蚕丝蛋白带电荷数的研究

蚕丝蛋白在不同pH介质中的带电荷数对蚕丝织物染色、接枝改性等具有重要影响。采用蚕丝蛋白中极性氨基酸残基的电离常数计算了家蚕丝素蛋白、丝胶蛋白和柞蚕丝素蛋白所带电荷数与介质pH变化的关系,并通过测定蚕丝蛋白带电荷数与其丝绸试样对阴离子染料(活性艳蓝X-BR 140%)和十六烷基三甲铵吸附量的变化进行了验证。结果表明:家蚕丝素蛋白和丝胶蛋白在pH1～3时带正电荷、pH4～14时带负电荷,柞蚕丝素蛋白在pH1～4时带正电荷、pH5～14时带负电荷,家蚕丝素蛋白、丝胶蛋白和柞蚕丝素蛋白的等电点分别为3.6、3.3、4.2;家蚕丝素蛋白和丝胶蛋白的电荷急剧变化的区域在pH3～5和pH9～11,柞蚕丝素蛋白的电荷急剧变化的区域在pH2～4和pH9～11;家蚕和柞蚕丝蛋白在不同带电荷数时对阴离子染料和十六烷基三甲铵吸附量的实验值和理论值基本一致,蚕丝蛋白带电荷数随pH变化的理论计算结果可靠。     

丝素蛋白对重金属离子吸附性能的研究

丝素蛋白是蚕丝的主要组成部分,拓展其用途具有重要的意义。本文对不同状态下的丝素蛋白(溶液状、凝胶状、粉末状)对重金属离子(以铜、锌、铅为例)的吸附性能进行了研究。结果显示:在单一离子实验中,溶液状对于锌离子的吸附能力最强,最高可吸附33.3%;而凝胶状和粉末状则对于铜离子的吸附能力最强,最高分别为18.6%和11.7%;在混合离子溶液中,丝素蛋白对金属离子的吸附规律基本与单一离子溶液一致,且吸附量也相近。     

家蚕5龄幼虫期乙酰化修饰丝胶蛋白对蚕丝性能的影响

乙酰化修饰即在翻译中或翻译后的蛋白质分子链上嫁接乙酰基团,是通过化学修饰改变蛋白质性质的方式之一,丝胶蛋白是高度乙酰化的蛋白质。以丝腺组织大量合成丝蛋白的家蚕5龄第2天幼虫供试,分别将去乙酰化酶抑制剂TSA和乙酰化酶抑制剂C646自幼虫第2腹节注射入体内丝腺,上调和下调丝胶蛋白的乙酰化水平,探究通过乙酰化修饰丝胶蛋白的方法改善蚕丝性能的可行性。收集试验组家蚕的茧丝进行力学性能测试、红外光谱分析、X射线衍射分析、扫描电子显微镜(SEM)观察,结果证实丝胶蛋白的乙酰化修饰并不会改变蚕丝丝素的晶体结构,但具有增强丝胶与丝素表层附着力的作用。研究结果可为蚕丝精练脱胶和染整工艺的改进提供新的理论依据。     

家蚕丝素重链C末端序列分析、克隆及表达纯化

蚕丝主要由丝素和丝胶蛋白组成,其中丝素包括丝素重链,丝素轻链和P25蛋白。丝素重链蛋白分子量大,体外表达困难,难以分离纯化,很难对其结构进行研究。本文通过对丝素重链基因的分析,以家蚕5龄3d后部丝腺cDNA为模板,克隆获得了丝素重链C末端碱基序列,并将其构建到pET-50b(+)表达载体上,转入到大肠杆菌中进行表达,通过镍柱亲和层析纯化获得了丝素重链C末端的融合蛋白,为进一步研究蚕丝蛋白的折叠和组装奠定了研究基础。     

用酶水解结合盐溶解的方法制备丝素肽

以家蚕茧壳为原料,采用胰蛋白酶水解结合盐溶解的方法制备丝素肽。通过单因素试验、正交试验优化蚕丝蛋白纤维脱胶、酶水解、盐溶解和真空冷冻干燥全流程主要工艺条件为:蚕丝蛋白纤维以2.5 g/L Na2CO3+2.5 g/L NaHCO3的混合液脱胶30 min;在脱胶丝素蛋白纤维与8×105U/m L胰蛋白酶液的质量比为1∶100、酶解液pH 7.5、温度50℃的条件下酶解4 h;98℃下用200 g/L CaCl2溶液(浴比1∶120)溶解反应6 min;液态丝素肽在真空度60~70 k Pa条件下,进行-42℃3 h→60℃5 h→70℃4 h分段式真空冷冻干燥。在此工艺条件下,丝素蛋白的水解度为19.7%,获得的丝素肽样品呈粉末状,颜色洁白,无异味,可溶性指数接近100%,具有较好的商品性能与应用性能。     

