基于分子交联的蛋白膜性能改良技术的研究进展
- 格式：pdf
- 大小：1.45 MB
- 文档页数：7
下载文档原格式
合集下载
明胶交联膜的研究进展
明胶交联膜的研究进展
徐岭勇
【期刊名称】《明胶科学与技术》
【年(卷),期】2021(41)1
【摘要】明胶膜因为其原料明胶为天然化合物,对食品、人体无毒副作用,广泛应用于食品、医药和化妆品等诸多领域,特别作为目前研究热点的医药领域。
由纯明胶分子制备的纯明胶膜,质地较脆、力学性能不足,大大限制了其应用范围,所以需要对明胶膜进行交联改性,改善功能且拓宽应用。
本文综述了明胶膜的包括化学交联和物理交联在内的不同交联方法及其交联原理,以及列举了近些年来的研究成果;在不同功能应用需求下,对明胶膜特殊化处理,以期实现抗菌性、提高机械性能、抗氧化性的理论框架和研究进展。
【总页数】9页(P20-28)
【作者】徐岭勇
【作者单位】北京化工大学
【正文语种】中文
【中图分类】TQ3
【相关文献】
1.化学交联与酶法交联对鱼糜-明胶复合膜性质的影响
2.明胶-环氧聚醚胺交联膜的合成及其对重金属离子的吸附性能
3.氧化海藻酸钠的氧化度对其交联海藻酸钠/明
胶(半)互穿网络膜性能的影响4.多聚磷酸钠交联对壳聚糖/明胶共混膜性能的影响5.多聚磷酸钠交联对壳聚糖／明胶共混膜性能的影响
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
蚕丝丝素蛋白材料交联方法的研究进展
蚕丝丝素蛋白材料交联方法的研究进展焦宇虹;李明忠【摘要】将丝素纤维溶解、提纯后所得到的丝素蛋白，可制成粉末、纤维、薄膜、多孔支架等形态的材料，用于生物、医药、日用化工等多个领域。
但这些材料若不经交联处理，则往往易溶于水，难以实际应用。
近年来，国内外对蚕丝丝素蛋白材料的交联技术进行了大量的研究，研究表明，通过物理或化学途径将材料中的丝素蛋白相互间交联可以降低丝素材料在水中的溶失率，从而满足丝素材料实际应用的基本条件。
【期刊名称】《现代丝绸科学与技术》【年(卷),期】2011(026)006【总页数】5页(P242-246)【关键词】蚕丝;丝素;生物材料;交联【作者】焦宇虹;李明忠【作者单位】苏州大学纺织与服装工程学院,江苏苏州215021;苏州大学纺织与服装工程学院,江苏苏州215021【正文语种】中文【中图分类】TS195.5生物医用材料是用于对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织及器官，或增进其功能的新型高技术材料［1］。
理想的生物医用材料应该具有一定的力学性能，不会引起炎症和免疫排斥反应，有良好的生物相容性和生物可降解性［2］。
丝素蛋白是蚕丝的主要成分，是一种天然的纤维蛋白，早期曾用于食品添加剂和化妆品［3－5］。
由于丝素蛋白无毒性、无刺激性，具有优良的生物相容性和可降解性，因而是制备人工皮肤、人工骨、酶固定化材料、药物缓释载体、抗血凝性材料、细胞培养基质等生物医用材料的重要可选原料［6－8］。
由再生丝素蛋白溶液直接经一般条件烘干、静电纺或冷冻干燥等方法制得的膜、无纺网和多孔支架等不同形态的材料，其聚集态结构多以无规卷曲为主，分子间的结合力较弱，在水中溶失率较大［9］，限制了丝素蛋白材料在生物医用材料方面的应用。
为了解决这一问题，拓宽丝素蛋白材料的应用，目前在制备过程中多采用各种物理和化学方法来交联丝素蛋白，从而得到耐水性好的材料。
本文综述国内外对丝素蛋白的物理和化学交联技术。
家蚕丝素由20种氨基酸组成，其中甘氨酸（Gly）约占43%，丙氨酸（Ala）约占30%，丝氨酸（Ser）约占12%。
交联方法对草鱼皮胶原蛋白海绵性能的影响
交联方法对草鱼皮胶原蛋白海绵性能的影响汪海波;梁艳萍;李云雁;王敏;方成;汪海婴【摘要】In this study, the effect of crosslinking method on biological properties of grass carp skin collagen sponge was discussed. Collagen was extracted from skin of grass carp ( Ctenopharyngodon idellus) and collagen sponge was prepared from this collagen. Then,this collagen sponge was crosslinked with different methods,such as UV, dehydrothermal, EDC/NHS and glutaraldehyde crosslinking processes. At the same time, the biological and mechanical properties of those collagen sponges, including degree of crosslinking, denaturation temperature,tensile strength and enzymatic sensitivity in vitro,were evaluated and compared. Experiment results indicated that the grass carp skin collagen was type I collagen. The degree of crosslinking of different crosslinking methods decreased in the order of glutaraldehyde (72. 