蠶絲天然絲膠蛋白的紫外吸收能力研究

陳復(fù)生，葉崇軍，魏兆軍

1安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶桑研究所，合肥230061;2合肥工業(yè)大學(xué)生物與食品學(xué)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(qiáng)度增加［1］。紫外線是一種電磁波，波長(zhǎng)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(jìn)入室內(nèi)及車內(nèi)，也能夠射入人及動(dòng)物皮膚的真皮層。紫外線是一種傷害性光線，經(jīng)由皮膚的吸收，會(huì)傷害組成染色體基因訊息傳遞的DNA，當(dāng)DNA遭受破壞、細(xì)胞會(huì)因而死亡或是發(fā)展成不能控制的癌細(xì)胞，這就是瘤形成的初期。紫外線已被確定與許多疾病的產(chǎn)生有關(guān);例如:皺紋、曬傷、白內(nèi)障、皮膚癌、視覺損害與免疫系統(tǒng)的傷害。每一個(gè)人對(duì)紫外線的容忍度不同，視日照累積量到某一極限，就會(huì)造成傷害。皮膚光生物學(xué)和光皮膚病學(xué)研究表明，太陽輻射，尤其是紫外線對(duì)人類的健康構(gòu)成了較大程度的危害，它可導(dǎo)致皮膚曬紅、曬黑、色素沉著、角質(zhì)增長(zhǎng)、光老化，甚至引起皮膚癌及機(jī)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(duì)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(duì)紫外線的主動(dòng)防御，廣受歡迎。絲膠蛋白質(zhì)中的酪氨酸(Tyr)、色氨酸(Trp)、苯丙氨酸(Phe)等能有效吸收遠(yuǎn)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(chǎng)上問世［4］。我國國內(nèi)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(chǎn)。

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(zhì)回收。絲膠蛋白質(zhì)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(zhì)量差，直接應(yīng)用在與人體相關(guān)的化妝產(chǎn)品上存在安全隱患。利用選育的絲膠品種生產(chǎn)純天然的絲膠蛋白質(zhì)用于人體相關(guān)的化妝、保健、醫(yī)藥等產(chǎn)品，不僅保證無殘留，盡可放心的使用的同時(shí)，還可以降低研發(fā)生產(chǎn)的成本。當(dāng)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(chǎn)品種“菁松×皓月”的絲膠蛋白含量及紫外吸收能力，旨在確認(rèn)家蠶天然絲膠品種在化妝品行業(yè)廣泛應(yīng)用的優(yōu)越利用價(jià)值。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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?nèi)ダO衣，削開蠶繭，取蠶繭殼作實(shí)驗(yàn)材料。

1．2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

RE-52型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠);FE-20型PH計(jì)［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(jì)［北京北分瑞利分析儀器(集團(tuán))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(cè)定食品中蛋白質(zhì)含量最準(zhǔn)確的方法之一，被國際國內(nèi)作為法定的標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法。該方法測(cè)定蛋白質(zhì)分為樣品消化、蒸餾、吸收和滴定四個(gè)部分。具體操作步驟參見孫建平等所述方法進(jìn)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(nèi)，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(zhì)溶液分散均勻。置于不同波段(190 nm ～500 nm)的紫外分光光度計(jì)中計(jì)算絲膠蛋白紫外吸收能力。

2 結(jié)果與分析

2．1 絲膠蛋白質(zhì)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(zhì)含量?jī)H為25．03%。而“綠S”和“白S”的絲膠蛋白質(zhì)含量分別達(dá)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(jīng)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(dá)到選育目標(biāo)。

表1 不同繭絲絲膠蛋白質(zhì)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(nèi)的波段都有較高的吸收值，在220 nm處出現(xiàn)第一個(gè)吸收峰，且峰值較大，說明對(duì)紫外線的吸收能力較強(qiáng)，且“綠S”對(duì)紫外線的吸收能力較“菁松×皓月”要強(qiáng)。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(zhǎng)的增加，所有絲膠蛋白對(duì)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(gè)品種的絲膠蛋白質(zhì)對(duì)所測(cè)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(zhì)均具有較強(qiáng)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(zhì)對(duì)紫外線的吸收能力更強(qiáng)。有報(bào)道稱綠色蠶繭中含有大量的具有較強(qiáng)的紫外吸收能力的黃酮素，此黃酮素可以和絲膠蛋白質(zhì)結(jié)合，從而使綠色絲膠蛋白質(zhì)對(duì)紫外線的吸收能力較其他顏色的絲膠蛋白質(zhì)更強(qiáng)［7］。這與本研究中“綠S”較“白S”和“菁松×皓月”具有較強(qiáng)的紫外吸收能力的結(jié)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(zhì)對(duì)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(guān)，而與絲膠蛋白質(zhì)的來源無關(guān)［8］。

紫外吸收特性是天然絲膠蛋白質(zhì)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(xué)物質(zhì)、大氣污染物對(duì)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(duì)中長(zhǎng)波紫外線的吸收能力強(qiáng)，而且其抗氧化能力也較突出［10］，在化妝品添加劑領(lǐng)域有著寶貴的利用價(jià)值。

圖1 不同絲膠蛋白質(zhì)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(yàn)雜志)，2005，15:236-241．

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4 Sheng JY(盛家鏞)，Lin H(林紅)，Wang L(王磊)，et al．Study on themicrostructure and physical and chemical properties of soluble sericin．Silk(絲繃)，2000，6:6-9．

5 Ye CJ(葉崇軍)，Sheng YQ(盛玉奇)，Wei ZJ(魏兆軍)，etal．Analysis of the sericin protein content and amino acid component of the natural sericin silkworm strain．Food Sci Tech(食品科技)，2010，35:146-149．

6 Sun JP(孫建平)，Hou CY(侯彩云)．Comparison and analysis on determiningmethods towards protein in rice．Food Sci Tech(食品科技)，2005，6:123-125．

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10 Chen FS(陳復(fù)生)，Xu FM(徐鳳梅)，Chen YP(陳遠(yuǎn)平)，et al．Natural sericin silkworm:a new functional cosmetics raw material．China Cos(中國化妝品)，2009，276:24-29．