

在测定时要注意,因为酚试剂仅在酸性条件下稳定,但此实验的反应只在pH值为10的情况下发生,所以当加酚试剂时,必须立即混匀,以便在磷钼酸-磷钨酸试剂被破坏前即能发生还原反应,否则会使显色程度减弱。

.标准蛋白质溶液的配制

称取25mg牛血清白蛋白,溶于mL蒸馏水中,使最终浓度为μg/mL。

(二)标准曲线的绘制

1.取6支试管,编号,按表11分别加入标准蛋白质溶液和蒸馏水,混匀。

表11.Lowry法测定可溶性蛋白质含量绘制标准曲线各试剂加入量

2.向每支试管中分别加入5.0mL甲液,混匀,于0℃下放置10min。

.再向每支试管中喷射加入0.5mL乙液,立即振荡混匀,在0℃下准确保温0min。

4.保温后,以0号管中的溶液为空白,在波长nm处用1cm光径的比色杯对各管标准蛋白溶液进行比色,测定吸光度值(必要时可做重复)。以吸光度值为纵坐标,蛋白质的微克数为横坐标,绘制标准曲线,求得线性回归方程。

(三)提取

称取2.0g果蔬样品,用5.0mL蒸馏水或缓冲液研磨提取,于4℃、×g离心20min,收集上清液,4℃保存备用。

(四)测定

取1.0mL(视蛋白质含量适当稀释)蛋白质提取液加入试管中,然后重复实验操作(二)中的2、和4等步骤。另取一支试管,加入1.0mL蒸馏水或缓冲液代替提取液,进行同样操作,作为空白参比进行调零,分别于波长nm处测定吸光度值。重复三次。

五、实验结果与计算

1.将测定的数据填入下表

2.计算结果

根据吸光度值,在标准曲线上查出相应的蛋白质微克数,计算果蔬组织中可溶性蛋白质含量,以每克鲜重果蔬组织所含可溶性蛋白质的毫克数表示,即mg/gFW。计算公式:

式中:

C——从标准曲线查得的蛋白质的量,μg;

V——样品提取液总体积,mL;

Vs——测定时所取样品提取液体积,mL;

W——样品重量,g。

六、注意事项

1.Folin试剂乙液只在酸性条件下稳定。因此,当其加到碱性的铜-蛋白质溶液时,必须立即混匀,以便在磷钼酸-磷钨酸试剂被破坏之前,还原反应即能发生。

2.为了保证反应进行完全,反应在25~0℃水浴中进行,准确保温反应0min后比色。

.样品溶液中还原物质、酚类物质及柠檬酸对Lowry法测定蛋白质的反应有干扰。

4.由于这种显色化合物组成尚未确定,它在可见光红光区呈现较宽吸收峰区。不同书籍选用不同的波长,有选用或nm的,还有选用、、或nm的。在具体实验时,可在预先测定中进行确定测定波长。

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