大蒜中超氧化物歧化酶提取方法研究

馮偉 馮雅琪 徐晶雪

摘 要：以大蒜為試驗材料，分別采用磷酸緩沖液提取法、熱變性法對其細胞溶質中的超氧化物歧化酶進行提取分離，然后再利用硫酸銨分級鹽析法對經熱變性和緩沖液抽提所獲得的SOD粗提液進行純化，配合透析除去殘留的小分子物質，最后通過測得的SOD酶活力的大小判斷提取大蒜SOD的最佳方法，并通過對2種方法中不同參數的優化，找出最佳提取條件。結果表明：熱變性法粗提大蒜SOD，透析法配合硫酸銨分級鹽析法純化SOD為最理想的提純方法。其中熱變性法最適溫度為60℃，磷酸緩沖液浸提法合適的緩沖液pH值為7.8。

關鍵詞：大蒜;SOD;提取;純化

中圖分類號 S633.4;Q55文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2021）05-0019-03

Abstract： With garlic as experiment material， adopt the phosphate buffer extraction， thermal denaturation of the extraction and separation of the superoxide dismutase （SOD） in the cytosol， and recycled ammonium sulfate salting out method of the thermal denaturation and buffer extraction of crude extract SOD received by purification， cooperate with dialysis to remove residues of small molecules， at last， through the size of the measured SOD enzyme activity， it is concluded that the best way to extract of garlic SOD， and through the optimization of different parameters in two ways， find out the best extraction conditions. The results showed that thermal denaturation method to extract SOD from garlic and dialysis method combined with ammonium sulfate fractional salting out method to purify SOD were the most ideal purification methods， and the optimal temperature of thermal denaturation method was 60℃. The appropriate buffer pH value in the phosphoric acid buffer leaching method is 7.8.

Key words：Garlic; SOD; Extraction; Purification

超氧化物歧化酶（superoxide dismutase），簡稱SOD，為生物氧化酶類的重要成員，有“生物體抗氧化系統的第一道防線”之稱。SOD由蛋白質和不同的金屬輔基組成，廣泛存在于微生物以及動物、植物體內，能催化超氧陰離子發生歧化反應，屬于金屬酶。根據SOD所含金屬輔基的不同，目前世界上發現的大多數SOD大致可分為3類，分別為Mn-SOD、Cu/Zn-SOD和Fe-SOD[1]。其中，植物體內含量最為豐富的一類SOD是Cu/Zn-SOD，本研究中的大蒜SOD就屬于這一類。

SOD可有效防止機體內氧自由基的損害，避免皮膚受到電離輻射的損傷，可消除體內由于生化代謝產生的超氧陰離子自由基，能有效防止皮膚衰老，同時還有祛斑、抗皺的功效[5]。在醫學領域，SOD主要用于治療如心肌缺血與缺血再灌注綜合癥、炎癥、腫瘤以及一些自身免疫性疾病等因超氧陰離子傷害引起的疾病。SOD還可作為水果和蔬菜的保鮮劑。在農業領域，SOD可以清除逆境下產生的超氧陰離子自由基，這樣植物的生長抑制就會被解除[2]。提高SOD在植物體內的表達程度，就有可能通過提高植物對逆境的抵抗能力，進一步培育出抗逆性強、經濟效益高的新優良品種。近年來，有關高等植物的SOD研究越來越受到關注。從一些高等植物尤其是經常食用的瓜果、蔬菜以及野生植物中提取的SOD安全性較高，且植物來源廣泛，提取成本低。本研究以大蒜為試驗材料，對大蒜的SOD進行粗提、純化，比較磷酸緩沖液提取法、熱變性法等提取方法在不同條件下對SOD酶活力的影響，并鑒定得到的大蒜SOD所屬的類型。

