蛋白质的侧基修饰方法研究

以明胶作为皮胶原模拟物,以甲醇、二碳酸二叔丁酯((Boc)2O)作为封端剂分别封闭明胶的羧基、氨基,并用FT-IR、等电点(PI)和总碳含量(TOC)等对未改性明胶、羧基封闭明胶、氨基封闭明胶分别进行结构和性能表征。结果显示,甲醇、(Boc)2O与明胶反应后分别有酯键、酰胺键生成;羧基封闭的明胶等电点由未改性明胶的4.8上升到6.2,而氨基封闭的明胶等电点则下降到3.6;未改性明胶、羧基封闭明胶、氨基封闭明胶单位体积的总C含量分别是41.48、46.46、48.96 mg/L,羧基封闭明胶和氨基封闭明胶总有机碳含量都高于未改性明胶,表明明胶的羧基、氨基分别被封闭。     

基于原位缩聚的氨基树脂鞣剂的鞣性研究

以明胶作为皮胶原模拟物,利用原位生成的三聚氰胺-甲醛树脂对其改性,并通过红外(FT-IR)、总碳含量(TOC)、总氮含量(TNb)、等电点(PI)和热重分析(TG)等分别对改性前后明胶的结构和性能进行了表征。结果显示:改性后明胶的氨基含量增加;总碳、氮含量分别提高了29.5%和65.7%;等电点由原来的4.8上升到5.3;改性前后明胶5%和10%的热失重温度分别由75.8℃和123.4℃提高到186.4℃和223.3℃,上述研究表明:明胶和三聚氰胺-甲醛树脂之间发生了化学键合反应。将该方法应用于软化皮坯的鞣制,采用差示扫描量热分析(DSC)技术,考察鞣制前后皮胶原的热变性温度,结果显示:与仅添加甲醛的空白样相比,经三聚氰胺树脂原位反应改性后,皮胶原的热变性温度提高了20.3℃,基于原位缩聚的三聚氰胺树脂鞣剂表现出良好的鞣性。     

琥珀酰化改性鱼胶原的制备及性质研究

为了拓展鱼胶原的应用范围,研究了采用琥珀酸酐酰化改性制备水溶性鱼胶原,并结合氨基酰化率测定、凝胶电泳、红外光谱、差示扫描量热、表面张力分析、等电点和溶解性测试等手段考察了改性对鱼胶原结构性质的影响。结果表明:当琥珀酸酐的用量为0.2(质量比)时,胶原的氨基酰化率达到约80%,之后酰化率增长缓慢;随着胶原酰化程度的提高,改性胶原的相对分子质量增加,但其热稳定性和等电点逐渐降低;改性前后胶原的红外光谱与表面活性都没有明显变化;当酰化率大于70%时,改性鱼胶原的等电点约为4,在中性条件下具有良好的水溶性。     

N-(β-羟乙基)(口恶)唑烷与胶原蛋白质的相互作用

N-(β-羟乙基)(口恶)唑烷(简称 OX-2)与胶原蛋白质能够发生化学反应.本工作以浸酸牛皮胶和明胶为作用物,采用胶原分子修饰、红外光谱、氨基酸分析方法研究了 OX-2在胶原分子上的结合点,结果表明,胶原的氨基与 OX-2以共价键结合;胶原的羧基与 OX-2不形成共价键;胶原的咪唑基与 OX-2有可能形成共价键结合.     

一种封端聚氨酯助鞣剂的制备及性能

采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚乙二醇(PEG-400)、二羟甲基丙酸(DMPA)为主要原料,以亚硫酸氢盐为封闭剂,合成了封端型水性聚氨酯(B-WPU)。通过红外光谱(FTIR)、纳米粒度仪及碘量分析分别对其结构、乳液粒径、封闭率进行了表征。用明胶做皮胶原模拟物,发现碱性条件下封端乳液与明胶反应后,明胶的黏度、总有机碳(TOC)均明显增加,而改性明胶膜的接触角变大,亲水性降低,表明B-WPU与明胶间发生了交联作用。将其作为一种预鞣剂直接用于脱灰软化皮的鞣制,收缩温度可提高至78℃;10%的封端乳液预鞣后再配合4%的铬粉鞣制,成革的收缩温度可达110℃。电感耦合(ICP-AES)测定表明,废液中的铬含量显著降低,铬的吸收率明显提高;与传统的铬鞣法相比,可省去浸酸操作时盐的加入,并有效降低30%~40%的铬粉使用量。     