丝素蛋白吸附金属离子的性能及其机理的研究

丝素蛋白是蚕丝的主要组成部分,具有较好的吸湿性、透气性、吸附性等。而现今人类生活环境中存在较多的有害金属离子,因此拓展丝素蛋白吸附金属离子的用途具有重要的意义。本文在前期研究已证实丝素蛋白具有较好的吸附重金属离子能力的基础上,进一步测定分析了不同状态下的丝素蛋白（溶液状、凝胶状、粉末状）对金属离子（以锌为例）的吸附作用,探讨了丝素蛋白二级结构的变化,阐明了丝素蛋白吸附金属离子的机理。结果显示：丝素蛋白吸附锌离子时,氢元素与氧元素参与了其反应,而氮元素也可能参与了反应,丝素蛋白肽链上的-OH、-CO-NH-以及-NH2与Zn2+通过配位键形成了配合物;且丝素蛋白β-折叠增加而无规卷曲减少,丝素蛋白与Zn2+形成的配合物具有更稳定配位结构;同时pH对该配位反应过程也存在一定的影响。     

家蚕丝胶基因的表达与调控

家蚕丝腺在胚胎期分化完成以后,就已经能够合成和分泌液状丝物质,但直到5龄第3日以后才开始大量合成和分泌丝蛋白(丝素和丝胶),其中中部丝腺合成和分泌丝胶蛋白,后部丝腺合成和分泌丝素蛋白.家蚕丝蛋白基因的这种时间特异性和组织特异性表达现象,引起了众多研究者的兴趣.这种表达模式目前已经成为真核细胞基因表达调控研究的理想模式,正在被广泛和深入地研究.     

重要外文学术期刊发表蚕学论文简介

东华大学牛欠欠等利用氢氧化钠/尿素溶液,在-12℃低温下对脱胶蚕丝进行处理,逐级剥离出平均厚度0.4nm左右的纳米丝素。在这种温和处理条件下,溶剂不能完全破坏蚕丝纤维的纳米结构,但不同条件会影响纳米蚕丝的大小。分子动力学模拟表明,使蚕丝蛋白分子链间氢键断裂所需的平均作用力比断裂β-片层间的范德华相互作用力大40%,因此可以对蚕丝进行剥落处理。获得的新型纳米蚕丝含有1个β-片层和无定型的丝素蛋白分子,这可看作丝素的基本结构层次。这种单一β片层超薄新型纳米蚕丝的获得为制备更坚韧的丝基材料或提高各种应用材料的功能性和耐久性提供了有效方法。基于新型纳米蚕丝的层次结构模型,可以更深入研究丝基材料结构与性能之间的关系。     

蚕丝脱胶方法的比较分析

对高温高压水、尿素溶液和碳酸钠溶液煮沸的蚕丝脱胶方法作了比较研究。结果表明 ,蚕丝在高温高压条件下丝胶蛋白易于溶解 ,脱胶率达 80 %以上 ,获得的丝胶分子量大 (10～ 2 0 0kD) ;在碱性的碳酸钠溶液中煮沸脱胶 ,丝胶蛋白易于降解或水解 ,其回收的丝胶分子量 2 0kD以下。蚕丝在高温高压水或高温高压尿素溶液中的脱胶率都随着处理温度和压力的增大而提高 ,而回收的丝胶蛋白分子量随着处理温度和压力的增大而下降。高温高压水蚕丝脱胶法是一种高效率、低成本、无污染的脱胶方法 ,特别适用于绢纺厂、丝棉厂等蚕丝的脱胶与加工以及纺织厂生丝的精练等。     

多酚氧化酶对蚕丝及丝蛋白生物材料的改性与应用研究进展

多酚氧化酶能催化氧化酚类结构生成醌类活性中间体,引发酚类单体之间聚合。家蚕丝素蛋白和丝胶蛋白大分子肽链上均含一定数量的酪氨酸残基,酪氨酸的酚羟基能被多酚氧化酶催化氧化,生成醌类活性基,不仅可促成丝蛋白大分子交联,而且可与外源氨基功能化合物发生迈克尔加成或席夫碱反应,实现底物分子改造。本文讨论了多酚氧化酶的催化氧化机制,侧重阐述了近年来国内外应用多酚氧化酶(漆酶和酪氨酸酶)进行丝蛋白生物材料加工的研究,包括丝纤维制品酶法抗菌和防皱整理、丝素或丝胶酶促交联与接枝改性、再生丝蛋白膜及功能性生物材料制备等,为蚕丝及丝蛋白基材料的生物改性研究及开发利用提供参考。     

