三种不同品种的蚕茧丝胶抗氧化活性的研究

李 彪，李晓慧，邵 辉*

(中科国思生物科技研究(广州)有限公司，广东 广州 511453)

蚕丝是人类最早利用的天然蛋白质之一，享有“纤维皇后”的美誉[1]。目前，我国是世界上家蚕蚕丝及柞蚕丝产量最大的国家，家蚕生丝产量约占世界一半[2]。蚕丝蛋白质含量高达98%，主要由丝素蛋白和丝胶蛋白两部分组成，其中丝素蛋白占70%～80%，丝胶蛋白占20%～30%。丝胶中含有人体所必需的氨基酸，其含量高达 17% 以上，而在组成丝胶的 18 种氨基酸中有 8种是人体必需的氨基酸[3]。

有关研究表明，分子量大的丝胶肽可用于合成纤维、皮革等材料的表面改性，有效防止了化学材料对皮肤的直接伤害，可以广泛用于床上用品、贴身衣物、人造皮革类护垫等商品；同样，丝胶还可以与其他高分子材料混合制成功能性、可降解性的高分子材料，如人造骨钉[4-5]、人造皮肤[6-7]、疫苗保护载体[8]等；小分子量的丝胶水解物可以用于护肤品的制作[9]，比如免洗面膜、洁面乳、润肤霜、沐浴露等，还可以用作功能性的食品、饮料[10]等方面。

但是在缫丝厂、丝织厂、丝绸炼染厂等进行缫丝、炼染等加工过程中需要不同程度的脱胶处理；在丝绵厂、绢纺厂等机构，必须完全或部分脱去丝胶才可以进行后续的加工处理，而丝胶水则作为废水、污水排放出去，则造成了大量的资源浪费及环境污染，因此有效回收和综合利用各种丝胶肽及其水解物具有重要的研究和开发价值。本文重点讨论了三种不同品种的丝胶蛋白抗氧化活性，为丝胶在护肤品、保健食品等领域的利用奠定一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 实验原料、试剂和仪器

三种家蚕品种：黄茧、绿茧、白茧

主要试剂：1,1-二苯基-2-苦肼基(DPPH自由基)、VC(分析纯≥99.7%)、VE上海如吉生物科技发展有限公司；无水乙醇 上海阿拉丁生化科技股份有限公司；

主要仪器：紫外可见光光度计(UV2800S) 上海舜宇恒平科学仪器有限公司，高压蒸汽灭菌器 上海博迅实业有限公司医疗设备厂，电热恒温鼓风干燥箱 上海精宏实验设备有限公司，电子精密天平PL203 梅特勒-托利多仪器有限公司，HH系列数显恒温水浴锅 江苏科析仪器有限公司

1.2 实验方法

1.2.1 高温高压脱胶法制备蚕丝胶原液

将蚕丝洗净，去除杂质，置于110℃～120℃高压蒸汽灭菌器中蒸煮2小时，取出脱胶后的生丝用热水反复冲洗，合并冲洗液和脱胶液，使用多层纱布网过滤，除去杂质与不溶物，将滤液置于零下40℃中冷冻，取出后置于常温下解冻，收集丝胶絮状物，然后微波干燥，打粉，即得到水溶性的丝胶蛋白粉末。

1.2.2 丝胶蛋白的抗氧化测定方法

丝胶蛋白的抗氧化效果可以通过对DPPH自由基(1,1-二苯基-2-苦肼基)清除作用来指示，清除率越高，则表示该丝胶蛋白的抗氧化活性越高，清除率可以按照下列公式计算[11]：

其中A0、A1、A2是以无水乙醇做空白对照，在波长517 nm处测定的吸光度，每一组吸光度值平行测3次，取平均值。

式中：A0为X ml 0.0256g/L DPPH自由基溶液+X ml去离子水

A1为X ml 0.0256g/L DPPH自由基溶液+X ml丝胶溶液(反应30min)

A2为Xml无水乙醇+X ml丝胶溶液(反应30 min)

1.2.3 丝胶蛋白清除DPPH自由基的测定方法

准确称取DPPH自由基试剂0.0256 g，用无水乙醇为溶剂配制质量浓度为0.256g/L的DPPH自由基储备液，置于冰箱中冷藏备用，使用前用无水乙醇稀释成0.0256 g/L。

