差示掃描量熱儀測試蛋白質的應用案例

一、前言

在研究角蛋白樣品的微纖維-基質復合物的結構改變時，DSC可以用來分析熱處理前后角蛋白的熱穩(wěn)定性變化、相變行為、以及可能發(fā)生的熔融或分解過程。例如通過DSC曲線可以觀察到角蛋白在加熱過程中可能出現(xiàn)的吸熱或放熱峰，這些峰對應于角蛋白分子鏈的運動、微纖維的熔融、或蛋白質的變性等現(xiàn)象。

通過對比受延展和熱處理前后的DSC曲線，研究人員可以了解這些處理對角蛋白復合物的熱性質和結構穩(wěn)定性的影響。例如，熱處理可能會導致角蛋白分子間交聯(lián)的增加，從而提高材料的熱穩(wěn)定性，而延展可能會改變角蛋白的結晶度，影響其熱行為。

二、實驗步驟

1、材料準備

未受過任何處理的褐色頭發(fā)，未處理頭發(fā)和漂白過的黃色頭發(fā)樣本。

2、樣品制備

將頭發(fā)清潔后處理成多份小段，大概5-7mg。

3、含水量

頭發(fā)樣品被置于23攝氏度相對濕度50%的小室中平衡48小時，平衡后，漂白過的頭發(fā)和未受過任何處理的褐色頭發(fā)的含水量分別為11.48%和10.15%。

4、測量儀器

儀器名稱：DZ-DSC300C差示掃描量熱儀

儀器品牌：南京大展儀器

5、實驗操作

先將5-7mg頭發(fā)樣品置于氮氣保護的鋁坩堝里 (氮氣的通率為50ml/min)樣品被加熱至70攝氏度并在該溫度下保溫30分鐘用于去除水分，然后降溫至25攝氏度再以10C/min的速率升溫至270攝氏度記下吸收曲線每個頭發(fā)樣品進行三次平行實驗，并計算其平均吸收峰峰值溫度和平均吸收峰面積。

三、結果和討論

1、數(shù)據(jù)分析

圖1

圖1為一個未受任何處理的頭發(fā)樣品的典型的DSC曲線，峰值溫度被定義為IFs中a-螺旋的變性溫度(Td)變性包括相轉變和蛋白的降解。峰的面積表示變性 △Hd，它是a 螺旋變性所需的能量并被表示為每克干發(fā)所吸收的熱量 (J/g)△Hd 用于計算RHC，RHC=100x(△Hd/△Hd0) %，其中△Hd0為未受過任何處理頭發(fā)的平均變性熔融。

2、天氣環(huán)境對頭發(fā)的影響

我們對一根18cm的未受過任何處理的褐色頭發(fā)樣品的不同部位進行了考察，研究了掃描曲線的螺旋吸收峰，結果見表一。

表一

可以看出從發(fā)梢到發(fā)根 △Hd 是下降的而 Td 是不斷上升的。發(fā)梢的 RHC 值是發(fā)根的85.6%.很明顯天氣環(huán)境對頭發(fā)有很大的影響，因為越是接近發(fā)梢的部位與環(huán)境接觸的時間越長。

3、漂白作用和松弛處理對頭發(fā)的影響

圖2

圖2揭示出漂白時間對于未處理頭發(fā)的Td和RHC的影響隨著漂白時間的增加RHC值減小。未處理頭發(fā)和漂白頭發(fā)的 △Hd 分別是3.85 J/g和1.07 /g處理后，漂白頭發(fā)的RHC要比未處理頭發(fā)的RHC降低了 72.8%。這一結果顯示漂白處理對頭發(fā)的嚴重損害。通過掃描電鏡(SEM)觀察發(fā)現(xiàn)漂白過的頭發(fā)表面有許多可見的小洞和毛表皮的破損。隨著漂白時間的增加Td增大，這是由于Td的大小取決于基質的交聯(lián)密度，交聯(lián)密度越大，黏度就越高，IFs 中螺旋/盤繞轉變的阻力也就越大我們知道磺基丙氨酸(胱氨酸在漂白過程中的氧化產物)的含量會隨著漂白時間的延長而增加。于是Td的增大反應了磺基丙氨酸數(shù)量的增多和進一步增強的離子作用，我們也觀察到對于美國黑人頭發(fā)隨著松弛處理的時間增加Td 增加、△Hd減少。

4、螺旋峰的恢復一頭發(fā)重建

用不同蛋白衍生物對頭發(fā)在漂白之前和之后處理，結果見表二。

表二

頭發(fā)樣品用水解小麥蛋白胱氨酸聚硅氧烷、水解小麥蛋白和整丙基聚硅氧烷混合物處理后，其 RHC分別增加了: 77.5%，72.0% 和88.8%。用蛋白處理后Td 顯著減少。過去有研究顯示水解小麥蛋白和胱氨酸聚硅氧烷都能夠由于與頭發(fā)上的胱氨酸殘基交換二硫鍵而進入頭發(fā)。這種交換作用會使頭發(fā)中螺旋的數(shù)量和結構發(fā)生改變，其表征為 △Hd 的增加和Td的減少。我們發(fā)現(xiàn)駐留產品比洗去型產品對吸收峰的恢復效果要好。一般而言，水解小麥蛋白和丙基聚硅氧烷混合物這樣的高分子量蛋白衍生物因為尺寸較大而無法進入頭發(fā)。如前所述，漂白過的頭發(fā)樣品受損嚴重且表面多孔，這種多孔性使聚合物可以進入頭發(fā)和頭發(fā)發(fā)生作用。也許正是這種滲透作用可以解釋聚合物處理的漂過頭發(fā)aHd的顯著增加對松馳處理的頭發(fā)使用蛋白衍生物后我們也發(fā)現(xiàn) △Hd的增加和Td的降低。

四、實驗圖譜

圖三：是我司對于人體頭發(fā)組織的測試結果以及分析的測試圖譜

審核編輯 黃宇