封端型水系聚氨酯交联剂的合成及其作用

以甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯及二羟甲基丙酸为原料,亚硫酸氢钠为封端剂分别合成了3种水溶性聚氨酯齐聚物交联剂(B-WPU)。通过红外光谱仪(FT-IR)、差热分析(DSC)分别对其结构和解封温度进行了表征。以明胶作为皮胶原模拟物,发现碱性条件下B-WPU与明胶反应后,明胶的总有机碳、总氮含量均明显增大,反应后明胶的热稳定性增强。将其作为一种预鞣剂使用,可将皮坯收缩温度提高到80℃左右。5%的齐聚物预鞣后再用4%铬粉鞣制,成革收缩温度高于110℃。进一步的电感耦合(ICP-AES)检测表明:废液中铬含量显著下降,铬的吸收明显提高,与常规铬鞣(7%铬粉)相比,可节省铬用量30%~40%。     

氧化羧甲基纤维素钠改性胶原膜的制备及表征

采用不同用量的交联剂—氧化羧甲基纤维素钠(OCMC)对胶原[m(OCMC)∶m(胶原)=0～10∶1]溶液进行改性,制备均一的改性胶原膜,并对其物理化学性质进行表征。红外光谱显示,改性胶原与纯胶原的结构基本一致,具有完整的三股螺旋结构,但胶原分子间氢键作用被削弱。通过对胶原膜的热稳定性、溶胀率和接触角分析发现,其理化性质的变化与交联剂的用量密切相关。当m(OCMC)∶m(胶原)≤5∶1时,随着OCMC用量的增大,胶原氨基与OCMC醛基之间交联作用显著上升,使得胶原膜的热变性温度和接触角分别由86.6℃和87.0°大幅上升至98.4℃和105.0°,溶胀率由880%下降到448%,胶原氨基被大量消耗。因此,当m(OCMC)∶m(胶原) 5∶1时,即使交联剂用量成倍增加,胶原膜的热变性温度和接触角仅分别上升2.5℃和3.1°,溶胀率仅下降62%。     

鞣剂与明胶在不同条件下作用时的电化学行为跟踪研究

用明胶作为生皮胶原的模拟物,使用激光粒度Zeta电位仪比较了无机鞣剂(CrCl3.6H2O)、植物鞣剂(鞣酸)和醛鞣剂(戊二醛)在不同的温度、浓度和pH条件下与明胶反应时Zeta电位的变化规律,并从明胶电化学性质的角度,对不同鞣剂的鞣制机理进行了分析。结果表明,在模拟实际鞣制的条件下,三种鞣剂与明胶的结合物表面都带正电荷,其中鞣酸与明胶的结合物所带的正电荷最高,而质子化的氨基是其正电荷的主要来源;鞣酸主要与明胶分子中的肽键结合;戊二醛与明胶作用以后,由于结合物疏水性的增大,也会导致结合物表面的正电荷增加。实验也证实了铬配离子是与明胶分子中的羧基结合。     

胶原的两性及其等电点(续)

胶原的偶极离子氨基酸是蛋白质的基石。氨基酸的物理性质(如熔点高、不溶于非极性溶剂等)表明,其分子内的氨基和羧基能离解并形成内盐,呈现偶极离子结构。由于胶原组分氨基酸的大部分氨基和羧基,在脱水缩合成多肽时     

