蜘蛛丝的化学组成与结构初探

通过对蜘蛛丝的氨基酸组成及其丝纤维的表面形态结构和蜘蛛丝的分子构象与聚集态结构的分析研究,探索了蜘蛛丝的组成与结构对其性能的影响,对于开发新型纤维材料具有重要启迪意义。     

大腹圆蜘蛛丝的结构和性能

本文主要探讨了大腹圆蜘蛛丝的各种不同功能，蜘蛛丝的结构、性能以及使大腹圆蜘蛛丝具有优异力学性能的可能原因，以期为进一步研究蜘蛛丝提供参考。     

蜘蛛丝的结构性能与研究现状

结合蜘蛛丝研究的历史与研究现状，阐述了中国大腹圆蜘蛛牵引丝，框丝及包卵丝等天然蜘蛛丝的聚集态结构和形态结构，对比分析了蜘蛛丝的物理，力学及机械性能，介绍了利用基因工程技术人工生产蜘蛛的主要方法和途径。     

大腹圆蛛丝的拉伸机械性能

利用单纤维电子强力仪测定了具有不同功能的大腹圆蛛牵引丝、蛛网框丝、内外层包卵丝的拉伸机械性能，分析其拉伸性能的形成机理，以探索它们的力学性能与氨基酸组成、聚集态结构及物理性能间的关系。     

蜘蛛丝的热性能研究

采用热重分析法（TG）和差示扫描量热法（DSC），研究了大腹圆蛛具有不同功能的牵引丝，蛛网框丝，内、外层包卵丝的热性能，并通过与桑蚕丝丝素热性能的对比分析，探索蜘蛛丝的内在结构因素。     

不同种类蜘蛛牵引丝的性能差异

蜘蛛能分泌出高性能的纤维，该纤维的强力和韧性优于最好的人造纤维。不同蜘蛛分泌的丝纤维的性能之间存在着一定程度的差异。目前为止已经确定了多种类型蜘蛛丝蛋白的氨基酸序列，推测认为氨基酸序列的变化会造成蜘蛛丝性能的差异。用NanoBionix张力测试仪测量了多类蜘蛛牵引丝的力学性能，包括织圆网的蜘蛛和不织空中捕捉网的代表性蜘蛛。研究发现所有种类的蜘蛛都能分泌出高性能的牵引丝，且牵引丝优异性能的形成早于蜘蛛所织的悬挂于空中的圆网本身。然而，各类被测试样的性能之间还是存在着显著的差异，且没有相关的趋势。也就是说不同种类的蜘蛛丝可能具有不同的性能。研究认为，牵引丝序列谱图和经过长期进化而获得的性能为仿生丝纤维的设计提供了丰富的资源。     

控制超收缩调整蜘蛛丝的拉伸性能

模拟蜘蛛丝性能纺制的纤维已首次获得成功，这种纤维是以蜘蛛牵引丝为基础制造而成的。然而，纤维性能较大的波动性阻碍了仿生丝纤维和丝的基础研究的进展。我们的研究结果表明通过控制蜘蛛丝的超收缩，其拉伸性能可以预期和再现。超收缩现象即如果不控制纤维的末端并把它浸于水中，蜘蛛丝轴向尺寸会有大的收缩。这个方法可以再现牵伸丝的拉伸性能并且获得大量供实验使用的可预知其性能的丝纤维。这些结果可用牵伸丝分子模型加以解释，蛋白质分子链的重排是天然牵引丝性能多变的原因之一。     

蜘蛛丝的皮芯层及原纤化构造

蜘蛛丝的微观形态结构是决定其力学性能的重要因素，为了探索蜘蛛丝优异力学性能的形成机理，研究大腹园蛛牵引丝、蛛网框丝和包F口丝的微观形态结构特征，得出三种蜘蛛丝都具有原纤化和皮芯层结构。     

高性能蛋白质纤维蜘蛛丝的研究与应用(2)

蜘蛛由于不能象蚕一样大量饲养而获取丝纤维，因此如何实现蜘蛛丝的工业化生产，成了科学工作者十分感兴趣的研究课题。自从W.Xu和Lewis利用生物技术表达了Nephlia蜘蛛大囊状腺分泌丝和鞭毛状腺分泌丝的部分基因片段后，国外大量的研究机构投入力量到人工合成蜘蛛丝蛋白的研究中，同时也使生物工程技术在蜘蛛丝研究方面的发展优于蚕丝。     

