电影的结构和热性能比较纯Web蛋白质来自Orthaga exvinacea,纯淀粉和两者的混合

文摘

研究进行了比较纯电影的结构和热性能的淀粉和丝蛋白纯化的web pyralid蛾,Orthaga exvinacea,芒果树在印度的害虫。丝蛋白分离、纯化和引入淀粉溶液。混合物倒入培养皿中,混合的电影做准备。纯蛋白质和淀粉的电影也准备好了。这些电影都干,进行傅里叶变换红外光谱(FTIR)和Thermogravimetric-differential热分析(TG-DTA)。结构研究表明,混合电影proteineous和糖丝蛋白和淀粉的特性。尽管酰胺二世乐队贡献β-turn结构蛋白质,α-helix,最不稳定构象与酰胺乐队在混合膜。此外,酰胺A和B乐队缺席在混合膜。这些被发现的热性能。混合的最大降解的温度几乎是一样的各自的纯粹的电影。 The study suggests that for making a structurally and thermally stable film, an increase in the content of protein in the starch solution is necessary. Moreover, the optimization of various processing conditions may result in the formation of a blend, which is the most apt one for the non-textile industry.

关键字

红外光谱、TG-DTA丝蛋白、淀粉、Orthaga exvinacea

介绍

天然纤维应用于人类生活的各个领域。丝绸是一种天然纤维,由昆虫和蜘蛛(分泌1],它被用于茧的形成,巢建筑,陷阱,网络的形成,安全线的形成和保护鸡蛋(2,3]。丝绸纺织行业的贡献主要来自鳞翅类的家庭,天蚕蛾科和蚕蛾科。自从人类文明的历史,丝绸一直提到作为一个农业产品。丝蛋白合成改性唇腺,分泌由过去幼虫龄蚕移动在一个特定的方式。液体丝蛋白丝腺中受到各种机械应力在这些运动。最后,它是通过喷丝头和转化为柔软的纤维优良的机械性能(4]。丝素和丝胶是两个主要的丝蛋白,蚕丝蛋白形成的核心丝绸纤维和丝胶作为胶覆盖它(5,6,7]。除了这些,丝绸纤维由盐、蜡和灰烬。丝素蛋白是由一个重链和轻链的分子量约350 kDa 25 kDa分别(8,9]。蜘蛛丝spidroin蛋白质的分子量70 - 700 kDa。关于桑和蜘蛛丝的一个有趣特性是,他们是丰富的甘氨酸、丙氨酸和丝氨酸(10]。

蚕丝蛋白在水中的不溶性归因于蛋白质的不可逆相变在旋转。一些研究人员已经观察到的溶解度使用昂贵的有机溶剂如NMMO丝纤维,组织和HFIP11,12,13]。最成功的溶剂溶解丝素蛋白被发现的中性盐的解决方案如LiBr和LiCNS [14,15]。在过去的几十年里,研究都集中在各种应用程序的丝绸non-textile产业。按照要求,蚕丝蛋白可以再生膜等各种形式16),电影(17- - - - - -19)、粉末(20.),支架(21,22)和矩阵(23]。各种研究表明,丝蛋白显示良好的重现性,环境和生物相容性、降解性和生物降解性24- - - - - -26]。这些丝绸的特性使其在生物医学的各个领域和可能性生物技术。conformatory有重大变化特征与蚕丝蛋白在其处理。这些变化表明再生丝绸更脆弱,易碎,但丝的结构和化学性质等与各种聚合物混合可以提高壳聚糖(27),纤维素(28),淀粉(29日)、海藻酸钠等(30.这些混合non-textile领域有广泛的应用。

在目前的十年中,研究人员将注意力转向不同的昆虫群体生产的丝绸和其他节肢动物。在这种情况下,蛋白质提取的柔软web芒果叶韦伯,o . exvinacea有巨大的重要性。O。exvinacea易于后方和抵抗各种疾病的家蚕的极好选择。从这一部分,丝绸的详细特性研究蛋白质的o . exvinacea是必要的,它的生物相容性和修改使其利用率有效和广泛的生物技术和生物医学领域。

目前的研究主要集中在混合膜的制备再生蚕丝蛋白的O。exvinacea和淀粉。纯化蛋白质网络的结构和热分析O。exvinacea,纯淀粉和混合这两个已经完成的电影使用红外光谱和TG-DTA准备相应的材料。

材料和方法

O的幼虫。exvinacea收集从科泽科德和喀拉拉邦Malappuram区和饲养的昆虫饲养。在幼虫时期,丝绸,广泛生物分泌的不连续线程纠结的形式排泄颗粒。从笼子里网络收集,清洗和脱胶。脱胶后0.05%的碳酸钠,网络在沸腾的水和空气洗20 - 24 h。干干网络是溴化锂的溶解在饱和溶液。的解决方案是对蒸馏水透析纯化蛋白质。

淀粉溶液1% (w / v)是由溶解1 g的纯淀粉在100毫升蒸馏水和解决方案是加热到约40°C,以确保它的溶解。两种解决方案,即。,web protein and starch were mixed in 1/9 ratio using magnetic stirrer at a speed of 100 rpm for 10 min. The blend film was prepared by casting a volume of 1% mixed solutions into a Petri dish. Similarly, pure films of starch and web protein were also prepared. The Petri dishes were transferred into a desiccator containing activated silica gel. For drying the films, the reactivation of silica gel was done on a daily basis until the films automatically peeled off from the dishes. The FTIR spectral analyses of the films were done using JASCO-4100 instrument. The infrared spectra of the films were recorded at the frequency in range of 4000 to 400 cm¹在室温下的决议4厘米¹。

电影(1.5毫克)非等温加热从40到500°C的加热速度10°C /分钟使用珀金埃尔默仪器STA - 6000(美国)。整个过程是在惰性气氛中,这是维护氮在200毫升/分钟的流量。