0% ) > EDC/ NHS(32. 5% ) > dehydrothermal(29. 9% ) > UV( 15. 6% ). Compared with control collagen sponges,the denaturation temperature (67. 4 ℃), tensile strength ( 125. 6 kPa)and enzymatic sensitivity in vitro of collagen sponges crosslinked by glutaraldehyde were significantly improved ( P < 0.05 ); EDC/NHS crosslinking could lead to obvious increasing in denaturation enthalpy (6. 86 J/g)and moderate improving on tensile strength (98.6 kPa) and enzymatic sensitivity for collagen sponge ( P < 0.05). The changes of biological and mechanical properties of collagen sponges after being crosslinked by dehydrothermal and UV crosslinkingprocesses were not notable. The results of FTIR showed that glutaraldehyde crosslinking could improve properties of collagen sponges by forming new covalent bond in triple helix structure of collagen, while EDC/NHS crosslinking do that by forming new hydrogen bonds among collagen molecules. This research shows that glutaraldehyde and EDC/NHS crosslinking could lead to obvious improvement in properties of collagen sponges but the influences on properties of collagen sponges after being crosslinked by dehydrothermal and UV crosslinking processes were limited.%为探讨不同交联方法对草鱼皮胶原蛋白海绵材料性能的影响,实验以草鱼鱼皮为原料,提取、纯化胶原蛋白并制备胶原海绵材料.在此基础上,分别用紫外交联、热交联、戊二醛交联以及EDC/NHS交联方法处理胶原海绵,通过测定材料的交联度、热变性温度、拉伸强度和体外抗酶降解性能,比较了不同方法的交联效果.结果发现,提取所得的草鱼皮胶原蛋白为典型的Ⅰ型胶原；经不同方法交联处理后,海绵材料交联度依次为戊二醛(72.0％) ＞EDC/NHS(32.5％)＞热交联(29.9％)＞紫外交联(15.6％)；与对照胶原材料相比,戊二醛处理后,胶原材料的热变性峰值温度(67.4℃)、最大拉伸强度(125.6 kPa)和体外抗酶降解性能均有显著提升(P＜0.05)；EDC/NHS处理后,胶原材料的热变性焓显著提升(6.86 J/g),同时材料的拉伸强度(98.6 kPa)和体外抗酶降解性能也得到适度增加(P＜0.05).紫外交联和热交联对草鱼皮胶原材料性能的改善作用比较有限,并可能导致胶原分子的部分变性.红外光谱的分析结果表明,戊二醛处理可导致草鱼皮胶原三螺旋分子内产生新的共价键交联从而使材料性能改善,而EDC/NHS处理主要导致胶原分子间产生新的氢键交联并可提高胶原材料的稳定性.研究表明,戊二醛和EDC/NHS交联能有效提高胶原海绵材料的性能,而热交联和紫外交联对材料性能的改善作用非常有限.