1 材料與方法

1.1 SOD的粗提

1.1.1 熱變性法 將大蒜分瓣并切去蒂部，去皮后選擇無霉斑、無黃褐斑點的蒜瓣，洗凈晾干，稱取250g，將其放入研缽內搗碎成蒜泥狀。加入500mL蒸餾水，攪拌充分后4℃條件下靜置一段時間。用4層紗布過濾除去雜質，并將得到的濾液平均分成5份。在恒溫水浴鍋中分別于45、50、55、60、65℃條件下熱變性20min，10000r/min離心15min。棄沉淀，上清液即是不同熱變性溫度下提取到的粗提液[3]。

1.1.2 磷酸緩沖液提取法 配制不同pH的磷酸緩沖液各100mL，緩沖液濃度要求都是0.05moL/L。通過改變緩沖液中磷酸二氫鈉與磷酸氫二鈉的比例來改變其pH值。所配磷酸緩沖液的pH分別為7.0、7.2、7.4、7.6、7.8、8.0。稱量 6份去皮洗凈的大蒜瓣，每份為50g，分別放入6個研缽中。每個研缽中加入事先配制好的不同pH的磷酸緩沖液各100mL，將其充分研磨（冰鹽浴條件下進行），靜置一段時間后分別用4層紗布過濾去雜，收集的濾液用冷凍高速離心機10000r/min離心15min。棄沉淀，上清液即是不同pH的磷酸緩沖液浸提所得的SOD粗提液[3]。

1.2 SOD粗提液的純化

1.2.1 硫酸銨分級鹽析法 所需固體硫酸銨的量可根據待純化溶液的體積（mL）和硫酸銨飽和度常用表計算得到。稱取所需的量，將其研磨成粉末狀待用。攪拌得到的粗酶液，同時加入硫酸銨至飽和度45%，4℃條件下靜置1h，10000r/min冷凍離心15min，棄沉淀，取無色透明的上清液。繼續將固體硫酸銨粉末加至上清液中，至最終飽和度為90%，于4℃條件下靜置2h左右，10000r/min冷凍離心15min，收集底部白色沉淀，此沉淀即為純化后的SOD。加入硫酸銨的過程應在冰鹽浴條件下進行[4]。

1.2.2 透析法 將經過硫酸銨分級鹽析法純化得到的SOD沉淀用約1/20原始提取液體積的磷酸二氫鈉溶液溶解，然后用剪刀截取適宜長度的透析袋，在清水中煮沸5min。將充分溶解的SOD倒入透析袋內，在4℃條件下透析過夜（或透析至無硫酸根離子檢出），每4h換1次緩沖液。測SOD酶活力。硫酸根離子可用事先配制好的氯化鋇檢測，若有硫酸根離子存在，加入氯化鋇后透析袋內會產生白色沉淀[4]。

1.3 SOD酶活力測定 選擇鄰苯三酚自氧化法測定SOD酶活力[5]。鄰苯三酚在堿性條件下會發生自氧化反應，產生超氧陰離子自由基。自氧化反應會因為SOD的存在受到一定的抑制。所測鄰苯三酚自氧化速率越小，說明自氧化反應中抑制作用越大，即得到的大蒜SOD酶液酶活力越大。SOD酶活力單位定義：在lmL反應液中，1min抑制鄰苯三酚自氧化速率達到50%的酶量定為1個活力單位（U）。酶活力的計算公式如下：

酶活力（U/mL）=[0.07-A325/min0.07×100%50%×n×Vv]

式中：A325：325nm下的OD值;n：樣液稀釋倍數;V：反應液總體積（mL）;v：樣液體積（mL）

1.4 SOD酶類型鑒定 根據鄰苯三酚自氧化測酶活法，采用抑制劑敏感性試驗，將本研究最后得到的SOD酶液進行酶的類型鑒定。SOD的類型不同，對抑制劑氯仿-乙醇和H2O2的敏感性也不同。其中，Cu/Zn-SOD只對H2O2敏感，對氯仿-乙醇不敏感;Mn-SOD只對氯仿-乙醇敏感，對H2O2不敏感;而Fe-SOD對H2O2和氯仿-乙醇都敏感[5]。向酶液分別加入0.5mmoL/L、1mmoL/L的氯仿-乙醇和H2O2，15min后測定酶活，并與室溫酶活進行比較，以此判斷SOD酶的類型。若兩者都有抑制作用，則為Fe型;若只有H2O2對其有抑制作用，則為Cu-Zn型;若只有氯仿-乙醇對其有抑制作用，則為Mn型。

