2023年12月18日發(作者:上臺演講開場白)

第31卷 第6期 陜西科技大學學報 Vol.31No.6 2013年12月 JournalofShaanxiUniversityofScience&Technology Dec.20131000‐5811(2013)06‐0109‐05 文章編號:倡變性與非變性電泳對牛羊乳蛋白質差異比較研究宋宏新,劉 靜,張 歌,李紅心(陜西科技大學生命科學與工程學院,陜西西安 710021)摘 要:主要采用十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳法(SDS‐PAGE)和非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳法(Native‐PAGE)對新鮮牛羊乳及其酪蛋白清蛋白的區別進行分析檢測,對比研究兩種電泳方法測定結果的差異,并用兩種方法分別檢測了摻入不同濃度牛乳的羊乳樣品.結果顯示SDS‐PAGE法對牛羊乳酪白質的分離效果好,該條件下牛羊乳的區別主要是酪蛋白αs2‐CN和αs1‐CN,而native‐PAGE法則是對清蛋白分離效果較好,該條件下的主要區別是牛乳較羊乳多兩條β‐乳球蛋白.兩種電泳方法對摻入不同濃度的羊乳樣品的檢測閾值均為5%,但native‐PAGE效果更明顯.關鍵詞:SDS‐PAGE;Native‐PAGE;乳蛋白質;羊乳牛乳蛋白質差別中圖法分類號:TS252.4 文獻標識碼:AThestudyofthedifferencesbetweencowandgoatmilkproteinsbySDS‐PAGEandnative‐PAGE(CollegeofLifeScienceandEngineering,ShaanxiUniversityofScience&Technology,Xi′an710021,China)SONGHong‐xin,LIUJing,ZHANGGe,LIHong‐xinAbstract:Thisexperimentanalysisanddetectionfreshcowandgoatmilkandcaseinprotein,albuminproteinbysodiumdodecylsulphatepolyacrylamidegelelectrophoresis(SDS‐PAGE)andnativepolyacrylamidegelelectrophoresis(native‐PAGE),comparativetheresultsdiffer‐encesoftwoelectrophoresismethods.Andweredetectedthegoatmilksamplesdopedwithdifferentconcentrationsofcowmilkbybothmethods.TheresultsshowedthatbySDS‐PAGEcaseinproteinareseparatedbetter,andthemaindifferencesareαs2‐CNandαs1‐CN,whilenative‐PAGEseparatealbuminproteinbetter,andthemaindifferenceisthatcowmilkhastwoβ‐lactoglobulin,butgoatmilkhasn′t.Andthedetectionthresholdofthosetwokindsofelectrophoresismethodsofdetectedthegoatmilksamplesdopedwithdifferentconcentra‐tionsofcowmilkis5%.Butthenative‐PAGEismoreeffective.Keywords:SDS‐PAGE;Native‐PAGE;milkprotein;differencesbetweencowandgoatmilkprotein倡收稿日期:2013‐10‐14基金項目:陜西省教育廳科研計劃項目(2013JC03)作者簡介::宋宏新(1959-),男,陜西咸陽人,教授,研究方向:生物化學與分子生物學