结果

二次使用红外光谱结构分析的电影

纯网络的蛋白质的二级结构研究电影展示了酰胺我乐队在1650厘米¹在1529厘米,酰胺二世¹在1243厘米,酰胺三世¹在649厘米和酰胺IV¹(图1)。除此之外光谱web蛋白质的电影有两个其他酰胺乐队。,氨基酰胺A和B。

淀粉的光谱(图1)显示特征糖类吸收乐队,3389厘米¹,2929厘米¹,1416厘米¹,1152厘米¹和931厘米¹。此外,吸收乐队被认为在其他频率。他们在1644厘米¹,1456厘米¹,1359厘米¹,1243厘米¹,1204厘米¹,1078厘米¹,1017厘米¹,862厘米¹和763厘米¹。

混合的比例1/9显示酰胺我乐队在1644厘米¹和酰胺二世乐队出现在1542厘米¹(图1)。光谱中,酰胺三世乐队在1244厘米¹。酰胺A和B是在频谱完全缺席。其他重要的乐队有关糖类注意到,在2930厘米¹,1422厘米¹,1100厘米¹和931厘米¹。类似于纯粹的电影,这个频谱也显示额外的吸收光谱在3171厘米¹,2155厘米¹,1359厘米¹,1205厘米¹,862厘米¹和768厘米¹。

热性能

热重曲线的电影给了信息对其热稳定性(图2)。所有的电影经历了大约8%的体重在100°C。web蛋白/淀粉(1/9)淀粉混合电影和电影失去了近10%的重量,温度在100°C和250 oC(图2),但纯web蛋白质膜的重量损失和淀粉混合电影的两倍。在温度为300°C和350°C,大量损失的重量已经注意到这是36%,42%和47%纯web蛋白质膜,分别为淀粉和混合的电影。电影的壳体曲线给最大的温度信息退化(图3)。混合的电影,几乎一样的纯web蛋白膜。纯蛋白质电影和淀粉的残余重量分别为4%和5%在温度超过500°C。而在混合膜(web蛋白/淀粉),没有超过这个温度。

讨论

红外光谱是一个适当的技术来研究蛋白质的二级结构。蛋白质和多肽的构象特征决定了酰胺组的振动。的伸缩振动C = O负责酰胺我带的形成,哪来的波长1700厘米之间¹和1600厘米¹。另一方面,二酰胺乐队来自碳氮拉伸和h弯曲振动。这个吸收带范围的1229厘米¹-1301厘米¹(31日- - - - - -35]。

蛋白质的特征酰胺乐队的电影o . exvinacea(图1),出现在频率1650厘米¹,1529厘米¹和1243厘米¹,被分配到随机线圈,和无序β-turns和β-sheet构象。

web蛋白/淀粉混合膜的光谱分析显示它们的特点。通常酰胺乐队最敏感的乐队出现在蛋白质和多肽。混合电影和1/9的比例(图1)显示峰值频率为1644厘米¹无规卷曲构象一样,纯蛋白膜在协议(36,37]。据推测,水分子吸收在电影纯淀粉的无定形区产生吸收峰在1644厘米¹据报道在频谱的情况下获得了原淀粉膜从属esculentus kema [38]。

另一个敏感带,即。酰胺二世在1529厘米¹在电影纯蛋白的光谱β片构象,转移到了1542厘米的频率¹在电影中有1/9比率和产生一个更不稳定α-helical构象(图1)。另一方面,纯淀粉膜,这是一个多糖完全没有酰胺二世乐队。

相关的结构特点酰胺三世的纯网络的融合是一样,蛋白质的电影。混合的电影《展品特点糖类。A和B的酰胺乐队缺席的光谱混合的电影1/9比率。这些光谱的变化可能是由于糖和蛋白质分子之间的相互作用。这些交互可能带来构象变化的混合电影相比纯电影。一个广泛的吸收带波数约为2929厘米¹注意到纯淀粉和混合光谱的电影是由于地和碳氢键的伸缩振动。频率的吸收带1000厘米¹-1155厘米¹在纯淀粉膜和混合膜可能归因于淀粉的糖类结构(39,40]。

在这项研究中,web蛋白质的混合o . exvinacea淀粉膜改善了其热稳定性。类似的报告是在热的纯壳聚糖研究电影,蓖麻蚕丝蛋白/壳聚糖和纯蓖麻蚕丝蛋白。Prasong [27),他发现蓖麻蚕丝蛋白在壳聚糖的引入带来了更高的热稳定性比纯壳聚糖膜。然而,热稳定性的降低,是观察到的混合物从b mori的蚕丝蛋白和淀粉Srihanam [29日]。

结论

比较结构和热性能的Orthaga exvinacea web蛋白/淀粉混合和纯粹的电影进行了使用红外光谱和TG-DTA。结构特征表明,混合膜的结合蛋白质和糖类的属性。有趣的是,融合的结构特点与酰胺乐队电影稳定β-sheet随机线圈和α-螺旋构象。减少β-sheet和β-turn已经注意到的内容在混合膜相比,纯网络的蛋白质膜。此外,混合电影缺乏酰胺A和B的乐队。结构特性的变化产生重大影响的热性能混合电影,显示相同的降解温度的纯蛋白质网络电影。这可能表明,蛋白质的含量的增加混合,可能改善其结构和热性能。因此研究提供了导致混合物的制备和应用生物分子在生物技术和生物医学领域。进一步优化所需的各种混合的制备和表征及其在各个领域的使用。

确认

作者承认卡利卡特大学提供的财政支持和设施使我们进行实验。特别提到了选择性增强研发(特里凡得琅),复杂的测试和检测中心,科钦TG-DTA分析科技大学。

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