【期刊名称】《水产学报》【年(卷),期】2013(037)001【总页数】9页(P132-140)【关键词】草鱼;鱼皮;胶原蛋白;交联【作者】汪海波;梁艳萍;李云雁;王敏;方成;汪海婴【作者单位】武汉工业学院化学与环境工程学院,湖北武汉430023;武汉工业学院化学与环境工程学院,湖北武汉430023;武汉工业学院化学与环境工程学院,湖北武汉430023;武汉工业学院化学与环境工程学院,湖北武汉430023;武汉工业学院化学与环境工程学院,湖北武汉430023;华中科技大学同济医学院,湖北武汉430030【正文语种】中文【中图分类】TS254.9胶原蛋白(collagen)是机体结缔组织(皮肤、跟腱等)中最主要的结构蛋白之一，根据其结构和功能的不同又可细分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等27种类型［1］。
蛋白交联(参考资料)
蛋白质交联方法及其应用蛋白质交联系指将小分子物质（如药物、半抗原等）或大分子物质(如酶、蛋白毒素等)以共价键的方式连接于蛋白质分子，以制备人工抗原、酶标抗体、载体释放药物、抗体导向药物和免疫毒素等。
随着放射免疫分析法、酶标免疫技术、载体药物学和导向物学的发展，蛋白质交联技术的方法和手段也不断改进和完善，并且在生物学和医学领域得到愈来愈广泛的应用。
蛋白质交联方法首先发展于人工抗原的制备研究。
自70年前Landsteiner第一次合成人工抗原以来，人们将许多没有抗原性的小分子物质(半抗原)如化学药物、神经递质和激素等与蛋白质或多糖等载体大分子共价结台；使其具备抗原性，以诱发动物产生特异性抗体，用于放射免疫分析等。
为了使放射免疫分析达到灵敏度高、特异性强的要求，前人对半抗原和蛋白质连接的方法进行了大量的研究，建立了重氮化法、戊二醛法、混合酸酐法、二异氰酸酯法及卤代硝基苯法等交联技术。
近10多年来发展起来的酶标免疫检测技术，要求制备保持酶的生物活性和抗体的免疫结合活性的酶—抗体偶合物。
常用的交联方法如戊二醛法、碳二亚胺法和混合酸酐法不可避免地要产生酶或抗体的自身交联产物或多聚物，致使交联效率降低、结合物活性减弱。
为了克服这一不足，人们发展了异型双功能交联试剂，如N—羟基琥珀酰亚胺—3—(2吡啶基二硫)—丙酸酯，以实现控制交联，提高交联反应的选择性和交联产物的均一性。
将药物与大分子载体连接，制备药物一载体结合物，以改善和控制药物在体内的转运和代谢，实现缓释给药和定向给药，提高生物利用度和治疗指数。
这是现代药物研究领域一个崭新的分支。
载体药物必须能够在体内定量、定位释放原型药物，因此要求设计pH敏感或特定酶敏感的偶联键。
导向药物的发展对蛋白质交联方法提出了更高的要求。
早在1906年，Ehrlich就提出了靶向给药的设想。
随着生物医学的发展，这一设想不断得到具体的实现。
单克隆抗体作为导向载体的出现，更使导向药物的研究成为当代药物研究中最活跃和最引人注目的领域之一，而其中研究得最广泛的是肿瘤治疗的抗体导向研究。
蛋白交联
蛋白质交联方法及其应用蛋白质交联系指将小分子物质（如药物、半抗原等）或大分子物质(如酶、蛋白毒素等)以共价键的方式连接于蛋白质分子，以制备人工抗原、酶标抗体、载体释放药物、抗体导向药物和免疫毒素等。
随着放射免疫分析法、酶标免疫技术、载体药物学和导向物学的发展，蛋白质交联技术的方法和手段也不断改进和完善，并且在生物学和医学领域得到愈来愈广泛的应用。
蛋白质交联方法首先发展于人工抗原的制备研究。
自70年前Landsteiner第一次合成人工抗原以来，人们将许多没有抗原性的小分子物质(半抗原)如化学药物、神经递质和激素等与蛋白质或多糖等载体大分子共价结台；使其具备抗原性，以诱发动物产生特异性抗体，用于放射免疫分析等。
为了使放射免疫分析达到灵敏度高、特异性强的要求，前人对半抗原和蛋白质连接的方法进行了大量的研究，建立了重氮化法、戊二醛法、混合酸酐法、二异氰酸酯法及卤代硝基苯法等交联技术。
近10多年来发展起来的酶标免疫检测技术，要求制备保持酶的生物活性和抗体的免疫结合活性的酶—抗体偶合物。
常用的交联方法如戊二醛法、碳二亚胺法和混合酸酐法不可避免地要产生酶或抗体的自身交联产物或多聚物，致使交联效率降低、结合物活性减弱。
为了克服这一不足，人们发展了异型双功能交联试剂，如N—羟基琥珀酰亚胺—3—(2吡啶基二硫)—丙酸酯，以实现控制交联，提高交联反应的选择性和交联产物的均一性。
将药物与大分子载体连接，制备药物一载体结合物，以改善和控制药物在体内的转运和代谢，实现缓释给药和定向给药，提高生物利用度和治疗指数。
这是现代药物研究领域一个崭新的分支。
载体药物必须能够在体内定量、定位释放原型药物，因此要求设计pH敏感或特定酶敏感的偶联键。
导向药物的发展对蛋白质交联方法提出了更高的要求。
早在1906年，Ehrlich就提出了靶向给药的设想。
随着生物医学的发展，这一设想不断得到具体的实现。
单克隆抗体作为导向载体的出现，更使导向药物的研究成为当代药物研究中最活跃和最引人注目的领域之一，而其中研究得最广泛的是肿瘤治疗的抗体导向研究。