纳米再生蜘蛛包卵丝的纺制及其结构与性能

以大腹圆蛛包卵丝的六氟异丙醇（HFIP）溶液为纺丝液，采用静电纺丝的方法制得直径小于100nm的纳米再生蜘蛛包卵丝。研究结果表明，在纺丝液的质量百分比为1%的条件下，电场强度取1.0-2.5kV/cm时，能纺制得到连续，光滑，均匀的纳米再生包卵丝，并且在研究设定的工艺条件下，电压和喷丝头与接收屏之间的距离（C-SD）对纤维的形态结构没有实质性的影响。虽然与天然包卵丝相比，纳米再生包卵丝中呈规整的β-折叠结构的分子含量较少，纤维的结晶度也较低，但它具有稳定的几何形态，在水中几乎不收缩，并且拉伸强度与天然外层包卵丝相似。     

人造蜘蛛丝与仿蜘蛛丝纤维的研究进展

蜘蛛丝因其优异的力学性能和良好的生物相容性,一直吸引着科学家的研究兴趣。但蜘蛛在大规模繁殖中互相残杀的特性导致其无法像蚕丝一样实现商业化生产,因此,研发人造蜘蛛丝及仿蜘蛛丝纤维成为解决上述问题的有效方法。为更好地理解蜘蛛丝强韧的本质,综述了天然蜘蛛丝的结构,包括一级结构、β-折叠晶体网络(纳米纤维)结构及其形成过程。介绍了目前人造蜘蛛丝与仿蜘蛛丝纤维的制备进展,包括使用的多肽、非重组蜘蛛纤维蛋白、高分子材料和碳纳米管材料等,为下一步研究与规模化制备人造蜘蛛丝及仿蜘蛛丝纤维提供参考。     

棒络新妇卵袋丝氨基酸组成及其力学行为

采用氨基酸自动分析仪与电子单纤强力仪对棒络新妇（Nephila clavata）卵袋框丝与内层丝2种不同功能蜘蛛丝的氨基酸组成与力学性能进行测试研究,拟探明蛛丝组成、力学行为、性能与生物学功能之间的关系。结果表明,与卵袋框丝相比,卵袋内层丝的甘氨酸和脯氨酸含量较低,丝氨酸和极性氨基酸含量均较高,大侧链氨基酸（LC）与小侧链氨基酸（SC）的比值较高,初始模量较小,其拉伸曲线弹性区增加,屈服区很小,加强区平缓,延展性很好,拉伸行为重复性较好。     

林芝砖红绒盖牛肝菌的营养成分分析及评价

对2 份林芝砖红绒盖牛肝菌样品,进行主要营养成分、氨基酸及矿物质分析,并与其他牛肝菌进行营养学对照评价。结果表明,砖红绒盖牛肝菌的主要成分为蛋白质和粗纤维,占43.29%,粗纤维含量为13.73%,在几种牛肝菌中较高。粗脂肪含量较低,平均含量为4.55%。氨基酸组成均衡,必需氨基酸占总氨基酸的39.10%,必需氨基酸与非必需氨基酸的比值为0.64;鲜味氨基酸占总氨基酸31.80%,药用氨基酸占总氨基酸59.33%;谷氨酸、天冬氨酸、丙氨酸、亮氨酸含量相对较高;第1限制性氨基酸为蛋氨酸和半胱氨酸。富含矿物质,其中K、Ca、Fe、Zn、Se等含量高,尤其是Ca、Se含量高于其他牛肝菌,Hg和Pb未检出,Cd和As的含量符合国家标准所规定范围。因此,砖红绒盖牛肝菌是一种高膳食纤维、高蛋白、低脂肪、富含矿物质的野生食用菌。     

加杨雄花序营养成分分析

对加杨雄花序的蛋白质、脂肪、膳食纤维、氨基酸、矿质元素、维生素等营养成分进行了分析测定，并与常用蔬菜的营养成分进行比较。结果表明，加杨雄花序中含有丰富的营养，其中蛋白质含量高达2．55％，脂肪含量达0．12％，粗纤维含量达1．31％，富含动物生长必需的微量元素和氨基酸,很值得进一步的开发利用。     

滑子菇营养成分分析与评价

目的：系统地测定滑子菇的营养成分,并对其进行营养价值评价。方法：采用各营养成分的国标及常用方法进行。结果：滑子菇中蛋白、总糖、脂肪、粗纤维、灰分、水分含量分别为24.98%、57.12%、3.21%、5.06%、6.38%、12.29%;滑子菇粗多糖过DEAE-52柱后得到两种多糖,多糖分子质量(Mp)均为21394u;滑子菇中包含17种氨基酸,氨基酸含量为12500.79mg/100g,必需氨基酸占总氨基酸的28.10%,氨基酸评分(AAS)、化学评分(CS)、必需氨基酸指数(EAAI)、生物价(BV)和营养指数(NI)分别为19.98、24.38、44.50、36.80、7.56。结论：滑子菇是一种高蛋白、低脂肪、低纤维的食用菌,其营养价值很高,也含有多糖等具药理作用的成分,具有潜在的经济价值。     

