提取山药中的黏蛋白

2020-12-07湖南省汨罗市第二中学余天强

发明与创新 2020年38期

■湖南省汨罗市第二中学余天强陈就

山药是缠绕草质藤本植物，学名“薯蓣”，切开山药能拉出黏黏的细丝，这正是它特有的黏蛋白和甘露聚糖。山药切开后暴露在空气中的部分会逐渐变黑，原因是多酚类物质、多酚氧化酶与空气中的氧气发生反应，产生邻酚，再变成黑色素和褐色素。

山药中的皂甙可以调节血压、降血糖、降血脂、抑制肿瘤，黏液所特有的黏稠质地可以对胃壁形成保护层，减轻胃黏膜的压力。黏蛋白对人体有保健作用，能防止脂肪沉积在心血管上，保持血管的弹性，阻止动脉粥样硬化过早发生。

黏蛋白究竟是什么？

黏蛋白是一类主要由黏多糖组成的糖蛋白，属于高分子块状集合体。黏蛋白形成凝胶的能力强，因此，它是大多数凝胶状分泌物的关键组成部分，具有为组织提供润滑、细胞信号通路及化学屏障的功能。黏蛋白的致密“糖衣”为组织提供良好的保水能力，也使它们耐蛋白水解作用。

如何证明这种黏蛋白就是糖蛋白呢？

研究蛋白质，首先要得到高度纯化并具有生物活性的目标物质。大部分蛋白质都可溶于水、稀盐、稀酸或碱溶液，少数与脂类结合的蛋白质则可溶于乙醇、丙酮、丁醇等有机溶剂，因此，可采用不同溶剂提取分离和纯化蛋白质。我们尝试采用水溶液提取法，具体步骤如下。

一、准备稀盐和水溶液

蛋白质在稀盐和水溶液中的稳定性好、溶解度大，所以稀盐和水溶液是提取蛋白质最常用的溶剂，通常用量是原材料体积的1～5 倍，提取时需均匀地搅拌，以利于蛋白质的溶解。提取的温度视有效成分性质而定。

一方面，多数蛋白质的溶解度随着温度的升高而增大，因此，温度高利于蛋白质溶解，缩短提取时间。但另一方面，温度升高会使蛋白质变性失活，因此，提取蛋白质时可加入蛋白水解酶抑制剂（如二异丙基氟磷酸、碘乙酸等）。

二、选择提取液

蛋白质具有等电点的两性电解质，提取液的pH 值应选择在偏离等电点两侧的pH范围内。用稀碱提取时，应防止过碱引起蛋白质可解离基团发生变化，从而避免蛋白质结构的不可逆变化。一般来说，提取碱性蛋白质用偏酸性的提取液，提取酸性蛋白质用偏碱性的提取液。

三、加盐

稀盐溶液因盐离子与蛋白质部分结合，具有保护蛋白质不易变性的优点，因此，可在提取液中加入少量中性盐，一般以0.15mol/L浓度为宜。

四、盐析

中性盐对蛋白质的溶解度有显著影响，一般在低盐浓度下，随着盐浓度升高，蛋白质的溶解度增加，这种现象叫作盐溶；当盐浓度继续升高时，蛋白质的溶解度不同程度下降并先后析出，这种现象叫作盐析。

将大量盐加入蛋白质溶液，高浓度的盐离子有很强的水化力，可夺取蛋白质分子的水化层，使之“失水”，于是蛋白质胶粒凝结并沉淀析出。盐析时若溶液pH 值在蛋白质等电点则效果更好。由于各种蛋白质分子颗粒大小、亲水程度不同，故盐析所需的盐浓度也不一样，因此，调节混合蛋白质溶液中的中性盐浓度可使各种蛋白质分段沉淀。盐析步骤如下。

1.稀释

透析法是利用半透膜将分子大小不同的蛋白质分开。蛋白质浓度高时，欲分离的蛋白质常常夹杂着其他蛋白质一起沉淀（共沉现象）。因此，在盐析前要加等量生理盐水稀释，使蛋白质含量在2.5～3.0%。

蛋白质盐析常用的中性盐主要有硫酸铵、硫酸镁、硫酸钠、氯化钠、磷酸钠等。其中应用最多的是硫酸铵，它的优点是温度系数小而溶解度大，在这一溶解度范围内，许多蛋白质和酶都可以盐析出来。另外，硫酸铵分段盐析效果也比其他盐好，不易引起蛋白质变性。硫酸铵溶液的pH值常在4.5～5.5之间，当pH 值不在此区间时，需用硫酸或氨水调节。