胶原的几种分子修饰反应的专一性的研究

本研究以浸酸牛皮为作用物,采用亚硝酸钠、次溴酸钠、甲醇及硫酸二甲酯分别对胶原侧链进行了修饰。通过氨基酸分析和红外光谱分析研究了其修饰的程度及有关副反应。结果表明,用亚硝酸钠处理胶原,对赖氨酸ε—氨基的修饰程度达90％,精氨酸残基没有变化,反应的专一性较好,在0～5℃用次溴酸钠处理胶原,胍基修饰程度只有26.3％,组氨酸和羟脯氨酸损失大,酪氨酸全部损失,反应的专一性较差。用甲醇处理胶原,对羧基的修饰程可达90％以上,酪氨酸和蛋氨酸全部损失。用硫酸二甲酯处理胶原,对羧基的修饰程度也可达90％以上、但赖氨酸和羟脯氨酸损失较大,酪氨酸、组氨酸及蛋氨酸全部损失,因此,在本实验条件下甲醇比硫酸二甲酯的专一性好。     

大目金枪鱼皮胶原明胶化过程中酸碱浓度对明胶理化性质的影响

以大目金枪鱼皮为原料,考察了碱溶液浓度和酸溶液浓度对胶原明胶化的影响,研究表明,碱液质量分数为0.8%,酸溶液质量分数为2.0%时,明胶得率和凝胶强度均较优;傅里叶转换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)结果表明,碱处理打破了胶原原有的氢键平衡,使三螺旋结构松散;不同质量分数的酸处理使得胶原原有的结构被破坏,三螺旋结构有所展开,二级结构向无序化转变,这些变化使热提胶过程中亚基更易释放;明胶化胶原的电镜扫描结果显示,碱处理可以对胶原蛋白的结构造成轻微的降解,继续进行酸处理过后,明胶化胶原降解程度明显,逐渐成无规则卷曲状,比较各处理组明胶化胶原表面结构状态后发现,碱处理质量分数为0.8%和酸处理质量分数为2.0%时,胶原表观破坏更明显,与得率结果一致;明胶电泳分析表明,碱处理质量分数较低时,明胶中高分子组分含量较低,而小分子组分含量较高于其他组,随着碱处理质量分数增加,明胶中α链含量增大,碱浓度至2.3%时,明胶中β链含量增高因而α链含量相对降低,导致凝胶强度降低。酸处理组中,质量分数在0.5%~1.5%范围内,酸处理质量分数在1.5%时,明胶中高分子质量组分较多,此时明胶凝胶强度最大。当酸处理质量分数高于2.0%后,所得明胶中的小分子组分含量逐渐增大,在酸处理质量分数达到2.5%后,明胶电泳条带中小分子组分的含量明显增加,造成凝胶强度逐渐降低。     

猪皮胶原在离子液体双水相([Bmim]BF_4-K_2HPO_4)中的溶解性研究

以溴代正丁烷和N-甲基咪唑为原料,丙酮为溶剂,采用两步法合成目标离子液体[Bmim]BF_4。将[Bmim]BF_4、K_2HPO_4和去离子水混合形成离子液体双水相体系用于溶解猪皮皮粉。研究了影响该双水相体系对猪皮皮粉溶解能力的因素。发现盐K_2HPO_4为0. 25g,温度为62℃,离子液体质量为2. 00g,且当猪皮皮粉的质量分数为14%时,溶解率可达13. 12%,溶解效果高于传统的提取方法(酸、碱、酶法),且离子液体回收率高。使用傅里叶变换红外光谱仪、热失重等多种仪器分别表征胶原蛋白溶解前后的结构变化,结果表明,其过程是胶原先充分溶胀后再溶解;溶解出胶原的质量明显较(酸、碱、酶法)传统方法处理的量高。皮粉经溶解再生后,其再生胶原呈无规卷曲构象,主体结构仍然是以结晶结构为主体的胶原蛋白。但是,因离子液体的结构与性质,溶解过程削弱胶原蛋白分子之间的氢键(对胶原蛋白的二级结构造成影响)。试验结果显示采用离子液体双水相提取胶原方法,是一种极具深入研究价值的新方法。     

猪皮胶原在离子液体双水相([Bmim]BF_4-K_2HPO_4)中的溶解性研究(续)

