蠶絲天然絲膠蛋白的紫外吸收能力研究

陳復生，葉崇軍，魏兆軍

1安徽省農業(yè)科學院蠶桑研究所，合肥230061;2合肥工業(yè)大學生物與食品學院，合肥230009

隨著工業(yè)的發(fā)展，臭氧層遭到不斷破壞，減弱了大氣臭氧層的過濾效果，使日光紫外線的輻射強度增加［1］。紫外線是一種電磁波，波長小于可見光，地球表面的紫外線大部分來自太陽輻射，可穿透云層、玻璃進入室內及車內，也能夠射入人及動物皮膚的真皮層。紫外線是一種傷害性光線，經由皮膚的吸收，會傷害組成染色體基因訊息傳遞的DNA，當DNA遭受破壞、細胞會因而死亡或是發(fā)展成不能控制的癌細胞，這就是瘤形成的初期。紫外線已被確定與許多疾病的產生有關;例如:皺紋、曬傷、白內障、皮膚癌、視覺損害與免疫系統(tǒng)的傷害。每一個人對紫外線的容忍度不同，視日照累積量到某一極限，就會造成傷害。皮膚光生物學和光皮膚病學研究表明，太陽輻射，尤其是紫外線對人類的健康構成了較大程度的危害，它可導致皮膚曬紅、曬黑、色素沉著、角質增長、光老化，甚至引起皮膚癌及機體的免疫抑制，是造成曬紅和曬傷，也是皮膚老化和出現(xiàn)皺紋的主因。防曬已成為防止太陽輻射對人體健康影響的最有效的措施之一［2］。

防曬化妝品是人為的對紫外線的主動防御，廣受歡迎。絲膠蛋白質中的酪氨酸(Tyr)、色氨酸(Trp)、苯丙氨酸(Phe)等能有效吸收遠紫外線(UVA)，絲膠是一種寶貴的天然化妝品配料［3］。日本已研發(fā)出以絲膠為主要添加劑的化妝品，并在市場上問世［4］。我國國內也有一些化妝品廠家正在從事絲膠化妝品的研發(fā)和生產。

目前絲膠蛋白獲得主要來自普通蠶繭繅絲廢液中的絲膠蛋白質回收。絲膠蛋白質的回收雖然可以廢物利用，但回收的工序繁瑣、成本高，且回收的純度低、質量差，直接應用在與人體相關的化妝產品上存在安全隱患。利用選育的絲膠品種生產純天然的絲膠蛋白質用于人體相關的化妝、保健、醫(yī)藥等產品，不僅保證無殘留，盡可放心的使用的同時，還可以降低研發(fā)生產的成本。當然保證其有效的功能特性是非常重要的。本文比較了全天然的絲膠品種“綠S”、“白S”和現(xiàn)行生產品種“菁松×皓月”的絲膠蛋白含量及紫外吸收能力，旨在確認家蠶天然絲膠品種在化妝品行業(yè)廣泛應用的優(yōu)越利用價值。

1 材料與方法

1．1 試驗材料

全天然絲膠繭“綠 S”、“白 S”、家蠶現(xiàn)行品種“菁松×皓月”為本實驗室保存，在常規(guī)環(huán)境條件下桑葉飼養(yǎng)，方格簇上蔟。上蔟10 d后，剝去繭衣，削開蠶繭，取蠶繭殼作實驗材料。

1．2 實驗設備

RE-52型旋轉蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠);FE-20型PH計［梅特勒托利多儀器(上海)有限公司］;LGJ-12型冷凍真空干燥儀(北京松源華興科技發(fā)展有限公司);UV-1201型紫外分光光度計［北京北分瑞利分析儀器(集團)公司］。

1．3 絲膠蛋白的提取

絲膠蛋白的提取方法參照葉崇軍等［5］所述方法。凱式定氮法是目前測定食品中蛋白質含量最準確的方法之一，被國際國內作為法定的標準檢驗方法。該方法測定蛋白質分為樣品消化、蒸餾、吸收和滴定四個部分。具體操作步驟參見孫建平等所述方法進行［6］。

