再生医学:生物材料与组织再生
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三、丝胶蛋白的提取方法

通常提取丝胶蛋白的主要目的是将丝胶蛋白与丝素纤维分离,目前丝胶蛋白提取方法主要包括高温水解法、酶法、高温碱水法、酸提取法和溴化锂低温提取法等。现将几种主要的丝胶蛋白提取方法简述如下。

(一)高温水解法

高温水解法是将蚕丝浸泡于热水中,使可溶性的丝胶溶解,再采用过滤或离心等方法将不溶性的丝素去除,获得丝胶蛋白水溶液,再经干燥得到丝胶粉的方法。高温水解法可有效去除不溶性的丝素,提取条件较温和,可使丝胶蛋白的结构得到保护,此方法的优势在于能获得丝胶蛋白而不会引入其他化学物质,不足之处是产率过低,不适用于大量工业化提取。

(二)碳酸钠高温提取法

碳酸钠高温提取法是使用碳酸钠溶液提取丝胶蛋白,该提取方法主要是将剪碎的蚕茧浸泡于碳酸钠溶液中,加热至100℃,丝胶蛋白易溶于碳酸钠溶液,而丝素纤维不溶于碳酸钠溶液。而后通过过滤或离心等方法去除丝素;再将获得的丝胶蛋白碳酸钠溶液进行透析、浓缩或干燥获得丝胶蛋白。碳酸钠高温提取法是一种常用的从蚕丝中分离丝胶蛋白的方法,在提取家蚕和非家蚕丝胶蛋白的研究中均有报道。利用该方法提取丝胶蛋白产率高于高温水解法,但缺点是反应条件苛刻,且丝胶蛋白在碱性条件下易降解,因此不易得到完整的丝胶蛋白。

(三)酸析法

酸析法是利用丝胶蛋白在等电点(pH 3.8~4.5)溶解度最小的特点,将丝胶蛋白从水溶液中析出,再回收利用的方法。此方法是工业分离蛋白质常用的方法之一。其优势在于工艺流程简单、提取成本相对低廉,且获得的丝胶蛋白纯度较高,缺点是提取率不理想;另外,由于提取过程中常采用氢氧化钠和盐酸调节溶液酸碱度,会导致产物中含有盐酸和氯化钠而难以直接应用于医药领域,也导致通过该方法获得的丝胶蛋白仍需进一步纯化。

(四)溴化锂低温提取法

溴化锂低温提取法是利用溴化锂溶液在低温条件下溶解丝胶蛋白,再经透析、浓缩以获得理想浓度的丝胶蛋白水溶液的方法。此方法是目前已报道的从蚕丝中提取丝胶蛋白比较温和的方法之一:丝胶蛋白的结构不易受到破坏,提取产率较高。但是该提取方法也存在一定局限性:丝素纤维会在提取的过程中溶于溴化锂溶液,导致提取的丝胶蛋白纯度较低。为解决此问题,可利用丝素缺失型家蚕品种的蚕茧提取丝胶蛋白。王琳教授课题组采用溴化锂溶液处理自然突变的丝素缺失型家蚕蚕茧(185Nd-s突变蚕茧),成功提取了结构完整并具有生物活性的丝胶蛋白,并证明通过此方法提取的丝胶蛋白结构更加稳定、多肽骨架更具刚性。

总之,不同的提取方法不仅影响丝胶蛋白的产量及分子量,而且对其理化特性和生物学特性也有不同程度的影响,某些提取方法还会引入有毒有害的化学成分。因此,研究者应根据不同应用需要而考虑选取适宜的丝胶蛋白提取方法。