DNA-蛋白质交联的研究进展
DNA-蛋白质交联的研究进展作者：黄康敏来源：《安徽农业科学》2019年第20期摘要;DNA-蛋白质交联（DNA;protein crosslinks，DPCs）是一种高毒性的DNA损伤，由紫外线、电离辐射以及甲醛等化合物诱导形成。
DPCs会阻碍DNA复制，造成DNA双链缺口，影响基因组的稳定性。
目前，研究发现酵母的蛋白酶Wss1和后生动物的蛋白酶SPRTN通过蛋白水解作用参与了DPCs的修复途径，为阐明DPCs的修复机制奠定了基础。
对DPCs 的影响因素及修复途径进行总结，为DPCs的深入研究提供了一些思路。
关键词;DNA-蛋白质交联;DNA修复;Wss1;SPRTN中图分类号;R114文献标识码;A文章编号;0517-6611（2019）20-0018-04doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.20.005开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Research Progress of DNA;Protein CrosslinksHUANG Kang;min;（Guizhou Center for Disease Control and Prevention，Guiyang，Guizhou 550000）Abstract;DNA;protein crosslinks（DPCs） are highly toxic DNA lesions，DPCs arise by UV;light，ionizing irradiation，are particularly caused by reactive compounds such as formaldehyde.DPCs interfere with DNA replication and transcription，which could result in double strain break （DSB），and affect the stability of genome.It was found that the metalloproteinase Wss1 of yeast and the protease SPRTN of metazoan participated in the DPCs repair through proteolysis，laying a foundation for elucidation of the mechanism of DPCs repair.This review summarized the influencing factors and pathway of DPCs repair，and provided some ideas for further research on DPCs.Key words;DNA;protein crosslinks;DNA repair;Wss1;SPRTN在細胞的生命活动中，各种外源性和内源性因子（如紫外线、活性氧等）会造成DNA损伤，从而导致突变、癌变，甚至死亡[1]。
酶促交联谷朊蛋白及其成膜性能的研究
酶促交联谷朊蛋白及其成膜性能的研究孙红玉;崔莉;王平;王强;范雪荣;李帅【摘要】以谷朊蛋白（ Glu）为原料，利用谷胺酰胺转移酶（ TGase ）的催化交联作用，制备谷朊蛋白膜，探讨酶的用量、反应液的pH值、温度、时间对蛋白膜的物理机械性能的影响以及酶促反应对蛋白膜水溶稳定性及疏水性的影响。
试验数据说明，当酶促反应条件为酶用量20 U／g（Glu），pH 7．0，温度40℃，时间2 h时，所制备的谷朊蛋白膜（GF）的抗拉强度相对于对照膜提高了16．8％，同时其水溶稳定性及疏水性能均得到相应增强。
%A novel transglutaminase-catalyzed gluten reaction system was developed to prepare glutenfilms .The enzyme concentra-tion, pH value of the solution , temperature and reaction time on the gluten films′mechanical properties were discussed .Meanwhile , the effects of enzyme-catalyzed reactions on the hydrophobicity and soluble stability of the gluten films wereinvestigated .The tensile strength of the modified gluten films was improved by 16.8 %compared with that of the control films when the system conditions were as follows:20 U/g gluten of TGase , pH 7.0 of the solution , reaction at 40℃for 2 h.In addition , the soluble stability and hydropho-bicity of the modified gluten films were improved .