1．4 絲膠蛋白紫外吸收能力

稱取1．00 g不同品種繭殼的絲膠蛋白粉置于50 mL離心管內，加蒸餾水制成不同濃度的(0.005%、0．5%、1%)絲膠蛋白溶液，用磁力攪拌器室溫下低速攪拌1 h，使蛋白質溶液分散均勻。置于不同波段(190 nm ～500 nm)的紫外分光光度計中計算絲膠蛋白紫外吸收能力。

2 結果與分析

2．1 絲膠蛋白質提取

由表1可知，不同的品種繭絲所制備的絲膠蛋白粉含量有著很大的差異，其中現(xiàn)行家蠶品種“菁松×皓月”的絲膠蛋白質含量僅為25．03%。而“綠S”和“白S”的絲膠蛋白質含量分別達到91．27%和92．25%，都在90%以上，與日本的絲膠品種“絲膠星”相仿。這充分說明了經選育得到的絲膠繭品種“綠S”和“白S”的絲膠蛋白含量理想，達到選育目標。

表1 不同繭絲絲膠蛋白質的含量Table 1 Protein contentrations of different silk sericin

2．2 紫外吸收能力

由圖1可知，所有絲膠蛋白的紫外吸收在190 nm～252 nm內的波段都有較高的吸收值，在220 nm處出現(xiàn)第一個吸收峰，且峰值較大，說明對紫外線的吸收能力較強，且“綠S”對紫外線的吸收能力較“菁松×皓月”要強。220 nm ～252 nm之間，絲膠蛋白的紫外吸收能力迅速下降，且絲膠蛋白濃度越低，下滑越明顯。同一濃度、不同來源的絲膠蛋白在270 nm～500 nm處紫外線的吸收能力隨濃度升高而有所增加。在270 nm ～500 nm之間，隨著波長的增加，所有絲膠蛋白對紫外線的吸收能力逐漸下降，并趨于平緩。值得注意的是三個品種的絲膠蛋白質對所測波段的紫外線吸收能力由高到低依次是“綠S”、“白 S”和“菁松×皓月”。

3 討論

不同來源的絲膠蛋白質均具有較強的紫外吸收能力，特別是在化妝品中添加的0．5%的低濃度絲膠蛋白質對紫外線的吸收能力更強。有報道稱綠色蠶繭中含有大量的具有較強的紫外吸收能力的黃酮素，此黃酮素可以和絲膠蛋白質結合，從而使綠色絲膠蛋白質對紫外線的吸收能力較其他顏色的絲膠蛋白質更強［7］。這與本研究中“綠S”較“白S”和“菁松×皓月”具有較強的紫外吸收能力的結果一致。從“白S”和“菁松×皓月”的紫外吸收能力來看，無論是來自普通蠶繭或是絲膠品種的絲膠蛋白質對紫外吸收能力基本一致，表明絲膠的紫外吸收能力大小與絲膠蠶繭的顏色相關，而與絲膠蛋白質的來源無關［8］。

紫外吸收特性是天然絲膠蛋白質具有的諸多適合于化妝、保健、醫(yī)藥等利用的功能特性之一。絲膠中的酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸等能有效吸收紫外線。此外，絲膠還具有顯著的抗氧化功能［9］，能抵御日光、微波、化學物質、大氣污染物對肌膚的侵蝕，能很好地抑制活性氧的發(fā)生，防止皮膚起皺老化，比具有抗氧化功能的維生素C的效果還好［3］。本研究全天然絲膠繭品種“綠S”不僅對中長波紫外線的吸收能力強，而且其抗氧化能力也較突出［10］，在化妝品添加劑領域有著寶貴的利用價值。

圖1 不同絲膠蛋白質的紫外掃描圖譜Fig.1 Characteristic UV absorption spectra of different sericin protein

1 Molina NJ，Rowland FS．Stratospheric sink for chlorofluoromethanes:chlorine atom-catalysed destruction of ozone．Nature，1974，249:810．

2 Yao XY(姚孝元)．Category and UV absorption spectrum of UV filters in sun screen cosmetics in China．Chin J Health Labor Tech(中國衛(wèi)生檢驗雜志)，2005，15:236-241．

3 Chen H(陳華)，Zhu LX(朱良均)，Min SJ(閔思佳)，etal．Structure，performance and utilization of sericin Silkworm．J Func Polymers(功能高分子學報)，2001，14:344-348．

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