蚕桑资源多元化利用讲座(6)

正5蚕丝的利用蚕丝由丝素蛋白和丝胶两部分组成,丝胶包在丝素蛋白的外部,约占重量的25%,丝素蛋白是蚕丝中主要的组成部分,约占重量的70%,蚕丝中还有5%左右的杂质。丝素蛋白中包含18种氨基酸,其中侧链较为简单的甘氨酸、丙氨酸和丝氨酸约占总组成的85%,三者的摩尔比为4∶3∶1。丝素结构较为简单,就一级结构而论,经常出现一些序列相同或相似的重复肽     

桑蚕雌雄蚕丝氨基酸成分分析

丝素中甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸、酪氨酸百分含量最高,分别在9%以上,丝胶中丝氨酸、天冬氨酸、甘氨酸百分含量各在11%以上。相同性别丝胶丝素间各氨基酸成分构成比存在极显著差异。不同性别雌雄蚕丝丝胶间各氨基酸构成比几乎一致。但雌雄蚕丝丝素间各氨基酸构成比存在极显著差异,是由于甲硫氨酸、酪氨酸、天门冬氨酸三者的构成比的差异造成,与其余氨基酸的构成比的关系无关。     

家蚕遗传密码研究

家蚕作为一种模式生物具有宝贵的基因资源,本文利用遗传密码分析软件,对家蚕编码不同蛋白的820余个完全CDS序列、24.8万余个遗传密码子进行了分析,发现家蚕不同蛋白质使用的遗传密码频率有所差异,且不同蛋白质使用遗传密码子的偏好性基本一致。通过对家蚕最终吐出的蚕丝的丝素、丝胶氨基酸含量与蚕丝遗传密码分析的丝素、丝胶氨基酸含量的比对发现,两者不仅有氨基酸种类的差异,而且有氨基酸含量的差异。因此,蚕丝遗传密码分析得出的氨基酸含量可能只是蚕丝蛋白质合成初期的氨基酸水平反映,而家蚕最终吐出的蚕丝蛋白质的氨基酸是通过合成后加工的结果,这提示家蚕丝腺是研究蛋白质合成后加工的极好材料。     

蚕丝氨基酸的组成与功能

蚕丝由丝素和丝胶构成,蚕丝蛋白质是由18种氨基酸组成.蚕丝脱胶后的丝素蛋白经酸、碱或酶水解后可获得对人体具有营养、保健、医药和生理功能的多肽和氨基酸混合物.蚕丝蛋白不同分子量的降解物对人体有不同的生理功能,而作为最基本的构成单位--氨基酸的功能,已越来越为人们所认识.现将蚕丝蛋白氨基酸组成、特征及对人体的作用等相关研究作一阐述.     

蚕丝蛋白生物高分子材料的应用研究新进展

本文综述了浙江大学应用生物资源研究所生物资源高分子材料实验室近5年来在蚕丝蛋白（丝素和丝胶）高分子材料在高吸水材料、支架材料、医用生物材料等领域的应用研究成果。     

浅谈蚕丝蛋白生物高分子材料的应用

文章分别从丝素与丝胶两方面论述了蚕丝蛋白生物高分子材料应用中的优异性,以及材料使用存在的缺陷.并提出通过合成材料的方法来帮助提升材料使用稳定性,为接下来的蚕丝蛋白生物高分子材料开发应用创造稳定条件,达到更加理想的使用效果,促进蚕丝蛋白全面开发.     

丝纤维的形成

被誉为纤维女王的蚕丝,一般是指家蚕所吐的丝纤维。丝由丝素和丝胶二种成分构成,呈丝胶被覆在丝素表面的状态。一般作为衣料纤维使用的是丝素。丝素在蚕体内经过二个阶段的变化才吐出丝来。已知后部丝腺合成分泌的丝素是无定形状态的,     

用丝素制成多孔丝素蛋白膜

生物医学领域需要一种能应用于细胞培养基、人工皮肤、隐形眼镜、抗凝血材料及透析膜、药物控制释放载体等的生物膜。各种动物实验和临床试验结果都显示丝素蛋白无毒性、无刺激性、具有良好的生物相容性。如今国内科研人员已研究成功用丝素制成多孔素蛋白膜。以家蚕丝为原料 ,用ＮａＣＯ3 溶液去除丝胶 ,得到精练蚕丝 ,用ＣａＣｌ2 ·ＣＨ3 ·ＣＨ2 ·ＯＨ2 ·Ｈ2 Ｏ三元溶剂 ,经透析、过滤 ,浓缩后得到丝素溶液 ,加以冷冻 ,然后用冷冻干燥机真空干燥 ,就可得以不开裂的、整张的多孔丝素膜。在扫描电子显微镜下观察看到膜内部是多孔结构 ,孔…     