·110·0 引言陜西科技大學學報第31卷儀器制造有限公司;HoeferminiVE型電泳槽,美國GE公司;BG‐Power600型電泳儀,北京百晶生物技術有限公司;JD‐801型捷達圖像分析系統,江蘇省捷達軟件工程有限公司.1.2 實驗藥品及材料主要試劑:丙烯酰胺、N,N‐甲叉雙丙烯酰胺,優級純,美國Amersco公司;十二烷基硫酸鈉(SDS),優級純,美國USB公司;過硫酸銨,分析純,北京化學試劑廠;四甲基乙二胺(TEMED),優[1]乳與乳制品含有豐富的蛋白質、脂肪、乳糖、礦物質及多種維生素,是一類營養豐富的理想食[2]品,牛乳和羊乳是兩類重要的乳品工業原料.羊乳的營養物質易于吸收、風味獨特,但羊乳資源相對匱缺,致使其市場價高量少,在利益驅動下不法商販將牛乳摻入羊乳中降低成本,這種摻假不僅存在于羊乳及其制品中,更多地會出現在原料乳的收購過程.國際貿易對羊乳制品純度要求高(大于95%),羊乳制品企業在生產經營過程對原料及產品的保真性檢驗是一個急待解決的問題,基于牛羊乳成分的差異比較研究是解決羊乳中摻入牛乳成分的技術關鍵.羊乳與牛乳的外觀和主要化學成分相似,其差別主要是在脂肪酸、蛋白質種類等微觀組成上.乳蛋白質是乳制品的重要營養質量指標之一,乳蛋白質主要包括酪蛋白和乳清蛋白兩大類[3],乳脂肪球膜蛋白的含量相對較少.蛋白質的電荷和分子質量特性的聚丙烯酰胺凝膠電泳(PAGE)是蛋白質分離分析的良好方法,PAGE分為變性聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS‐PAGE)和非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳(nativeSDS‐PAGE‐PAGE),兩種電泳系統的主要差別是熱條件下將聚合蛋白質充分變性為亞基進行分離添加SDS和疏基乙醇變性劑,并在加,而native‐天然構象的蛋白質PAGE不含變性劑(寡聚或單體,多在低溫條件下對)進行分離.SDS‐nativePAGE是乳品蛋白質研究應用最廣泛的方法[4],乳在變性及非變性條件下的電泳分析‐PAGE的研究報道較少,本實驗通過對牛羊,建立分析牛羊乳蛋白質的方法,通過比較牛羊乳的蛋白質差異為羊乳中摻入牛乳成分的分析檢驗提供依據.1 材料與方法1.1 實驗儀器分析天平(萬分之一克),北京賽多利斯儀器系統公司;T‐1000型電子天平,江蘇常熟雙杰測試儀器廠;HC‐3018R高速冷凍離心機;WH‐3微型旋渦混合儀,上海瀘西分析儀器廠;移液槍,德國艾爾德股份有限公司;101‐2A型電熱鼓風干燥箱,天津市泰斯特儀器有限公司;PB‐10型酸度計,北京賽多利斯儀器系統公司;恒溫水浴鍋,國華電器有限公司;TS‐2型脫色搖床、恒溫器,海門市其林貝爾級純,北京化學試劑廠;α‐乳白蛋白、β‐乳球蛋白:美國Sigma公司;分子量標準蛋白Maker,科昊生物工程有限責任公司;硫酸銅、硫酸鉀、Tris‐Base、巰基乙醇、考馬斯亮蘭R‐250、甘油、溴酚藍、鹽酸、甲醇、冰乙酸等其它常用試劑為分析純級.1.3 樣品及處理牛乳:西安未央區韓家灣奶牛場當天產的鮮乳.奶牛健康狀況良好,無乳房炎、消化道疾病等.羊乳:西安市北郊夏家堡某農戶家關中奶山羊當天產的鮮乳.脫脂牛、羊乳:取新鮮牛、羊乳在4℃5000r/min下離心牛、羊乳酪蛋白30min,棄去上層脂肪即得:酪蛋白的制備方法采用的是.等電點沉淀法[5],脫脂乳加熱37℃,用0.1mol/L40HCl℃調保溫pH(30牛乳調至min沉淀酪蛋白pH4.6,羊乳調至,5000r/pminH4離心.1),10min,下層沉淀干燥即為酪蛋白.保留上清液用于清蛋白制備.牛、羊乳清蛋白:上步保留的離心上清過濾除去殘留酪蛋白顆粒即為清蛋白液.羊乳中摻入不同比例牛乳樣品的制備:分別取脫脂乳按脫脂羊乳和脫脂牛乳體積比(V∶V)95∶5、90∶10、80∶20、70∶30、60∶40、50∶50分別混勻,即制得摻入5%、10%、20%、30%、40%、50%脫脂牛乳的脫脂羊乳樣品.α‐乳白蛋白:準確稱量0.01gα‐乳白蛋白標準品溶于1mL純凈水中.β‐乳球蛋白:準確稱量0.01gβ‐乳球蛋白標準品溶于1mL純凈水中.1.4 電泳方法1.4.1 SDS‐PAGE(1)樣品處理:2×變性樣品緩沖液(pH8.0:0.125mol/LTris‐溴酚藍,5%巰基乙醇HCl,調完,2%pSDSH后再加巰基乙醇,10%甘油,0.1%).