以溴代正丁烷和N-甲基咪唑为原料,丙酮为溶剂,采用两步法合成目标离子液体[Bmim]BF_4。将[Bmim]BF_4、K_2HPO_4和去离子水混合形成离子液体双水相体系用于溶解猪皮皮粉。研究了影响该双水相体系对猪皮皮粉溶解能力的因素。发现盐K_2HPO_4为0. 25g,温度为62℃,离子液体质量为2. 00g,且当猪皮皮粉的质量分数为14%时,溶解率可达13. 12%,溶解效果高于传统的提取方法(酸、碱、酶法),且离子液体回收率高。使用傅里叶变换红外光谱仪、热失重等多种仪器分别表征胶原蛋白溶解前后的结构变化,结果表明,其过程是胶原先充分溶胀后再溶解;溶解出胶原的质量明显较(酸、碱、酶法)传统方法处理的量高。皮粉经溶解再生后,其再生胶原呈无规卷曲构象,主体结构仍然是以结晶结构为主体的胶原蛋白。但是,因离子液体的结构与性质,溶解过程削弱胶原蛋白分子之间的氢键(对胶原蛋白的二级结构造成影响)。试验结果显示采用离子液体双水相提取胶原方法,是一种极具深入研究价值的新方法。     

胰酶明胶水解物对甲醛捕获特性的研究

研究不同反应时间、温度、p H值和明胶浓度对明胶与甲醛反应的影响,结果表明,在30℃、p H8.0、明胶浓度0.8%时,反应活性较好,延长反应时间有利于明胶与甲醛的反应。优化了胰酶水解明胶及其捕获甲醛的最佳条件,表明加酶量、底物浓度、水解时间对反应影响显著,确定了甲醛捕获率与氨基氮含量呈正相关性。红外光谱分析得出水解后图谱的吸收峰明显增多了,氨基N-H伸缩振动的吸收峰和羧酸盐羧基C=O伸缩振动吸收峰明显增强,表明胰酶水解明胶的反应发生了,且水解明胶的游离羧基和氨基明显增加。     

N—（β—羟乙基）恶唑烷在胶原分子上的主要结合点的研究

以浸酸牛皮胶原为作用物,采用分子修饰方法研究了N—(β-羟乙基)恶唑烷(简称OX—2)与胶原分子中几种主要活性基的反应.胶原分子的修饰程度和OX—2结合量采用氨基酸分析、红外光谱和凯氏定氮方法测定.结果表明,在胶原分子中,氨基是OX—2的主要共价交联点,与OX—2的结合对胶原收缩温度的提高起着决定作用;羧基与OX—2不形成共价键,而以弱的离子健结合,这种结合对胶原收缩温度的提高几乎没有贡献;胍基和醇羟基在pH5～8的条件下对OX—2几乎没有交联反应活性.     

牛蛙皮中未变性Ⅰ型胶原蛋白的提取及性能表征

观察了胶原蛋白在牛蛙皮肤组织中的分布形态。分别采用酸法和酸酶法提取得到酸溶胶原(ASC)和酶溶胶原(PSC)。理化性质分析结果表明:所提取得到的胶原为未变性Ⅰ型胶原;紫外吸收峰在233 nm处;ASC的变性温度(32.60℃)高于PSC的变性温度(32.22℃),而ASC的等电点(6.79)低于PSC的等电点(7.15);牛蛙皮胶原的氨基酸组分中,亚氨基酸的含量较牛皮的低,较鱼皮的高,同时,牛蛙皮胶原中含有牛皮胶原中没有的半胱氨酸。     

