Cymhwysiad oUltrhidlo i mewnEechdynnu oNatwraiddCollagen

 

Ⅰ.Beth yw colagen

Mae colagen yn biopolymer, y brif elfen ym meinwe gyswllt anifeiliaid, a hefyd y protein swyddogaethol mwyaf helaeth a dosbarthedig mewn mamaliaid, sy'n cyfrif am 25% -30% o gyfanswm y protein, a hyd yn oed hyd at fwy nag 80% mewn rhai organebau. Mae'n chwarae rôl meinwe rhwymol mewn celloedd anifeiliaid.

Yn ôl y mesuriad, mae gan oedolyn tua 3kg o golagen yn ei gorff, sy'n bresennol yn bennaf mewn croen, esgyrn, llygaid, dannedd, tendonau, organau mewnol (gan gynnwys calon, stumog, coluddyn, a phibellau gwaed) a rhannau eraill o'r corff dynol. Ei swyddogaeth yw cynnal morffoleg a strwythur croen ac organau, ac mae hefyd yn ddeunydd crai pwysig ar gyfer atgyweirio meinweoedd sydd wedi'u difrodi.

II. Echdynnu Collagen o Raddfa Carp Glaswellt trwy Ultrafiltration

1. Deunyddiau a dulliau

1.1 Samplau prawf

Dyfyniad dyfrllyd o golagen crai.

1.2 Dulliau prawf

1.2.1 Proses uwch-hidlo

1.2.2 Penderfynu ar y broses cyn-hidlo

Yn y prawf hwn, pennir y broses gyn-hidlo orau trwy ddadansoddiad cymharol y dull hidlo gwactod a'r dull microhidlo. Mae'r dulliau prawf penodol fel a ganlyn:

① Mae'r dyfyniad dyfrllyd colagen crai yn cael ei hidlo gan ddull hidlo gwactod papur hidlo i gael gwared ar ronynnau crog ac amhureddau yn y dyfyniad dyfrllyd.

② Mae'r dyfyniad dyfrllyd colagen crai yn cael ei hidlo â philen microfiltration 0.2 μm i gael gwared ar sylweddau anhydawdd, amhureddau, ac ati yn y dyfyniad dyfrllyd.

1.2.3 Dewis maint mandwll pilen ultrafiltration

Yn ystod puro, maint mandwll y bilen ultrafiltration yw 100 kDa.

1.2.4 Arbrawf un ffactor o'r broses puro ultrafiltration

Mae'r dyfyniad dyfrllyd o golagen crai yn cael ei buro gan dechnoleg ultrafiltration. Astudiwch yr arbrawf un ffactor o effaith pwysau gweithredu, tymheredd gweithredu a pH ar gadw colagen. Ar ôl dechrau'r offer ultrafiltration am gyfnod o amser, astudiwch effaith ffactorau amrywiol ar gyfradd cadw colagen.

1.2.5 Fformiwla Gyfrifo

2. Canlyniadau a Dadansoddiad

2.1 Dadansoddiad o'r broses cyn hidlo

Gweler y tabl isod am ganlyniadau cymhariaeth y dull hidlo gwactod a'r dull microhidlo.

Dull Hidlo	Crynodiad Ateb Cyn Hidlo/(g/L)	Crynodiad Ateb Ar ôl Hidlo / (g/L)	Ffenomenau Synhwyraidd
dull hidlo gwactod	0.45	0.35	Mae'r hydoddiant yn glir ar ddiwedd y hidlo, ond mae'n troi'n gymylog ar ôl cael ei adael am gyfnod o amser.
dull microhidlo	0.45	0.42	Mae'r ateb yn glir ar ddiwedd y hidlo ac yn parhau i fod yn glir ar ôl cael ei adael am gyfnod o amser

 

Gellir gweld o'r tabl y gall y dull hidlo gwactod a'r dull microfiltration gael gwared ar yr amhureddau a'r solidau anhydawdd yn yr hydoddiant, ond mae'r dull microfiltration yn cael effaith amddiffyn well ar brotein, hynny yw, nid yw'r golled yn sylweddol, a mae'r dull hidlo gwactod yn debygol o achosi colledion i brotein. Yn ogystal, mae'r hidlydd yn gymylog ar ôl cael ei osod am gyfnod o amser trwy hidlo gwactod, tra bod y microfiltration yn dal yn glir ac yn dryloyw, felly dewisir microfiltration fel y broses pretreatment o ultrafiltration.