【期刊名称】《生物学杂志》【年(卷),期】2016(033)002【总页数】5页(P44-48)【关键词】TGase;谷朊蛋白;蛋白膜性能【作者】孙红玉;崔莉;王平;王强;范雪荣;李帅【作者单位】江南大学生态纺织教育部重点实验室，江苏无锡214122;江南大学生态纺织教育部重点实验室，江苏无锡214122;江南大学生态纺织教育部重点实验室，江苏无锡214122;江南大学生态纺织教育部重点实验室，江苏无锡214122;江南大学生态纺织教育部重点实验室，江苏无锡214122;江南大学生态纺织教育部重点实验室，江苏无锡214122【正文语种】中文【中图分类】TS201.2Abstract A novel transglutaminase-catalyzed gluten reaction system was developed to prepare gluten films. T he enzyme concentration, pH value of the solution, temperature and reacti on time on the gluten films′ mechanical properties were discussed. Meanw hile, the effects of enzyme-catalyzed reactions on the hydrophobicity and soluble stability of the glute n films were investigated. The tensile strength of the modified gluten films was improved by 16.8 % compared with that of the control films when the system conditions were as follows: 20 U/g gluten of TGase, pH 7.0 of the s olution, reaction at 40℃ for 2 h. In addition, the soluble stability and hydro phobicity of the modified gluten films were improved.Keywords TGase; gluten; protein谷朊蛋白(Glu)来自于生产小麦淀粉加工时的副产品, 其来源广泛，且蛋白质含量较高，大概为80%。
DNA-蛋白质交联的研究进展
DNA-蛋白质交联的研究进展DNA-蛋白质交联是一种重要的生物化学过程，它在细胞内发挥着关键的作用。
DNA-蛋白质交联是指DNA分子和蛋白质之间的相互作用，它能够调控基因的表达、维持染色体结构、参与DNA修复和复制等多种生物学过程。
近年来，科学家们对DNA-蛋白质交联的研究取得了令人瞩目的进展，不仅揭示了其在细胞生物学中的重要作用，还为人类疾病的治疗和诊断提供了新的思路。
本文将从DNA-蛋白质交联的定义、机制、生物学功能和研究进展等方面进行介绍和探讨。
一、DNA-蛋白质交联的定义和机制DNA-蛋白质交联是指DNA分子与蛋白质之间通过共价或非共价键结合的现象。
在细胞内，DNA-蛋白质交联是通过蛋白质与DNA双螺旋结构上的特定序列、特定结构区域相互结合而形成的。
蛋白质在不同的生物学过程中与DNA结合的方式有所不同，主要包括非特异性结合和特异性结合两种机制。
非特异性结合是指蛋白质与DNA上的任何位点都可以相互结合，通常是通过电荷间相互作用、疏水作用等方式实现的。
这种结合方式在染色体的包装中起到了重要的作用，如组蛋白与DNA的结合就是通过非特异性结合实现的。
DNA-蛋白质交联的形成是通过蛋白质的结构域（如DNA结合结构域、螺旋转录因子结构域、锌指结构域等）与DNA上的特定序列或特定结构区域之间的相互作用实现的，这种相互作用对于调控基因的表达、维持染色体的结构和稳定性、参与DNA修复和复制等生物学过程具有重要的意义。
对于DNA-蛋白质交联的研究不仅有助于深入理解细胞生物学过程，还对人类疾病的治疗和诊断具有潜在的应用价值。
DNA-蛋白质交联在细胞生物学过程中发挥着多种重要的生物学功能，主要包括以下几个方面：1. 调控基因的表达DNA-蛋白质交联通过调控基因的转录、剪接和翻译等环节，参与调控基因的表达。
许多转录因子与DNA结合后能够激活或抑制某些基因的转录，从而对基因的表达进行调控。