第6期宋宏新等:變性與非變性電泳對牛羊乳蛋白質差異比較研究·111·脫脂乳用蒸餾水稀釋5倍,取一定量與等體積2×變性樣品緩沖液混合.乳酪蛋白樣品用0.05mol/取一定量與等體積的2×變性樣品緩沖液混合.乳L氫氧化鈉溶液溶解成乳酪蛋白濃度6mg/mL,1.4.2 native‐PAGESDS和巰基乙醇(1.25mLpH6.8,0.5mol/LTris‐HCl,3.0mL甘油,0.2mL0.5%溴酚藍,5.5(1)樣品處理:2×非變性樣品緩沖液不含清蛋白樣品直接與等體積的2×變性樣品緩沖液混合.α‐乳白蛋白和‐β‐乳球蛋白標準液與等體積的2×變性樣品緩沖液混合.摻入不同比例脫脂牛乳的脫脂羊乳樣品與等體積的2×變性樣品緩沖液混合.所有樣品電泳前用混合儀混勻,煮沸5~10min,10μL進樣.[6](2)電泳及分析:分離膠質量濃度為12.5%,[7]稀釋,液體樣品與2×非樣品緩沖液等體積混合與混勻儀充分混合不加熱,10μL進樣.[8](2)電泳及分析:分離膠質量濃度為8%,濃縮膠質量濃度為5%[9]mL水.)乳酪蛋白固體樣品的溶解,其它乳品樣的SDS‐PAGE樣品處理相同,不同的是樣品僅需用,凝膠厚度為1mm的垂直不連續native‐PAGE,緩沖系統不含SDS,預電泳電流為15mA,樣品進入分離膠后調到20mA.為防止蛋白質在電泳過程中變性,電泳在0~4℃進行.電泳結束后染色脫色等程序同SDS‐PAGE.2 實驗結果與分析2.1 SDS‐PAGESDS‐PAGE電泳結果見圖1(左).對脫脂牛羊乳及其清蛋白酪蛋白樣品進行濃縮膠質量濃度為3%,凝膠厚度為1mm的垂直不連續SDS‐PAGE,緩沖系統中含0.1%SDS,預電泳電流為15mA,樣品進入分離膠后調到30冰醋酸溶液脫色,用捷達圖像分析系統對電泳圖片mA.電泳結束后用考馬斯亮藍R‐250染色,甲醇、進行掃描.以SDS‐PAGE分子量標準制作蛋白質(亞基)分子量對數與電泳遷移率的標準曲線,該曲線方程為logMW=-1.379x+2.134(MW—蛋白969,計算各蛋質分子量;x—電泳遷移率),R2=0.白組分的分子量大小.M.分子量標準蛋白質;1.脫脂羊乳;2.脫脂牛乳;3.羊乳酪蛋白;4.牛乳酪蛋白;5.羊乳清蛋白;6.牛乳清蛋白;7.α‐乳白蛋白;8.‐乳球蛋白β SDS‐PAGE電泳可以將蛋白質變性為亞基,按其分子量大小進行分離,圖1(左)顯示從電泳的負極(上)到正極(下)可以顯示乳中蛋白質(亞基)含量較大的組分有8種,依據分子量標準及兩種牛乳α‐乳白蛋白和‐β‐乳球蛋白標注蛋白質,將其分為上(高分子量)、中(中分子量)和下(低分子量)3組,對其分子量和蛋白質種類進行以下討論:圖1 脫脂牛羊乳及清蛋白酪蛋白的SDS‐PAGEE(左)和native‐PAGE(右)圖譜只是由于巰基乙醇和SDS變性裂解的IgG的重鏈[10]KD)和免疫球蛋白(IgG),SDS‐PAGE看到的IgG上端的高分子量區域主要為血清白蛋白(72.1,羊乳IgG重鏈的分子量(56.9KD)較牛乳(57.8KD)小.下端的小分子量組主要為β‐乳球蛋白(12.0KD)及α‐乳白蛋白(10.4KD),僅從分子量看,在此區間牛羊乳的差別不大.由圖可見羊乳
