新品介绍蚕丝素蛋白及其应用王佳培�胡建恩�白雪芳�杜昱光�(中国科学院大连化学物理研究所,辽宁大连116023)摘�要:阐述了丝素蛋白的组成、结构、性质和制备方法,及其综合利用现状。丝素作为一种天然蛋白质在医学和食品等行业中的应用开发研究具有深远的意义。关键词:丝素蛋白;蚕丝;氨基酸SilkFibroinanditsApplicationWANGJia�pei,HUJian�en,BAIXue�fang,DUYu�guang(DalianInstituteofChemicalPhysics,ChineseAcademyofSciences,Dalian116023,China)Abstract:Thecomposition,structure,property,preparationandcurrentsituationofcomprehensiveutilizationofsilkfibroinhavebeenreviewedinthispaper.Thedevelopmentresearchonapplicationofsilkfibroin,akindofnaturalre�source,inmedicine,foodstuffandotherwisehasgreatprofoundsignificanceinpractice.Keywords:silkfibroin;silk;aminoacid��蚕丝由2种蛋白组成,包围在蚕丝外层的是丝胶蛋白,内层为丝素蛋白。不同种类的蚕丝中,丝素蛋白的含量不尽相同,但大体上说,丝素蛋白占蚕丝总质量的70%~80%。我国早在5000年前就有了养蚕的历史,历来以养蚕�缫丝�织绸为传统产业,是产丝大国,家蚕蚕茧和年生丝量分别为68万t和8�7万t,占全世界总产量的70%1!;柞蚕的总产量占全世界的90%左右。在丝绸生产过程中难免产生废丝,其数量可观,从资源节约和综合利用方面出发,开展对丝素的开发研究有着重要的意义。1�组成和结构1�1�组成丝素蛋白由18种氨基酸组成,其中有8种是人体所必需的氨基酸。由于种类的不同,柞蚕丝和桑蚕丝的丝素蛋白中氨基酸含量具有明显的差别,详见表1。表1�柞蚕丝和桑蚕丝的氨基酸组成2!%名��称柞蚕丝素桑蚕丝素甘氨酸25�8542�8丙氨酸44�1132�4缬氨酸1�523�03亮氨酸0�400�68异亮氨酸0�380�87丝氨酸12�914�7苏氨酸0�471�51蛋氨酸0�500�10胱氨酸0�230�03酪氨酸9�0111�8苯丙氨酸0�471�15脯氨酸0�470�63色氨酸1�750�36赖氨酸0�210�45精氨酸5�130�90天门冬氨酸8�221�73谷氨酸2�121�74组氨酸1�560�32∀13∀�收稿日期:2004�05�17����作者简介:杜昱光(1963�),男,研究员,中国科学院大连化学物理研究所天然产物与糖工程研究组负责人,从事植物糖生物学与寡糖工程天然产物研究、应用微生物研究与开发。�第12卷第12期精细与专用化学品Vol.12,No.12�2004年6月21日FineandSpecialtyChemicals除了碳、氢和氮元素外,丝素蛋白还含有多种其他元素如钾、钙、硅、锶、磷、铁、铜等,这些元素与丝素蛋白的性能及蚕吐丝的机理等有直接关系1!。1�2�结构丝素蛋白是一种纤维状蛋白,由表层的无定形区和里层的结晶区构成。其中结晶区包括2种结晶形态,分别称为silk#型和silk∃型。silk#晶体立体构象呈曲柄形,是介于��折叠与��螺旋之间的一种中间形态,晶胞参数为:a=4�49�,b=7�20�,c=9�08�;silk∃晶体呈反平行��折叠层结构,属单斜晶系,晶胞参数为:a=9�44�,b=6�97�,c=9�20�,�=90%,由肽链构成折叠层,再由折叠层形成整个silk∃晶体3!。在silk∃中,肽链的链段排列整齐,相邻链段之间的氢键和分子间引力使它们结合的相当紧密,抵抗外力拉伸的能力强,柔软度低,在水中难以溶解,对酸、碱、盐、酶及热的抵抗力较强。无定形丝素中肽链的链段排列不整齐,链段之间的结合力较弱,易溶于水,柔软度高,抵抗外力拉伸的能力弱,吸湿性强,对酸、碱、盐、酶和热的抵抗力较弱。在透射电镜和扫描电镜下观察4!,丝素纤维的最基本结构单元是直径为10~50nm的微原纤,微原纤聚集成数万纳米的原纤,大约100根原纤再集合成十万纳米数量级的巨原纤,巨原纤再聚集成几百万纳米的丝素纤维。近年来,Regina�V等人又发现了存在于丝素溶液�空气界面上的一种新的丝素结晶形态,称之为silk&,其晶体结构与聚甘氨酸∃相似,属六方晶系,肽链的立体构象为��折叠螺旋。丝素蛋白由重链和轻链构成,其中重链和轻链的分子量分别为350KD和25KD。重链和轻链之间由二硫键相连,同时还有一个被称为P25的链段与重链和轻链以非共价键相连,P25的分子量为27KD5!。丝素蛋白的亚基由分子量分别为280KD、230KD、25KD的a、b、c3种亚基组成,其中...