2. 维持染色体的结构和稳定性DNA-蛋白质交联通过调控染色体的组装和结构，维持染色体的稳定性和整体结构。
玉米醇溶蛋白膜的改性制备及性能研究
玉米醇溶蛋白膜的改性制备及性能研究玉米醇溶蛋白(Zein)是玉米油和生物乙醇产业的主要副产物,内含大量的疏水性氨基酸,具有绝大多数蛋白质不具有的优良疏水性能。
近年来,关于Zein膜的研究主要集中在提高机械性能、隔氧阻水性、控缓释特性、亲疏水性、抗菌抗氧化性能等方面,但是对于制备具有优良性能Zein膜的制备方法、性能提升机理及应用方面的拓展仍有待进一步探索。
本文首先对蛋白质的物理性能-溶解度进行了研究,进而基于Zein膜制备方法、抗菌抗氧化剂及乳化剂的选择与改进,结合现代分析技术对Zein膜的形成机理、塑化剂和乳化剂对Zein膜的控缓释机理等进行了深入研究,以探索Zein膜的制备过程-微结构-性能关系。
本文的研究的主要内容包括:(1)蛋白质溶解度测定方法的研究。
基于蛋白质溶解的原理,结合超声分散(Ultrasonic Dispersion)、差速离心(Differential Centrifugation)和光谱测量技术(Spectral Measurement),提出了一种快速评估蛋白质溶解度的方法,简称UDDCS法。
该方法的实验结果表明,经差速离心后的蛋白质溶液浓度的标准方差与蛋白质的初始加入量符合修正指数关系,该指数方程最大曲率处对应的蛋白质初始浓度定义为蛋白质的溶解度。
利用文献中溶菌酶在不同浓度NaCl水溶液和Zein在不同浓度乙醇水溶液中的溶解度数据,对UDDCS法进行了检验。
结果表明,UDDCS法是一种快速、通用的测定蛋白质溶解度的方法。
(2)抗菌抗氧化Zein复合膜的制备及机理研究。
采用共混方法,以聚乙二醇400(polyethylene glycol,PEG 400)为塑化剂,制备了含有溶菌酶(Lysozyme,LY)和抗坏血酸(Ascorbic Acid,AA)的抗菌抗氧化Zein复合膜,并对Zein复合膜进行了物理-化学、控缓释及生物活性表征。
机械性能测定结果表明,PEG 400对Zein 膜塑化作用明显,且AA和PEG 400的复配对Zein膜可起到协同增塑效果。
蛋白交联
蛋白质交联方法及其应用蛋白质交联系指将小分子物质（如药物、半抗原等）或大分子物质(如酶、蛋白毒素等)以共价键的方式连接于蛋白质分子，以制备人工抗原、酶标抗体、载体释放药物、抗体导向药物和免疫毒素等。
随着放射免疫分析法、酶标免疫技术、载体药物学和导向物学的发展，蛋白质交联技术的方法和手段也不断改进和完善，并且在生物学和医学领域得到愈来愈广泛的应用。
蛋白质交联方法首先发展于人工抗原的制备研究。
自70年前Landsteiner第一次合成人工抗原以来，人们将许多没有抗原性的小分子物质(半抗原)如化学药物、神经递质和激素等与蛋白质或多糖等载体大分子共价结台；使其具备抗原性，以诱发动物产生特异性抗体，用于放射免疫分析等。
为了使放射免疫分析达到灵敏度高、特异性强的要求，前人近10常—3—(2(一)重氮化法?含芳香胺的化合物，可以与亚硝酸反应形成重氮盐，然后直接连接于蛋白质分子中酪氨酸残基上酚羟基的邻位，即得以偶氮键相联的结合物。
这种重氮盐也能与组氨酸残基上的咪唑环或色氨酸残基的吲哚环反应：氏碱：(四)混合酸酐法?半抗原或药物及其衍生物分子中的羧基可以在三级胺存在下与氯甲酸异丁酯反应，生成活泼中间体混合酸酐，然后与蛋白载体上的伯氨基反应，形成酰胺交联键：本反应过程简单，毋需制备和分离中间产物。
(五)碳二亚胺法?碳二亚胺是一类很强的脱水剂，能使羧基和氨基脱水形成酰胺键。
在反应时，一种分子中的羧基先与碳二亚胺反应生成一个加成中间产物，再与另一分子上的氨基反应形成酰胺键，实现两者的交联：除戊二醛外，碳二亚胺是常见的另一类交联剂，最早用于药物化学和有机化学领域；脂溶性的二环己基碳二亚胺至今仍被广泛用于多肽合成领域，但其反应必须在有机溶剂中进行，不适用于蛋白质交联。
水溶性的1—乙基—3—(3—二甲基氨基丙基)—碳二亚胺(EDC)等的出现，使这一缩合反应成功地用于蛋白质交联中。
本交联反应条件温和即使在冷却条件下，也能于中性pH中进行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于分子交联的蛋白膜性能改良技术的研究进展高贵贤，王稳航*（天津科技大学 食品生物技术教育部工程研究中心，天津 300457）摘 要：蛋白膜由于具有无毒害、可降解、绿色环保、可延长食品保质期、提供营养等优点，在可食膜研究领域具有重要地位。
如何改善其相对较弱的机械强度以及某些不足的阻隔性能，是研究者长期以来一直关注并将持续关注的问题。
本文首先阐述了蛋白膜的成膜机制、性能指标，接着重点对基于分子交联的蛋白膜性能改良技术，包括物理交联、化学交联、酶法交联以及物理能交联等进行综述，最后对蛋白膜交联的意义和发展趋势进行了展望。