不同产丝量家蚕品系后部丝腺的蛋白质组学分析

家蚕幼虫后部丝腺是合成和分泌丝素蛋白的重要器官。为从蛋白质水平探究不同家蚕品系产丝量差异的原因,应用蛋白质组学研究方法,选取3个产丝量有较大差异的家蚕品系Ndx、大造和21-872为材料,通过双向电泳和基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)技术对各品系5龄第5天幼虫后部丝腺表达的差异蛋白进行鉴定,查找与丝蛋白合成相关的蛋白质。结果表明,茧丝突变品系Ndx后部丝腺的蛋白质表达水平与普通丝量品系大造和高丝量品系21-872有差异,差异表达蛋白种类主要为应激反应相关蛋白、能量相关蛋白、蛋白质合成相关蛋白和一些酶类,其中核糖体磷酸化蛋白P0和P2、蛋白质二硫化物异构酶、丝素轻链蛋白Fib-L以及丝素蛋白P25等在Ndx后部丝腺的含量明显低于其它2个品系。推测在茧丝突变品系Ndx的后部丝腺中,上述蛋白质表达量的变化可能是导致其不能正常吐丝结茧的原因。     

家蚕春用品种苏、春的育成及四元杂交种苏·镇×春·光的选配

采用杂交、回交、系统选育、活蛹缫丝等育种方法，育成了茧丝量高的蚕品种苏（213）和茧层率高、丝质优的蚕品种春（628），然后选配成四元杂交种苏·镇×春·光。经多次鉴定、农村试养、蚕种场试繁结果表明，该品种强健好养，耐氟性较强，制种性能好、茧型大而匀正，茧丝质良好，综合经济性状优良，茧层率26％，鲜毛茧出丝率20．59％，茧丝长1419m，解舒丝长1046m，净度95.87分，茧丝纤度综合均方差小。     

新型接枝β-环糊精蚕丝芳香纤维的研究

为开发新型蚕丝功能纤维,设计并合成了具有包合能力的接枝环糊精蚕丝芳香纤维。首先以邻碘酰基苯甲酸为氧化剂合成了6位环糊精单醛,然后在弱酸性的条件下将其通过还原氨化反应接枝到蚕丝纤维上,并用来包合芳香物质。结果表明,环糊精单醛与蚕丝纤维的质量比为2∶1、pH 6.2、反应时间为7 d,其接枝效果较好。获得的功能纤维具有良好的包合能力,包合芳香物质后得到的芳香纤维,能长久保持香味。     

春用家蚕新品种华瑞、春明的育成

采用常规杂交育种方法 ,育成了高产、优质春用家蚕新品种“华瑞”、“春明”。经多次实验室鉴定、农村试养、蚕种场试繁和全国农作物品种审定 ,结果表明 :该品种孵化、眠起、上蔟齐一 ;体质强健好养 ,蚕体粗壮 ,茧型大且匀整 ,产量高 ;茧丝质优良 ,茧层率 2 6 81% ,鲜毛茧出丝率 19 5 5 % ,茧丝长 14 19m ,解舒率 70 2 3% ,纤度 3 2 72dtex ;综合经济性状优良 ,万蚕收茧量、万蚕茧层量和万蚕产丝量分别比对照品种提高 11 4 5 %、19 6 9%和 2 1 5 3%。     

复合单体TEGDMA/MAA接枝真丝纱线的工艺条件及试样的性能表征

为提高真丝接枝体系中的单体利用率,在真丝接枝体系中添加反应活性较高的三乙二醇二甲基丙烯酸酯(TEGD-MA)单体,与常用接枝单体甲基丙烯酰胺(MAA)复合,对真丝纱线进行化学接枝。经过单因素试验得出适宜的接枝工艺条件:TEGDMA/MAA复合单体用量为真丝纱线质量的70%,其中TEGDMA与MAA的质量比为1∶9,引发剂过硫酸钾(KPS)的浓度为5 mmol/L,pH≈2.5,反应温度80℃,反应时间60 min,吐温-80的质量浓度为0.2 g/L,浴比为1∶20。在此工艺条件下,TEGDMA/MAA复合接枝体系可获得约58%的接枝率,较相同接枝条件下的MAA接枝纱线提高了约16个百分点,同时其单体利用率达到83%,较MAA单体利用率提高了23个百分点。通过扫描电子显微镜观察发现接枝后的真丝纱线表面分布有接枝聚合物,接枝真丝纱线的红外光谱显示在1 700～1 800 cm-1处具有较宽的TEGDMA分子结构中CO双键的伸缩振动吸收峰,热重分析显示在500℃下接枝真丝纱线出现不同于MAA接枝纱线的失重速率峰,说明TEGDMA与MAA 2种单体分子均参与了接枝反应。     