转基因蚕丝丝素膜的制备与性能表征

以转入蜘蛛丝蛋白基因的转基因家蚕的蚕丝为材料,用普通的流延成膜法即可将转基因蚕丝丝素溶液制备成丝素膜。以分别加入或未加入1%甘油的转基因蚕丝丝素膜和普通蚕丝丝素膜作为测试样品,通过傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、X射线衍射光谱(XRD)及机械性能测试和扫描电子显微镜(SEM)观察等手段表征转基因蚕丝丝素膜的结构与性能变化。与含1%甘油的普通蚕丝丝素膜比较,含1%甘油的转基因蚕丝丝素膜仍旧含有较多的无规卷曲和α螺旋结构,膜的表面较为粗糙,水蒸气透过量增加了15%~20%,水中溶失率略有增加(为22%),应变增加了1倍左右(为38.5%),耐久性也更优(为164次±11次)。此外,转基因蚕丝丝素膜和普通蚕丝丝素膜与1%甘油共混后,膜的结构和性能均得到明显改善。研究结果表明,含蜘蛛丝蛋白的转基因蚕丝丝素膜的结构较松散,表面孔隙变大,力学性能改善,更具有作为生物医用材料应用的优势。     

丝素的多功能开发与应用

丝素又名丝心蛋白,占整个茧丝纤维的2/3,蚕儿吐的茧丝在脱去包裹在外层的丝胶后,即得丝素.丝素纤维在缫丝厂根据生产纤度的要求,数根合并为一根生丝.尽管丝胶和丝素的氨基酸组成类别基本相同,但丝胶是水溶性的,丝素是非水溶性的,因此用作纤维素材的是丝素,丝胶在制丝加工过程中被脱出,是丝绸厂废水的主要成分.丝素主要由侧链较小的甘、丙、丝氨酸组成,此外还含有一些大侧链酪、缬、脯等氨基酸.经检测,组成丝素的18种氨基酸中,包含了8种人体必需的氨基酸,其二级结构呈β-折叠片层,多肽链呈锯齿状,反平行式β-折叠片层平行堆积成多层结构,截面积呈角圆的三角形.     

蚕丝纤维组成的研究

综述了近年来蚕丝纤维组成研究的进展。从蚕丝分子生物化学学的角度，阐述了蚕丝纤维的化学组成。丝胶蛋白的分子生物学结构，蚕丝主成份丝素的H链、L链和P25糖蛋白的基因和蛋白质的结构特性及其组成的基本单位。     

家蚕丝胶基因研究概况

丝胶是茧丝的重要组成部分,起着胶粘和保护丝素的作用,同时在很多领域有着潜在应用。编码丝胶蛋白的主要有3个丝胶基因Ser1、Ser2和Ser3,都是在中部丝腺中被特异表达。Ser1基因的启动子上游存在3个转录调控位点:SA、SB和SC,转录因子SGF-1和SGF-3分别与SA和SB、SC结合对Ser1基因的表达进行调控。Ser1只在中部丝腺后部的150个细胞中表达,Ser2在5龄起始的时候在所有的中部丝腺细胞中都有表达,后来只在中部丝腺前部表达,而Ser3只存在于中部丝腺中前部。本文从分子生物学角度出发,概述丝胶基因的研究进展以及存在的问题。     

冷冻干燥丝素粉末的性质

对丝素溶液经冷并干燥制得的丝素粉末的性质进行的研究表明,丝素溶液经冷冻干燥得到的丝素粉末易溶解于水,得到的溶液同一般丝素溶液一样能形成丝素凝胶和丝素膜,但丝素膜的强度有下降趋势,伸长度有增加趋势。对丝素粉末进行高温高湿处理后,丝素粉末的溶解性下降,溶解丝素粉末制得的丝素膜的强度、伸长度下降。     