荣成鲜海带及其干、盐制品的营养成分分析

目的对荣成鲜海带及其干、盐制品的营养成分进行全面分析与评价。方法采用常规方法测定荣成干海带、荣成盐渍海带的营养成分,并与荣成鲜海带进行对比。结果荣成盐渍海带中粗纤维、膳食纤维、总糖、褐藻胶含量较高,荣成干海带中甘露醇含量较高;3种海带共检测出16种氨基酸,其中7种为必需氨基酸,蛋白质组成均符合FAO/WHO推荐的理想蛋白质模式,且荣成盐渍海带的必需氨基酸/总氨基酸(essential amino acid/total amino acids,EAA/TAA)和必需氨基酸/非必需氨基酸(essential amino acid/non-essential amino acid,EAA/NEAA)值最高;荣成鲜海带的必需氨基酸指数(essential amino acid index,EAAI)最高,为74,荣成干海带的EAAI最低,为59;以氨基酸评分(amino acid score,AAS)为标准时,3种海带的第一限制性氨基酸都为赖氨酸,而以化学评分(chemical score,CS)为标准时,荣成干海带的第一限制性氨基酸是赖氨酸,荣成盐渍海带和荣成鲜海带的第一限制性氨基酸是赖氨酸和异亮氨酸。3种海带中矿物质元素含量丰富,其中盐渍海带中钠的含量最高,为8.24×10~4(干重计)。重金属分析表明3种海带重金属含量都符合食品安全国家标准。结论本研究中采集的荣成鲜海带及其干、盐制品具有较好的营养价值。     

2种牛肝菌分子鉴定及营养成分分析

对兴义产白葱牛肝菌和红葱牛肝菌子实体进行分子生物学鉴定,依据国际通用蛋白质评价模式对此2种牛肝菌蛋白质营养进行分析,并与来源于文献的砖红绒盖牛肝菌、黄皮疣柄牛肝菌和灰褐牛肝菌数据进行比较。结果表明:白葱牛肝菌学名是粉黄牛肝菌Boletus roseoflavus,红葱牛肝菌学名是兰茂牛肝菌Lanmaoa asiatica;子实体主要营养成分(g/100 g):粉黄牛肝菌含有蛋白46.20、脂肪2.0、粗纤维15.0、粗多糖4.70、可溶性糖9.60;必需氨基酸11.27、总氨基酸27.80、鲜味氨基酸总量10.84;兰茂牛肝菌含有蛋白56.0、脂肪2.0、粗纤维17.0、粗多糖7.20、可溶性糖7.60、必需氨基酸13.76、总氨基酸33.40、鲜味氨基酸总量13.04。粉黄牛肝菌和兰茂牛肝菌的必需氨基酸占非必需氨基酸指数(E/N)分别为0.68和0.70,必需氨基酸占氨基酸总量(E/E+N)为40.58%和41.20%,必需氨基酸总量达到FAO/WHO的标准模式,营养组成均衡、含量丰富;EAAI值(必需氨基酸指数)均为1.33,为优质蛋白源。     

蜘蛛丝:从天然到生物启发的材料

蜘蛛丝是极坚韧的蛋白质纤维,兼有极好的强度和弹性.但主要由于大多数蜘蛛的同类相食性,工业规模养殖蜘蛛是不可行的.重组生产技术的最新进展为生产与天然蜘蛛丝性质相似的仿蜘蛛丝蛋白质提供了可能性.根据天然纤维纺丝过程的机理,预计在不久的将来,仿生方法将大规模生产这种令人神往的纤维状材料,满足各种用途.     

泡叶藻的营养成分分析及评价

为评估泡叶藻的营养价值,对泡叶藻的主要营养成分、氨基酸组成、脂肪酸组成、无机元素、重金属、褐藻胶和甘露醇等含量进行检测和分析。结果表明,泡叶藻的主要成分为总膳食纤维,含量为40.68%,其中可溶性膳食纤维含量8.54%;粗蛋白含量9.66%,检测出18种氨基酸,氨基酸总含量为7.99 g/100 g,其中必需氨基酸占氨基酸总量的为37.90%,呈味氨基酸占氨基酸总量的40.25%,第一限制性氨基酸为苏氨酸,氨基酸评分134.98,氨基酸组成比例均衡;粗脂肪含量1.53%,其中不饱和脂肪酸占总脂肪酸总量的43.92%;灰分含量39.43%,常量元素K、Na、Ca和微量元素Fe、Zn、Sn等含量丰富;褐藻胶和甘露醇含量高。综上,泡叶藻是一种高膳食纤维、高蛋白、低脂肪的藻类,在食品、海藻化工和饲料领域具有较高开发利用价值。