·112·陜西科技大學學報第31卷(泳道5)和牛乳(泳道6)清蛋白主要分布在高分子量和低分子量區.中間的中分子量區主要為羊乳和牛乳酪蛋白(泳道3和泳道4):αs1‐CN、αs2‐CN、β‐CN和κ‐CN4種,牛羊乳的差別明顯,羊乳αs2‐CN分子量(35.9KD)大于牛乳αs2‐CN分子量(34.2KD),牛‐CN含量比較多,羊乳β‐CN含量(條帶更深)乳α比較多.可見SDS‐PAGE對兩種乳品蛋白質的分離較好,電泳條帶多而清晰,并且有較好的重復性,兩種乳品酪蛋白的區分最好.2.2 native‐PAGEnative‐PAGE電泳結果見圖1(右).native‐PAGE分離羊乳及牛乳蛋白質的電泳對脫脂牛羊乳及其清蛋白酪蛋白樣品進行羊乳的乳白蛋白和乳球蛋白聚合成一個較大的羊乳清蛋白(寡聚蛋白)而存在;牛乳清蛋白(泳道6)可分為三條,一條為牛α‐乳白蛋白(泳道7),最下端的兩條為牛β‐乳球蛋白(泳道8),顯示牛β‐乳球蛋白有兩種不同聚合形式存在.比較兩種牛標準清蛋白的native‐PAGE和SDS‐PAGE圖譜發現:圖1(左)中牛α‐乳白蛋白亞(右)則顯示牛α‐乳白蛋白(圖1右泳道7)分子量‐乳球蛋白大;圖1(左)顯示牛α‐乳白蛋白亞較牛β基僅一條帶,圖1(右)則為兩條,此現象的合理解釋是兩種乳清蛋白的天然(非變性)狀態都是由相同亞基(圖1左為一條帶)的多個亞基聚合而成的native‐PAGE分離乳蛋白質的條帶雖然較少,但是對清蛋白的分離效果良好,明顯的差別是最下端的牛乳較羊乳體多兩條β‐乳球蛋白條帶,可以作為區別牛羊乳的良好標志.2.3 兩種電泳方法檢測羊乳中摻入牛乳結果及分析羊乳中摻入不同比例牛乳樣品的兩種電泳分析結果見圖2.寡聚蛋白.基是分子量最小的一條帶(圖1左泳道7),圖1圖譜條帶明顯比SDS‐PAGE條帶少,中間區域的酪蛋白僅有兩條,且條帶拖尾不清晰,雖然也能顯示兩種乳品(泳道3和泳道4,泳道1和泳道2)的差別,但是信息量較少,推測是由于多種酪蛋白以膠束狀態在native‐PAGE時泳動的特點.在下端的低分子區域可以看出乳清蛋白分離效果良好.羊乳與牛乳清蛋白的差別明顯:羊乳清蛋白(泳道5)僅為一條帶,表明羊乳非變性條件下1.脫脂牛乳;2.脫脂羊乳;3‐8.分別為摻入5%、10%、20%、30%、40%、50%脫脂牛乳的脫脂羊乳圖2 羊乳中摻入牛乳的SDS‐PAGE(左)和native‐PAGE(右)圖譜 比較SDS‐PAGE(圖2左)和native‐PAGE(圖2右)圖譜可以看出,前者分離乳蛋白質的條帶多而清晰,能夠比較全面的表征乳蛋白質的組成.大,含量較羊乳少,最明顯的差別是酪蛋白αs2‐CNSDS‐PAGE圖譜顯示牛乳IgG-H分子量比羊乳多(條帶顏色較深),當向羊乳中摻入5%含量的牛乳時(圖2左,泳道3)就可以看出條帶的差異.圖2(右圖,泳道1和泳道2)顯示native‐PAGE對酪蛋白及高分子量清蛋白分離不好,但是最前端小分子乳清蛋白差別明顯,牛乳較羊乳多出兩條β‐乳球蛋白條帶,羊乳隨著摻入脫脂牛乳比例的分子量和αs1‐CN含量,牛乳αs1‐CN含量較羊乳
第6期宋宏新等:變性與非變性電泳對牛羊乳蛋白質差異比較研究·113·的變化,‐乳球蛋白條帶(泳道2‐8)從無到有并逐β漸加深,兩條β‐乳球蛋白條帶可以作為羊乳中摻入牛乳的特征蛋白,實驗顯示的檢測閾值為5%.比較羊乳和牛乳蛋白質差異,SDS‐PAGE顯示的αs2‐CN和αs1‐CN在較多的蛋白質條帶中較難區分,而native‐PAGE顯示的兩條β‐乳球蛋白條帶從無到有更易觀察識別,以其差別為基礎建立的羊乳中摻入牛乳成分更可取.3 結論分析,可以作為羊乳中摻入牛乳的有效檢測方法之一.進一步比較兩種電泳清蛋白電泳結果,天然狀態的羊乳清蛋白與牛乳清蛋白的差別顯著,然而,有關羊乳清蛋白質中的乳白蛋白和乳球蛋白是如何聚集和其蛋白質結構特點的細節,還有待更深入的蛋白質結構解析研究,羊乳清蛋白質與牛乳清蛋白質的不同,究竟是如何影響羊乳的加工和營養消化特性也有待研究.native‐PAGE可以作為羊乳中摻入牛乳成分的有效檢測方法.