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1、不同物理化学条件下酪蛋白胶束结构的光散射研究动态光散射分析不同物化条件下酪蛋白的聚集行为及其胶束尺寸《分析化学》>2007年6月7卷6期>研究报告>动态光散射分析不同物化条件下酪蛋白的聚集行为及其胶束尺寸首席医学网 2007年07月08日18:35:35Sunday 作者：章宇斌齐崴苏荣欣袁素霞靳凤民何志敏 作者单位：天津大学化工学院化学工程研究所,天津300072【摘要】 采用动态光散射技术考察了酪蛋白胶束在各种物化条件（温度、浓度、pH、离子强度、乙醇）下的聚集行为，并测定了胶束尺寸。结果表明：热处理导致酪蛋白胶束
2、发生离解，平均流体力学半径(Rh)值不断减小，且当蛋白浓度较低时热离解过程为可逆，而浓度较高时则为不可逆；酪蛋白胶束的Rh值随蛋白浓度及离子强度的增加均呈现先减小后逐渐增大的趋势，并分别在2g/L和01mol/L时达到最小值；而Rh值随pH值的增加则先增大再逐渐减小，并在pH7.0时达到最大值；添加乙醇使酪蛋白胶束不断聚集，Rh值逐渐增加，溶液散射光强(Iθ)呈指数增长。【关键词】 酪蛋白 胶束 流体力学半径 动态光散射 1 引言 酪蛋白是乳品中最为重要的成分，主要由4种磷酸化单体（αS1酪蛋白、αS2酪蛋白、β酪蛋白、κ
3、酪蛋白）以聚集体形式组成胶束状结构。由于酪蛋白的结构极其复杂，使其具有许多独特的物化性质和生物学功能。例如，酪蛋白胶束可结合并输运Ca,Fe等许多矿物质元素，以供新生儿骨骼和牙齿生长。目前，许多学者对酪蛋白的胶束组成、物化性质、生物学功能甚至酶解产物的分布特性[1,2]进行了多方面研究，但有关酪蛋白的精确结构至今尚无定论，其主要原因是胶束的聚集/解聚行为对整体构象影响强烈，且该过程十分复杂，涉及维持胶束稳定的众多作用力，如：疏水相互作用可促进聚集，静电相互作用却限制聚集[3]；而这些作用力又取决于大量的物理化学条件，如：温度、压力、浓度
4、、离子强度、pH值以及变性剂(如乙醇)等。因此，考察相关因素对酪蛋白胶束复杂聚集行为的影响规律对于剖析其结构,继而分析特有的生理功能,如:胶束中所含钙、磷等营养元素的增减,均有重要意义。动态光散射作为研究高聚物分子结构的一种重要手段，可直接测定大分子在溶液中的扩散系数、粒径尺寸及分布等特性参数，且具有对样品无干扰、信息量大、操作简单、分析速度快等优点，已在蛋白质结构表征[4]、聚集过程解析[5]及相互作用分析[6,7]中发挥了重要作用。本实验将利用动态光散射法测定不同物化条件下酪蛋白胶束的流体力学半径，并着重分析其聚集行为，为更好地研究
5、酪蛋白提供结构信息。 2 原理 动态光散射技术根据光子相关原理，检测因布朗运动而产生的散射光强的涨落，从而得到散射质点动态行为的信息。通过实验可得到散射光强(I)的自相关函数g2(τ,q):g2(τ,q)≡＜I(τ,q)I(0,q)＞/＜I(0,q)＞(1)式中：τ为弛豫时间,q=4πn λ0sin(θ/2)，为散射矢量；n,λ0和θ分别为溶剂的折光指数、激光在真空中的波长以及散射角度。运用Cumulant分析法[8]得到：Γ＝１ ２limτ→０d(ln［g2(τ,q)－１］)／dτ(2)式中Γ为反映散射光频移程度的线宽
6、，由线宽可得到平移扩散系数D[9]：Ｄ＝Γ/q2(3)依据StokesEinstein公式，即可得到溶液中高分子的流体力学半径Rh：Ｒh=kBT／（6πη０Ｄ）（４）式中，kB为玻尔兹曼常数，T为绝对温度，η0为溶剂粘度，D为平移扩散系数。 3 实验部分 3.1 仪器与试剂BI200SM型多角激光光散射仪；BI9000AT型激光相关器和信号处理仪；MGLⅢ型激光发生器（检测波长为532nm）。以上仪器均为Brookhaven公司产品；045μm过滤膜（Pall公司）；超纯水仪：电导率>18.2ＭΩcm（ELGA公司）。牛乳
7、酪蛋白(工业级,Sigma公司）；十氢化萘(高纯试剂,Fluka公司）；Na2HPO4、NaH2PO4、无水乙醇等均为分析纯。 3.２ 实验方法采取多因素实验设计，利用动态光散射法测定各种物化条件下酪蛋白胶束的平均流体力学半径(Rh)。散射角度设置为90°。因酪蛋白胶束Rh值的分散度PI值为015～04（表1），故依据文献[10]可采用Cumulant（累积法）解析动态光散射数据，每点数据为４次实验的平均值。 4 结果与讨论 本实验考察了pH值、温度、酪蛋白浓度等因素对酪蛋白胶束Rh值的影响，并结合仪器适宜操作条件及乳品
8、加工工艺，选取各因素的参数范围，所得实验结果即不同条件下酪蛋白胶束的流体力学半径Rh值（图1～图5）及其分散度PI值（表1），在实际体系中具有明确物理意义。 表1 不同条件（温度、浓度、pH、离子强度、乙