2 結果與分析

2.1 SOD粗提熱變性法 熱變性法中，測定變性溫度分別為45、50、55、60、65℃，粗提時間為1～5min，測定粗提得到的SOD的光吸收值。由圖1可知，變性溫度為60℃時自氧化反應受到的抑制程度最大，60℃變性處理后OD325為0.015。由此可見，溫度過高會影響SOD活性，溫度過低時粗酶液中會殘留較多雜蛋白，最適熱變性溫度為60℃。通過計算，60℃條件下經過熱變性處理最終粗提得到的SOD酶活力為2865.22U/mL。

2.2 SOD粗提磷酸緩沖液提取法 磷酸緩沖液提取法中，測定磷酸緩沖液的pH分別為7.0、7.2、7.4、7.6、7.8、8.0，粗提時間為1～5min，測定粗提得到的SOD的光吸收值。由圖2可知，當所用磷酸緩沖液pH為7.8時OD325值最小，為0.016，通過計算得到SOD酶活力為2274.81U/mL。對比熱變性法粗提得到SOD酶活力數值可知，熱變性法為最佳選擇，最佳變性溫度為60℃。

2.3 SOD粗提物的純化 采用硫酸銨分級鹽析法對經60℃條件下熱變性獲得的大蒜SOD粗提液進行純化，純化后得到的SOD酶液進一步透析脫鹽。最終測定提純得到的SOD酶液抑制速率為0.003/min（A325nm）。通過計算可知，經純化后的大蒜SOD酶活力為3790.53U/mL。

2.4 酶的類型 由圖3可知，該酶只對H2O2敏感，對氯仿-乙醇不敏感。因此可初步確定該酶是Cu/Zn-SOD，即大蒜SOD屬于Cu/Zn-SOD。

3 結論與討論

試驗結果表明：熱變性法提取大蒜SOD最合適的變性溫度為60℃，磷酸緩沖液提取法提取大蒜SOD最合適的緩沖液pH值為7.8，且熱變性法提取的大蒜SOD酶活力大于磷酸緩沖液提取法提取的大蒜SOD酶活力。因此，熱變性法（60℃）是提取大蒜SOD最適合的方法。大蒜SOD粗提液經硫酸銨分級鹽析法純化，然后進一步透析脫鹽，得到的SOD酶液的酶活力明顯高于SOD粗提液的酶活力。因此硫酸銨分級鹽析法配合透析脫鹽為較理想的SOD純化方法，SOD酶活力可達3790.53U/mL。通過對大蒜SOD的酶類型進行鑒定，發現該酶只對H2O2敏感，對氯仿-乙醇不敏感。因此，可判定大蒜SOD為Cu/Zn-SOD。

參考文獻

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[2]郭善軍，陳章寶.木瓜SOD的提取及其活性測定方法的優化[J].科技資訊，2020，18（18）：66-68.

[3]張瑞益，李強，相微微，等.不同品種赤小豆子葉SOD提取技術優化及活性研究[J].山西農業科學，2019，47（04）：681-685.

[4]朱小文.不同提取條件對植物組織SOD、POD和CAT酶活性的影響[J].食品科技，2018，43（05）：265-269.

[5]王瑩，劉鳳霞，楊海朝，等.微量連苯三酚自氧化法測定SOD活性的條件優化[J].中國食品添加劑，2019，30（11）：114-119.

（責編：徐世紅）