丝蛋白质结构变化与表面活性性能关系的研究

作     者：董文秀 

作者单位：广西科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李军生

授予年度：2015年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：丝素蛋白 构象转变 氯化钙溶液 表面活性性能 

摘      要：丝素蛋白是由疏水性氨基酸和亲水性氨基酸通过肽键连接而成的生物大分子,理论上应该具有很好的表面活性性能。然而,丝素蛋白肽链中亲水性与疏水性基团的不规则分布、结晶区的存在、二硫键的锁定等因素的影响,使丝素蛋白不能溶于水,从而导致其中的绝大多数疏水基团被牢固地包裹在分子内部而无法展现出表面活性性能。因此,为了探讨丝素蛋白的结构与表面活性性能的关系,本文作了如下研究:1.研究了氯化钙浓度、料液比、溶解时间等因素对丝素蛋白得率、可溶性丝素蛋白质的含量、乳化活性、起泡性、乳化稳定性及起泡稳定性的影响,优化了钙盐溶解制备可溶性丝素蛋白的工艺。然后,使用荧光光谱法、紫外-可见吸收光谱法和拉曼光谱法分析了丝素蛋白溶解过程中蛋白质分子结构的变化。结果表明,钙盐溶解制备可溶性丝素蛋白的最佳工艺条件为:氯化钙浓度38%,料液比1:12,溶解15 min,透析20 h。此时,丝素蛋白得率可达到47.82%,可溶性丝素蛋白的含量可达到46.53 mg/mL,乳化活性可达到95.16%,乳化稳定性可达到92.47%,起泡性可达到221.56%,起泡稳定性可达到88.29%。同时,在钙离子的作用下,丝素蛋白分子构象逐渐由β-折叠向α-螺旋/无规线团转变,色氨酸残基等疏水基团逐渐暴露在蛋白质分子表面,羟基等亲水基团所处的环境也逐渐由非极性向极性变化,从而使可溶性丝素蛋白的表面活性性能提高。2.探讨了钙盐在微波辅助下对丝素蛋白的溶解性、表面活性及分子结构的影响。结果表明,微波辅助溶解制备丝素蛋白的最佳工艺条件为:氯化钙浓度38%,料液比1:11,辅助溶解3 min,透析25 h,微波功率236 W,此时丝素蛋白得率为62.37%,可溶性丝素蛋白的含量为47.28 mg/mL,乳化活性为95.83%,乳化稳定性为93.57%,起泡性为232.50%,起泡稳定性为92.78%。微波辅助制得的可溶性丝素蛋白中形成了更多的分子间氢键,提高了丝素蛋白的溶解性,进而改善了可溶性丝素蛋白的表面活性性能。3.研究了钙盐在乙醇存在下对丝素蛋白的溶解性、表面活性性能及分子结构的影响。结果表明,当氯化钙溶液中添加乙醇后,丝素蛋白的溶解能力明显提高。同时,随着乙醇的加入,丝素蛋白结构中的疏水区域逐渐被破坏,使得疏水基团逐渐暴露在溶液中,进而降低了丝素蛋白溶液的表面张力和临界胶束浓度,并提高了乳化活性、乳化稳定性、起泡性、起泡稳定性及去污性。