采用吡啶三氧化硫制备硫酸化丝素及其抗凝血性能检测

硫酸化丝素是一种新型的蛋白基抗凝血医用材料。以丝素蛋白和吡啶三氧化硫为原料制备可溶性硫酸化丝素。对硫酸化处理不同时间获得的丝素蛋白样品进行红外光谱检测,结果表明用吡啶三氧化硫处理可溶性丝素蛋白2h以上可以将SO42-接枝到丝素蛋白上,当处理时间达到6h后含硫量达到最大值(1.26mmol/g)。将此硫酸化丝素配制成质量浓度为0.8mg/mL的溶液,其抗凝血效果能达到0.06mg/mL肝素钠的抗凝血水平,使血液在1h内不会凝固。该制备方法简单易行,得到的硫酸化丝素的抗凝血效果良好,有望进一步开发成为新型医用抗凝血材料。     

用对苯二甲酰氯进行丝素蛋白的化学接枝改性研究

为改善丝素膜的性能,用对苯二甲酰氯(DB)作改性剂对丝素蛋白进行了接枝改性。研究了对苯二甲酰氯加入量以及不同温度下成膜等对接枝产率的影响。通过傅里叶红外光谱(FTIR)测试表明,对苯二甲酰氯与丝素形成共价结合;万能电子强力仪检测表明,改性后的丝素膜其力学性能有较大的改善,当接枝率为6.8%,丝素膜断裂强度可达42.5 MPa,断裂伸长率可达5%。     

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。     

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。     

纳米丝素颗粒药物缓释剂的研制及在治疗小鼠溃疡性结肠炎中的药物控制释放作用

利用天然丝素良好的生物相容性和生物可降解性,制备纳米丝素颗粒作为药物缓释载体。通过磷酸盐缓冲液及乙醇综合处理1 mg/mL丝素蛋白溶液得到颗粒直径比较均匀的纳米级丝素颗粒。电子显微镜下观察到丝素蛋白在pH 8.0的磷酸盐缓冲液作用下其链状胶束结构发生聚集而将药物包裹,自组装形成规则的直径为200～600 nm的球形颗粒,完成与药物的结合,即药物的搭载。在pH 8.0的缓冲液中,单纯柳氮磺吡啶(SASP)药物粉末在1 h左右即将药量的90%释放出来,而加入纳米丝素蛋白的丝素载体药物2 h释放出约60%的药物量,使达到最高药物浓度的时间比单纯药物粉末延长,从而延长药物作用时间,有利于机体对药物的有效吸收利用。将丝素载体药物用于治疗人工诱导小鼠慢性溃疡性结肠炎,结果丝素载体药物治疗组小鼠6～12 h血液药物浓度和结肠组织中的药物浓度降低幅度要低于单纯SASP药物治疗组小鼠,证实了纳米丝素蛋白具有良好的载药、释药功能。     

丝素/壳聚糖共混膜性能测定及制备配方探讨

为改善丝素膜的性能,试验选择丝素与壳聚糖混配比例、烘干温度、戊二醛及甘油浓度四因素,采用L32(8×48)正交设计方案,制备丝素与壳聚糖复合膜。检测结果表明,共混膜的溶胀度为43.00%~248.94%,热水溶失率为43.06%~64.56%,透汽率在36.82%~55.39%之间,初始模量、相对断裂强度和相对断裂伸长分别在6.35~68.80 N/mm,30.85~67.83 N/mm和28.05~230.47范围内;经红外光谱分析知,丝素与壳聚糖只是物理混合,两者处于相容状态。初步选定制备丝素/壳聚糖共混膜的较优组合条件为:丝素质量分数70%或55%、烘干温度40℃,戊二醛和甘油的体积分数均为0.3%。     

用丝素蛋白涂覆涤纶织物的研究

将丝素蛋白溶液涂覆于经过化学刻蚀处理的涤纶织物上,获得丝素蛋白涂覆涤纶织物,并对丝素蛋白涂覆涤纶织物进行理化性能检测和结构特性分析。结果表明,丝素蛋白涂覆整理涤纶织物的涂覆增重率为11.6%,热水溶失保持率为84.17%,回潮率增加3.8倍,涂覆涤纶织物的断裂强度和伸度略有降低,但其静电压峰值和静电压衰减时间都得到了明显的改善。涂覆涤纶织物的纤维间填充了丝素蛋白,红外分光光谱检测到丝素蛋白的吸收特征,初步显示了丝素蛋白涂覆涤纶织物具有改善织物性能的效果。