关键词：可食膜；蛋白膜；分子交联；性能改良Recent Progress in Technologies for the Improvement of Protein-Based Film Performance Based onMolecular Cross-LinkingGAO Guixian, WANG Wenhang *(Engineering Research Center of Food Biotechnology, Ministry of Education, Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China)Abstract: Protein-based film has an important role in the field of edible film due to its characteristics of non-toxicity, biodegradability, green environmental protection, shelf life extension of foods, and nutrient supply. How to improve its relatively weak mechanical strength and insufficient barrier performance has always been and will be a problem of great concern for researchers. This article first reviews the formation mechanism and properties of protein-based film with emphasis on the existing technologies for the improvement of protein-based film properties based on molecular cross-linking including physical cross-linking, chemical cross-linking, enzymatic cross-linking and physical energy-induced cross-linking. Finally, the significance and development trend of cross-linking in protein-based film are also proposed.Key words: edible film; protein-based film; molecular cross-linking; performance improvement DOI:10.7506/spkx1002-6630-201709044中图分类号：TS206.4 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2017）09-0280-07引文格式：高贵贤, 王稳航. 基于分子交联的蛋白膜性能改良技术的研究进展[J]. 食品科学, 2017, 38(9): 280-286. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201709044. GAO Guixian, WANG Wenhang. Recent progress in technologies for the improvement of protein-based film performance based on molecular cross-linking[J]. Food Science, 2017, 38(9): 280-286. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201709044. 收稿日期：2016-04-25基金项目：国家高技术研究发展计划（863计划）项目（2013AA102204）；食品生物技术教育部工程研究中心（天津科技大学）应用转化项目（SPZX004）作者简介：高贵贤（1990—），男，硕士研究生，研究方向为动物源性食品加工与控制。
E-mail ：983557263@*通信作者：王稳航（1977—），男，副研究员，博士，研究方向为动物源性食品加工与控制，食品大分子结构、性质与功能。
E-mail ：wangwenhang@蛋白膜作为可食膜的重要一员，在可降解/可食包装中发挥着重要作用。
最初成功商业化的胶原蛋白肠衣就是一种代表性的蛋白膜。
20世纪20年代，德国那图林公司开发研制成第一例商业化胶原蛋白肠衣，该肠衣厚度均匀、强度高、原料成本低、氨基酸种类丰富、营养价值高，是一种安全、环保、健康的食用产品，并在美国、英国等发达国家得到广泛生产和使用[1]。
随后，更多的以蛋白质或其他大分子如多糖、脂质为基质的可食膜材料得到了充分的开发和利用。
