羽毛角蛋白為原料制備自組裝齊聚物.pdf

1、大規(guī)模的家禽養(yǎng)殖產(chǎn)生了大量廢物，其中羽毛產(chǎn)量位居榜首，由于其難以被降解，而造成了很大的環(huán)境污染；羽毛主要由角蛋白構(gòu)成，占到90﹪以上。角蛋白，膠原蛋白和絲蛋白都是纖維狀蛋白質(zhì)的一種，它們廣泛地分布于脊椎和無脊椎動物體內(nèi)，這類蛋白質(zhì)外形呈纖維狀或細(xì)棒狀。分子是有規(guī)則的線性結(jié)構(gòu)，這與多肽鏈的有規(guī)則的二級結(jié)構(gòu)有關(guān)，這種多肽鏈?zhǔn)侵匾牡鞍踪Y源。 眾所周知，角蛋白大量的存在于自然界中，是頭發(fā)、羊毛、羽毛、指甲和動物鱗角的主要組成部分，它們

2、在結(jié)構(gòu)和氨基酸的組成上根據(jù)動物的不同，而有所差別。角蛋白因其氨基酸組成的不同以及特殊的胱氨酸單元的存在而與其他的纖維狀的蛋白質(zhì)區(qū)別開來，如絲蛋白、纖維蛋白、膠原蛋白和肌纖維蛋白。角蛋白是一種抗性很強的硬性蛋白，它的分子結(jié)構(gòu)通過二硫橋鍵、氫鍵和其他交鍵作用后非常穩(wěn)定。 在通常條件下，角蛋白是不溶與水的。然而，當(dāng)水的溫度和壓強超過374℃和22.10MPa而進入p．T相圖中所顯示的超臨界區(qū)域時，水將會變成很多物質(zhì)的良溶劑。即使，在高

3、于通常意義上的沸點而低于超臨界點的條件下，水的存在屬于一種過熱的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，水分子之間的氫鍵會極大的減弱從而大大增加了分子的活動性。在這樣的基礎(chǔ)上，讓角蛋白溶于水成為了可能。 在這篇論文中，我們探討了角蛋白溶于水的可行性，發(fā)現(xiàn)在高溫下，角蛋白可溶解在水中，并且發(fā)生了水解形成氨基酸的齊聚物，即多肽。在適合的條件下，水解而成的齊聚物能夠自發(fā)地形成等級式的結(jié)構(gòu)(似樹枝狀結(jié)構(gòu))。用光學(xué)顯微鏡可以跟蹤到隨著時間的推移，這種結(jié)構(gòu)的成

4、核和自組裝的過程。樹枝狀物質(zhì)的生長傾向于發(fā)生異相成核，首先形成具有雙折射性質(zhì)的約為10微米長的針狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)擁有足夠的時間時，這些小的針狀物質(zhì)聚集起來從而形成具有上百微米長度的針狀結(jié)構(gòu)。通過帶有顯微鏡的X射線衍射的檢測，證明了這種針狀結(jié)構(gòu)物質(zhì)確實擁有晶體結(jié)構(gòu)，并且這種結(jié)構(gòu)類似于原來的蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)但在ab平面上卻更為有序。在紅外光譜的研究中，可以看到結(jié)晶區(qū)域峰，并且這個區(qū)域會在150。C以上消失，這與晶體的DSC結(jié)果一致。 傳統(tǒng)的處