在试管中分别吸入1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0 mL和10.0 mL用无水乙醇稀释10倍的DPPH自由基标准溶液，不足10 mL的用无水乙醇补齐。以无水乙醇为空白对照，在517 nm波长处测定各溶液的吸光度，得到DPPH自由基溶液吸光度与质量浓度关系曲线的回归方程：y=0.067x-0.0031(R2=0.9998)。DPPH自由基溶液的质量浓度与吸光度之间呈现较好的线性关系，说明DPPH自由基溶液的吸光度在一定范围内可以表示溶液中DPPH自由基质量浓度的大小[11]。

三种丝胶蛋白分别配制成不同浓度待测液，吸取4毫升待测液，加入4毫升DPPH自由基溶液，混匀后反应30分钟，测定517 nm处吸光值，以无水乙醇为对照。

为了能更好的说明三种丝胶清除DPPH自由基的效果，本实验中采用抗氧化能力较强的维生素C与维生素E作为对照，更好的评价这三种丝胶蛋白的抗氧化能力。

2 结果分析

2.1 维生素C与维生素E对DPPH自由基的清除率

如图1所示，分别为VC与VE对DPPH自由基的清除率。

图1 VC与VE的DPPH自由基清除率的关系曲线Fig.1 DPPH free radical scavenging rates of VC and VE

由图1可知，购买来的VC与VE标准品都能够有效地清除DPPH自由基，且随着两者浓度的升高，清除率也逐渐增大，但当VC和VE的浓度达到一定值之后，该清除率就趋于稳定，几乎不再增加。同时可以发现VC浓度在小于50 mg/L时，VE浓度在小于60 mg/L时，两种抗氧化剂对DPPH自由基的清除率之间呈现近似线性关系，并通过该线性方程可以计算出VC和VE的IC50值，其值如表1所示。

2.2 三种蚕茧丝胶对DPPH自由基的清除率

如图2所示，分别为黄茧、绿茧、白茧三种茧丝胶对DPPH自由基的清除率。

从图2可知，黄茧、绿茧和白茧三种茧丝胶均对自由基有较强的清除率，且随着丝胶浓度的增加而增大，并且三种丝胶在一定浓度范围内对自由基的清除率呈现出近似的线性关系，由此可以计算出三种丝胶的IC50，并如表1所示。

从表1可知，当DPPH自由基清除率达到50%时，绿茧浓度为3.38 g/L，白茧浓度为5.39 g/L，黄茧浓度为6.28 g/L就可以达到浓度为27.87 mg/L的VC和浓度为41.47 mg/L的VE等同的抗氧化效果，可见三种丝胶的抗氧化效果绝佳。再由图3和表1可知，三种丝胶对DPPH自由基清除的能力大小为：绿茧〉白茧〉黄茧，可见，绿茧在三种不同颜色品种中的抗氧化能力最强。蚕茧的颜色由桑叶中胡萝卜色素和类黄酮色素决定的，蚕类消化桑叶，桑叶中的类黄酮色素被蚕体内的多种代谢系统转化并最终表现在蚕的茧壳上，而茧壳的颜色多集中在丝胶中，可见，绿茧品种的桑蚕在结茧过程中分泌出来的类黄酮色素含量比较多，故绿茧的抗氧化活性最强。这与陈复生博士[12]利用多种颜色品种的蚕茧丝胶清除羟基自由基和去除超氧自由基得出来的抗氧化结论相一致。

图2 三种不同茧的DPPH自由基清除率的关系曲线Fig.2 DPPH free radical scavenging rates of three different sericin

试样线性方程R2IC50VCy=1.9629x-4.7070.996127.87 mg/LVEy=1.406x-8.3050.99841.47 mg/L绿茧y=132.77x+5.0650.98993.38 g/L白茧y=96.021x-1.7460.99375.39 g/L黄茧y=90.254x-6.7050.99586.28 g/L

3 结论

三种不同颜色的丝胶蛋白与VC和VE通过对DPPH自由基的清除率对比来表达它们的抗氧化能力，实验结果表明，绿茧、白茧、黄茧的IC50分别为3.38 g/L、5.39 g/L、6.28 g/L，作为一种原料来说，在其浓度这么小的情况下就等同于VC标准品浓度在27.87 mg/L与VE标准品浓度在41.47 mg/L时的抗氧化效果，尤其是绿茧抗氧化效果最好，可见其作为化妆品、医疗用品的原料是具有很大的市场空间的。同时丝胶蛋白自身固有的凝胶特性、无毒、无污染、可生物降解等活性，其中含有的人体所需的8种必需氨基酸，而脂肪和碳水化合物含量极少，这又极大地符合了人类现代营养学方面的要求，作为“21世纪的高科技食品”[13]，它正在从原来的蚕茧废料资源转身一变通过食品、保健品的途径进入我们的生活。