差示掃描量熱儀測(cè)試蛋白質(zhì)的應(yīng)用案例

一、前言

在研究角蛋白樣品的微纖維-基質(zhì)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)改變時(shí)，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(duì)應(yīng)于角蛋白分子鏈的運(yùn)動(dòng)、微纖維的熔融、或蛋白質(zhì)的變性等現(xiàn)象。

通過對(duì)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(duì)角蛋白復(fù)合物的熱性質(zhì)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。例如，熱處理可能會(huì)導(dǎo)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(huì)改變角蛋白的結(jié)晶度，影響其熱行為。

二、實(shí)驗(yàn)步驟

1、材料準(zhǔn)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(duì)濕度50%的小室中平衡48小時(shí)，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(cè)量?jī)x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(shí)驗(yàn)操作

先將5-7mg頭發(fā)樣品置于氮?dú)獗Ｗo(hù)的鋁坩堝里 (氮?dú)獾耐蕿?0ml/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(gè)頭發(fā)樣品進(jìn)行三次平行實(shí)驗(yàn)，并計(jì)算其平均吸收峰峰值溫度和平均吸收峰面積。

三、結(jié)果和討論

1、數(shù)據(jù)分析

圖1

圖1為一個(gè)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(zhuǎn)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(jì)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(duì)頭發(fā)的影響

我們對(duì)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(jìn)行了考察，研究了掃描曲線的螺旋吸收峰，結(jié)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(duì)頭發(fā)有很大的影響，因?yàn)樵绞墙咏l(fā)梢的部位與環(huán)境接觸的時(shí)間越長(zhǎng)。

3、漂白作用和松弛處理對(duì)頭發(fā)的影響

圖2

圖2揭示出漂白時(shí)間對(duì)于未處理頭發(fā)的Td和RHC的影響隨著漂白時(shí)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(jié)果顯示漂白處理對(duì)頭發(fā)的嚴(yán)重?fù)p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(shí)間的增加Td增大，這是由于Td的大小取決于基質(zhì)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(zhuǎn)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(chǎn)物)的含量會(huì)隨著漂白時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。于是Td的增大反應(yīng)了磺基丙氨酸數(shù)量的增多和進(jìn)一步增強(qiáng)的離子作用，我們也觀察到對(duì)于美國黑人頭發(fā)隨著松弛處理的時(shí)間增加Td 增加、△Hd減少。

4、螺旋峰的恢復(fù)一頭發(fā)重建

用不同蛋白衍生物對(duì)頭發(fā)在漂白之前和之后處理，結(jié)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(jìn)入頭發(fā)。這種交換作用會(huì)使頭發(fā)中螺旋的數(shù)量和結(jié)構(gòu)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(chǎn)品比洗去型產(chǎn)品對(duì)吸收峰的恢復(fù)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?yàn)槌叽巛^大而無法進(jìn)入頭發(fā)。如前所述，漂白過的頭發(fā)樣品受損嚴(yán)重且表面多孔，這種多孔性使聚合物可以進(jìn)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(duì)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(shí)驗(yàn)圖譜

圖三：是我司對(duì)于人體頭發(fā)組織的測(cè)試結(jié)果以及分析的測(cè)試圖譜

審核編輯 黃宇