海藻糖和透明質(zhì)酸對生物分子和微生物的保護及其作用機制.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配對生物分子和微生物的保護及其作用機制進行探討，為海藻糖和HA作為生物產(chǎn)品保護劑的應用提供理論依據(jù)。 考察了海藻糖、HA以及兩者復配對模型蛋白質(zhì)胰激肽原酶(PKase)的保護及其作用機制。在冷藏、反復凍融、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單獨應用的效果較差，但兩者復配后保護作用高于兩者單獨使用。對PKase酰胺Ⅰ帶二階導數(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、因而保護作用最差。海藻糖和HA復配對凍干PKase的保護作用最佳，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以及兩者復配對膜脂雙層凍干的保護及其作用機制。海藻糖、HA及兩者復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，因此保護效果最佳。 海藻糖、HA及其復配對長雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌干態(tài)細胞的保護作用顯著優(yōu)于液體狀態(tài)。凍干造成菌體細胞生理性損傷，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復配作為保護劑可以降

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劑配方，相應的凍干存活率分別為長雙歧桿菌87.6％、嗜酸乳桿菌55.2％。凍干損壞微生物細胞膜和敏感蛋白質(zhì)。海藻糖、HA以及兩者復配通過穩(wěn)定細胞膜物理性質(zhì)和蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)從而實現(xiàn)對菌體細胞的保護作用。通過掃描電鏡照片可以看出，無保護劑組凍干-再水化后細胞裂解、內(nèi)容物泄漏，以海藻糖和HA復配為保護劑組細胞飽滿、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