海藻糖和透明質(zhì)酸對生物分子和微生物的保護(hù)及其作用機制.pdf

1、海藻糖是一種非還原性雙糖，具有獨特的抗冷凍、抗干燥脫水的生物活性，因此近年來成為世界各國科學(xué)家研究的熱點。透明質(zhì)酸(HA)是廣泛存在于動物各種組織細(xì)胞間質(zhì)中的直鏈多聚糖。本課題對海藻糖和HA單獨使用以及兩者復(fù)配對生物分子和微生物的保護(hù)及其作用機制進(jìn)行探討，為海藻糖和HA作為生物產(chǎn)品保護(hù)劑的應(yīng)用提供理論依據(jù)。 考察了海藻糖、HA以及兩者復(fù)配對模型蛋白質(zhì)胰激肽原酶(PKase)的保護(hù)及其作用機制。在冷藏、反復(fù)凍融、冷凍干燥、真空干燥

2、和45℃、7個周的貯存過程中，海藻糖對PKase活性的穩(wěn)定作用比較顯著，HA單獨應(yīng)用的效果較差，但兩者復(fù)配后保護(hù)作用高于兩者單獨使用。對PKase酰胺Ⅰ帶二階導(dǎo)數(shù)紅外光譜的研究發(fā)現(xiàn)，凍干和45℃貯存期間PKase二級結(jié)構(gòu)改變，海藻糖及其與HA復(fù)配有利于保持PKause的天然結(jié)構(gòu)。凍干后，海藻糖的-OH與PKase的極性基團產(chǎn)生氫鍵相互作用，代替PKase極性基團周圍失去的結(jié)合水，從而穩(wěn)定蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)。HA不能與干態(tài)蛋白質(zhì)形成氫鍵連接，

3、因而保護(hù)作用最差。海藻糖和HA復(fù)配對凍干PKase的保護(hù)作用最佳，因為兩者具有互補性：凍干過程中海藻糖與PKase形成穩(wěn)定的氫鍵作用；加入HA提高了體系的玻璃化溫度(T<,g>)。 以脂質(zhì)體為模型，探討了海藻糖、HA以及兩者復(fù)配對膜脂雙層凍干的保護(hù)及其作用機制。海藻糖、HA及兩者復(fù)配能抑制凍干引起的脂質(zhì)體內(nèi)藥物泄漏和粒徑增大，其中HA的作用較差，兩者復(fù)配作用高于海藻糖和HA單獨使用。膜融合和藥物泄漏與脂質(zhì)體的T<,g>具有相關(guān)性

4、。凍干后，海藻糖的-OH與磷脂的PO<'2->產(chǎn)生氫鍵相互作用，以代替失去的結(jié)合水。HA不能與磷脂的PO<'2->產(chǎn)生氫鍵相互作用。海藻糖和HA復(fù)配可以充分發(fā)揮兩者的互補作用，即海藻糖的“水替代”作用與HA的“玻璃態(tài)”作用有機結(jié)合，因此保護(hù)效果最佳。 海藻糖、HA及其復(fù)配對長雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌干態(tài)細(xì)胞的保護(hù)作用顯著優(yōu)于液體狀態(tài)。凍干造成菌體細(xì)胞生理性損傷，使其再水化后培養(yǎng)過程中具有較長的遲滯期，海藻糖和HA復(fù)配作為保護(hù)劑可以降

5、低這種生理性損傷。通過正交試驗篩選出兩種菌的最佳凍干保護(hù)劑配方，相應(yīng)的凍干存活率分別為長雙歧桿菌87.6％、嗜酸乳桿菌55.2％。凍干損壞微生物細(xì)胞膜和敏感蛋白質(zhì)。海藻糖、HA以及兩者復(fù)配通過穩(wěn)定細(xì)胞膜物理性質(zhì)和蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)從而實現(xiàn)對菌體細(xì)胞的保護(hù)作用。通過掃描電鏡照片可以看出，無保護(hù)劑組凍干-再水化后細(xì)胞裂解、內(nèi)容物泄漏，以海藻糖和HA復(fù)配為保護(hù)劑組細(xì)胞飽滿、形態(tài)完整。 探討了空氣懸浮法制備長雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌二聯(lián)活菌微膠