對牛乳和羊乳及由其制得的酪蛋白清蛋白進行兩種電泳方法分析比較發現以下特點:SDS‐白質或亞基PAGE法由于變性可以將聚合蛋白變性成單體蛋,該條件下的電泳分離效果好,可以顯示更多的電泳條帶(8~10條),在該條件下牛羊乳最主要的差別是酪蛋白CN含量較高,而牛乳s,羊乳αs2KD)大于牛乳α‐CN分子量(35.92‐CN分子量αs1‐CN(34含量較高.2KD),羊乳(條帶更αs2‐深);native‐性)的完整聚合蛋白質進行分離PAGE法乳品中蛋白質是以天然,酪蛋白變條帶少(非變(幾種酪蛋白聚合成酪蛋白膠束)且分離效果較差;小分子量的乳清蛋白分離好,羊乳有一條較大的羊乳清蛋白(羊乳的乳白蛋白和乳球蛋白聚合成一個蛋白質),而牛乳清蛋白分有一條牛α‐乳白蛋白,最下端有兩條牛β‐乳球蛋白,這也是native‐PAGE顯示羊乳和牛乳蛋白質最明顯的差別,可以作為羊乳中摻入牛乳的檢測特征目標蛋白.比較而言,native‐5%牛乳時‐PAGE,在更能明顯區分牛羊乳native‐PAGE電泳圖譜中就可以看,當羊乳中摻入出明顯差異.從電泳操作方法比較,SDS‐PAGE比較成熟,結構較穩定,反映的酪蛋白種類信息更多,nativePAGE試劑少不變性,要求在較低溫度下進行,蛋‐白質的溶解性對分析影響較大,更適應于乳清蛋白參考文獻[1]唐 萍,田 晶,佘振寶.奶制品中蛋白質測定的毛細管電泳法研究[J].分析科學學報,2006,22(1):5‐8.[2]程潄蘭,姚 莉,崔惠玲,等.WTO背景下的中國奶業發展前景[J].農業經濟問題,2002,23(3):12‐14.[3]宋宏新,劉立新,柏紅梅,等.牛乳中蛋白質的電泳分析技術研究[J].食品與機械,2010,26(6):51‐53.[4]陳丹華.蛋白質凝膠電泳及其分析應用[J].分析科學學報,1995,11(3):75‐86.[5]汪家政,范 明.蛋白質技術手冊[M].北京:科學出版社,2000:67.[6]韓奕奕,黃菲菲,王建軍,等.凝膠電泳法(SDS‐PAGE)測定乳與乳制品中β‐乳球蛋白的含量[J].乳業科學與技術,2009,32(2):74‐77.[7]宋宏新,李敏康.現代生物化學實驗技術教程[M].陜西:陜西人民出版社,2000:160‐162.[8]HamesB.D.,D.Rickwoodeds.Gelelectrophoresisofpro‐1981teins.:Apracticalapproach[M].London:IRLPress.,[9]希爾德布蘭特F,伊格萊西P.分子醫學技術[M].林建銀,譯.北京:北京科學出版社,2001:54‐56.[10]KinghornNM,NorrisCS,PatersonGR.Comparisonofcapillarylyseelectrophoresiswithtraditionalmethodstoana‐700:111‐123bovinew.heyproteins[J].JChromatogrA,1995,
變性與非變性電泳對牛羊乳蛋白質差異比較研究作者:作者單位:刊名:英文刊名:年,卷(期):宋宏新, 劉靜, 張歌, 李紅心, SONG Hongxin, LIU Jing, ZHANG Ge, LIHongxin陜西科技大學生命科學與工程學院,陜西西安,710021陜西科技大學學報(自然科學版)Journal of Shaanxi University of Science and Technology (Natural ScienceEdition)2013(6)
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