柞蚕多丝量品种方山黄选育报告

采用杂交育种的方法,经过7年14代的定向培育与选择,育成了柞蚕二化性、多丝量、丰产型品种方山黄.秋蚕茧层量1.2克以上,茧层率14%以上.茧丝长1165米(较生产种提高41.48%),丝质成绩优良.经3年6代的原种、普通种和丝苗生产鉴定,方山黄的孵化率、五龄健蚕率、公斤卵产茧量、茧层量和茧层率均高于对照种,并达到显著和极显著差异.     

不同EGFP-蜘蛛丝融合基因在昆虫细胞的表达及融合丝蛋白形成机制初探

蜘蛛能吐出具有优异机械特性的多种类型的丝,其中管状腺丝用于构建卵囊并具有良好的分子和机械性能,是目前唯一报道的全长cDNA序列的蜘蛛丝。基于为将来利用生物工程方法大量生产高性能的仿蜘蛛丝纤维提供基础信息,通过Bac-to-Bac/AcNPV杆状病毒表达系统,在强启动子驱动下,对2个大小不同的蜘蛛卵囊丝蛋白基因序列(全长cDNA序列和部分cDNA序列)与EGFP报告基因实现了在AcNPV昆虫细胞中的融合表达。绿色荧光和W estern印迹分析表明,被表达出的2个大小不同的卵囊丝融合蛋白在昆虫细胞胞质中呈现出明显不同的溶解性。含有部分卵囊丝基因的短EGFP-蜘蛛丝融合基因的表达产物在胞质里具有可溶性;而含有全长卵囊丝基因的巨大EGFP-蜘蛛丝融合基因的表达产物倾向于自我装配形成沉淀聚合物。研究结果也暗示了蜘蛛丝蛋白的分子大小可能对其装配成高性能的丝纤维有重要影响。     

用柞蚕丝素/柠檬酸对柞蚕丝绸的抗皱增重整理研究

为了改善柞蚕丝绸的服饰功能,自制柞蚕丝素与柠檬酸混合液对柞蚕丝绸进行抗皱增重整理。测试了柞蚕丝绸整理前及以不同整理剂整理后的折皱回复角、增重率、撕破强力、白度、悬垂系数、染色深度等性能指标,并通过正交试验确定柞蚕丝绸抗皱整理的最佳工艺条件为柞蚕丝素质量浓度30 g/L、柠檬酸质量浓度50 g/L、次亚磷酸钠质量浓度30 g/L、焙烘温度160℃、焙烘时间2.5 min,确定增重整理的最佳工艺条件为柞蚕丝素质量浓度30 g/L、柠檬酸质量浓度80 g/L、次亚磷酸钠质量浓度30 g/L、焙烘温度150℃、焙烘时间2.5 min。在最佳抗皱整理条件下,柞蚕丝绸的折皱回复角提高了36.7%,增重率为5.86%,撕破强力和白度的保留率分别为86.1%和90.8%,表观色深值增加1倍多。试验结果表明,柞蚕丝绸经柞蚕丝素/柠檬酸混合液整理后的抗皱性能、悬垂性能及柔软度和染色性能均有改善。     

不同溶解体系的丝素蛋白分子质量及对再生丝素膜性能的影响

为了便于根据不同丝素蛋白制品开发要求控制丝素蛋白的分子质量,用SDS-PAGE电泳方法检测不同溶解体系制取丝素蛋白的分子质量,并对不同分子质量丝素蛋白制备的再生丝素膜进行傅里叶红外光谱(FTIR)、热重(TGA)、微商热重(DTG)和热水溶失率等结构与性能的测试。SDS-PAGE检测结果显示,在LiBr-CH3CH2OH-H2O、Ca(NO3)2-CH3OH-H2O和Na-SCN-H2O溶解体系中的丝素蛋白分子质量较高且分布广;在CaCl2-CH3CH2OH-H2O和LiBr-H2O溶解体系中的丝素蛋白分子质量较低。FTIR、TGA、DTG和热水溶失率测试结果显示,低分子质量丝素蛋白溶液在成膜时较难形成α-结构和β折叠结构;而高分子质量丝素蛋白溶液在成膜时则较容易转变形成这2种结构。