近年来，随着石化产品造成的环境危害以及人们对食品安全的关注，可食膜重新又成为人们的研究热点。
蛋白膜因具有良好的可食性、生物可降解性、强透明性、较高阻气性等特点，且营养、外观、口感都较理想，被广泛应用于食品包装、医药、化妆品等行业。
蛋白膜的基质材料主要来自植物分离蛋白和动物分离蛋白，其中植物分离蛋白中的大豆分离蛋白（soy protein isolate，SPI）、玉米醇溶蛋白和小麦面筋蛋白，动物分离蛋白中的乳清蛋白、明胶蛋白和酪蛋白都具有较好的成膜特性[2]。
但是，与石化产品相比，用天然蛋白质制备的可食用膜在某些特性上存在一定的缺陷，如阻水性较差、环境湿度大时阻氧性变差、机械性能不足等，这些缺陷制约了蛋白质可食膜在食品工业中的应用。
以往关于蛋白膜的综述主要集中在研究成膜材料、制备工艺、与其他材料复合应用等方面[2-4]。
鉴于交联在蛋白膜性能改良中的重要作用，本文对近年来国内外对蛋白膜性能改良的方法手段，重点针对于蛋白分子的共价交联与弱键交联，包括物理交联、化学交联、酶法交联以及物理能交联等进行综述。
本文中仅涉及以蛋白质基质膜的改良，添加其他大分子如多糖、脂类与蛋白膜形成复合膜，以达到可食膜性能提升的内容，不在此综述内容之内。
1 成膜方法和成膜机制可食膜是指通过包裹、浸渍、涂布、喷洒等方法将具有一定黏度的以生物大分子为主要溶剂的溶液或胶质覆盖在食品表面或多组分食品内部界面上形成的一层保护膜。
根据不同的蛋白质类型和应用，成膜方法可以分为挤压成膜、浇铸成膜、喷雾或涂布成膜等[5]。
自然状态下，蛋白质依靠分子中氢键、离子键、二硫键和疏水性相互作用、偶极相互作用等维持其稳定结构。
在不同外界条件下，如热、碱、酸和盐处理等，蛋白质分子变性，三维空间结构展开，亚基解离，原来埋藏在分子内部的部分疏水基团、巯基和二硫键等暴露出来。
在脱除溶剂（一般为水）的过程中，干燥条件能改变蛋白质结构并影响最终所成膜的性能，从这个意义上说，温度是影响蛋白质变性的重要因素[6]。
蛋白质的构造和热稳定性依赖于氨基酸的组成，干燥过程中，当水分逐渐失去，蛋白构象发生改变，蛋白质的展开程度决定了蛋白链间相互作用的共价键（二硫键）或非共价键（疏水作用、离子键和氢键）的类型和比例。
蛋白变性后，链间反应变得更容易、更强烈，特别是二硫键的反应[7]。
这些链间反应使分子间相互作用不断加强，聚合形成致密的立体网络结构，最终可以得到具有一定阻隔性能和机械强度的蛋白膜。
蛋白质分子的适度变性是成膜的先决条件，形成立体网络结构的优劣将影响膜的性能。
因此，为了改善膜的性能，应当强化分子间的作用力，促使其形成更致密均匀的网络结构[8]。
2 性能评价2.1机械性能包装材料必须有足够的机械强度来保证食品在运输和贮藏过程中的完整性。
蛋白膜的机械性能主要通过抗拉强度（tensile strength，TS）、断裂延伸率（elongation at break，E）、穿刺强度（puncture strength，PS）等指标来衡量[3]。
TS是指膜材料在纯拉伸力作用下不致断裂时所能承受的最大拉力与受拉伸膜的横截面积的比值；E是指当进行断裂拉伸实验时，膜材料断裂时膜长度增加的百分率，该值用来衡量膜材料在未断裂前的延伸能力；PS是指用专用实验针刺穿膜材料时所需的力，它反映膜材料抵抗钝物穿透的能力[9]。
通常情况下，蛋白膜的特殊结构使得其机械特性比糖膜、脂膜要好，同时不同蛋白膜的机械性能也差距较大，在相同处理条件下，乳清分离蛋白（whey protein isolate，WPI）膜的机械性能普遍好于大豆分离蛋白膜与胶原蛋白膜[3]。
2.2阻隔性能2.2.1阻水性阻水性是衡量膜性能的一项重要指标，通常以蛋白膜的水溶性、水蒸气透过性（water vapor permeability，WVP）、疏水性等来衡量[10]。
水溶性主要指膜材料充分溶于水后与溶解前质量的百分比；WVP是指在规定的实验条件下，实验达到平衡时单位时间内，由试样两侧单位水蒸气压引起的，单位厚度的样品在单位面积上透过的水蒸气量，透过方向垂直于膜材料表面[10]；疏水性用水滴与膜的接触角表示，接触角越大说明膜的疏水性越大。
一般情况下，蛋白膜具有高度亲水性，在高相对湿度条件下会吸收大量的水，导致膜的机械性能减弱，WVP增加。
2.2.2阻气性阻气性是衡量膜性能的另一个重要指标。
通常用压差法[11]进行气体透过率测试，来检测膜材料对常见的无机气体的阻隔性能。
蛋白膜对O2的阻隔性高，有利于防止食品的氧化变质；对N2和CO2的阻隔性高则有利于食品的充气包装。
蛋白膜的阻气性通常好于多糖基质膜，同时不同蛋白膜的阻气性差别较大，大豆分离蛋白膜阻隔性较好，尤其阻氧性比玉米蛋白膜和面筋蛋白膜高很多。
3 分子交联蛋白膜的性能与其分子结构紧密相关，蛋白质的结晶度、表面电荷、等电点，分子内的氨基酸组成、分子大小和三维结构，共价键（巯基（—SH）和二硫键（S—S））和非共价键（离子键、范德华力和氢键）以及非极性基团间的疏水作用都能影响所成膜的特性[12]。