明胶60Co-γ辐照灭菌过程中的水分和氧气效应

将含水量0%~80%的明胶分别采用透气和真空包装,并经60Co-γ辐射8kGy后,测定辐照前后特性粘度、凝胶强度、拉伸参数的变化,并采用扫描电镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)表征了材料的结构,研究水分和氧气对明胶辐照交联的影响。结果表明,随着明胶辐照灭菌时水分含量的增加,特性黏度和凝胶强度持续下降;SEM图样品表面形貌由颗粒状转变为多层网络结构;DSC热流图中熔胶峰由28℃左右的单峰转变20℃和40℃左右的双峰,凝胶峰温升高;明胶膜的断裂伸长率随含水量的增加而下降,其变化范围为142.33%~343.5%;真空包装明胶辐照后交联程度比透气包装严重。结论:水分含量与明胶辐射交联呈正效应,而氧气与辐射交联呈负效应。控制水分含量和有氧辐照可减少辐照灭菌过程中的交联导致的明胶品质下降的问题。     

玉米醇溶蛋白的磷酸化修饰及结构研究

玉米醇溶蛋白广泛应用于食品、医药、生物材料、纺织工业等领域,但蛋白不溶于水的性质限制了其应用范围。为改善其性质,本文用磷酸化修饰玉米醇溶蛋白,测定磷酸化修饰前后玉米醇溶蛋白的黏度、等电点、酸、碱稳定性等物理性质;用圆二色谱研究磷酸化修饰前后蛋白的二级结构和三级结构变化,用示差扫描量热法(DSC)测定蛋白的热稳定性。结果表明:Zein蛋白在80%乙醇溶液中的等电点(Pd I)为p H 5.97,粒径为1436 nm。经磷酸化修饰后,蛋白与磷酸盐以O-磷酸键和N-磷酸键结合,酸性条件(p H 5.0)主要以O-磷酸键结合为主,中性及碱性(p H 7.0和9.0)条件下主要以N-磷酸键结合。同时,蛋白的黏度增加,等电点酸性漂移,α-螺旋结构含量降低,玻璃态转化温度升高。     

离子强度对胶原与4-硫酸软骨素间相互作用的影响(续)

胶原与硫酸较骨素(CS)间相互作用力的研究具有重要的生理意义和病理意义,采用差示扫描量热法(DSC)和二维红外分析(2D IR)研究离子强度对胶原与4-硫酸软骨素(CSA)间相互作用力的影响。DSC结果表明:相同胶原/CSA质量比下,共混物热稳定性随着离子强度的增加而降低;相同离子强度下,共混物热稳定性随着CSA量的增加而增强。2D IR结果表明:CSA含量小于50%时,离子强度影响胶原与CSA间相互作用的强度和种类;离子强度为0.2 mol/kg时,胶原分子与CSA间存在氢键作用和静电相互作用;进一步增加离子强度,胶原分子带正电荷的基团与CSA离子化的硫酸根基团和羧酸根基团间的静电作用消失,仅存在胶原分子与CSA间的氢键作用。CSA含量大于50%时,离子强度仅影响胶原分子与CSA间相互作用的强度;离子强度增至0.3～0.4 mol/kg时,胶原分子与CSA间均存在静电作用及氢键作用。随着溶液离子强度的增加,胶原与CSA间相互作用的强度均随之减弱。     

离子强度对胶原与4-硫酸软骨素间相互作用的影响

胶原与硫酸较骨素(CS)间相互作用力的研究具有重要的生理意义和病理意义,采用差示扫描量热法(DSC)和二维红外分析(2D IR)研究离子强度对胶原与4-硫酸软骨素(CSA)间相互作用力的影响。DSC结果表明:相同胶原/CSA质量比下,共混物热稳定性随着离子强度的增加而降低;相同离子强度下,共混物热稳定性随着CSA量的增加而增强。2D IR结果表明:CSA含量小于50%时,离子强度影响胶原与CSA间相互作用的强度和种类;离子强度为0.2 mol/kg时,胶原分子与CSA间存在氢键作用和静电相互作用;进一步增加离子强度,胶原分子带正电荷的基团与CSA离子化的硫酸根基团和羧酸根基团间的静电作用消失,仅存在胶原分子与CSA间的氢键作用。CSA含量大于50%时,离子强度仅影响胶原分子与CSA间相互作用的强度;离子强度增至0.3～0.4 mol/kg时,胶原分子与CSA间均存在静电作用及氢键作用。随着溶液离子强度的增加,胶原与CSA间相互作用的强度均随之减弱。