2.2 Prawf ffactor sengl o'r broses ultrafiltration

2.2.1 Effaith pwysau tra-hidlo ar gyfradd cadw

O dan yr amod tymheredd 40 gradd a pH 9.0, astudiwch effeithiau gwahanol bwysau uwch-hidlo (0.{7}}7MPa, 0).{ {11}}9MPa, 0.11MPa, 0.13MPa a 0.15MPa) ar y gyfradd cadw protein. Dangosir y canlyniadau yn y ffigur isod.

 

Fel y gwelir o'r ffigur uchod, gyda chynnydd y pwysau gweithredu, gostyngodd cyfradd rhyng-gipio protein yn raddol. Ar {{0}}.07MPa, cyfradd cadw protein yw 96.53%, pan fo'r pwysau gweithredu yn 0.15MPa, cyfradd cadw protein yw 84.38%. Mae hyn oherwydd bod gwahanu sylweddau gan ultrafiltration yn cael ei yrru gan y gwahaniaeth pwysau. Yn yr ystod honno o bwysau gweithredu isel, gall sylwedd moleciwlaidd bach fynd trwy'r bilen yn gyflym, ond gall sylweddau macromoleciwlaidd gael eu dal gan y bilen ultrafiltration a chronni ar wyneb y bilen, ac ar hyn o bryd, wyneb y bilen a'r dyfrllyd dyfyniad ffurflen gwahaniaeth crynodiad i achosi gwahaniaeth crynodiad ymwrthedd polareiddio; fodd bynnag, gyda'r cynnydd mewn pwysau, mae'r ymwrthedd polareiddio crynodiad yn cynyddu'n raddol, ac mae'r gwahaniaeth crynodiad rhwng wyneb y bilen a'r dyfyniad dyfrllyd yn cyrraedd ecwilibriwm. Pan fydd y pwysau yn fwy na'r ecwilibriwm hwn, gellid ysgrifennu haen gel ar wyneb y bilen (a oedd yn gyson â theori polareiddio crynodiad a haen gel a ffurfiwyd yn ystod ultrafiltration). Mae'r pwysau yn parhau i gynyddu, ac mae trwch yr haen gel yn cynyddu, ac mae'r protein sy'n weddill ar wyneb y bilen yn cynyddu, gan arwain at gyfradd cadw isel. Er mwyn sicrhau effaith gwahanu'r bilen, y paramedr pwysau gweithredu gorau posibl yw 0.07MPa.

2.2.2 Effaith tymheredd ar gyfradd cadw protein

O dan gyflwr pwysau {{0}.11MPa, pH 9.0, astudiwch effeithiau gwahanol dymereddau (25 gradd, 30 gradd, 35 gradd, 40 gradd a 45 gradd) ar gadw protein. Dangosir y canlyniadau yn y ffigur isod.

 

Fel y dangosir yn y ffigur uchod, gyda chynnydd mewn tymheredd, mae cyfradd cadw'r bilen ultrafiltration yn cynyddu'n raddol, ac mae'n cyrraedd yr uchafswm ar 45 gradd, gyda'r gyfradd cadw yn 97.01%. Oherwydd bod gludedd colagen yn gysylltiedig yn agos â thymheredd: pan fydd y tymheredd yn is, mae gludedd colagen yn fwy, ac felly mae'r colagen yn hawdd i ffurfio ymwrthedd ar wyneb y bilen, gan arwain at gyfradd cadw isel. Pan fydd y tymheredd yn cynyddu, mae gludedd colagen yn lleihau ac mae'r rhyngweithio rhwng moleciwlau colagen yn cael ei wanhau, fel bod y gyfradd trosglwyddo màs yn cynyddu, ac mae'r polareiddio crynodiad yn cael ei wanhau, a thrwy hynny gynyddu'r gyfradd cadw. Rheswm arall dros y cynnydd yn y gyfradd cadw yw bod y tymheredd yn cynyddu, ac mae hydoddedd colagen yn cynyddu yn unol â hynny, ac mae ffenomen atal colagen y bilen yn cael ei leihau. Felly, y tymheredd gorau posibl ar gyfer ultrafiltration yw 45 gradd.

2.2.3 Effaith pH ar gadw protein

O dan gyflwr pwysau {{0}}.11MPa a thymheredd 40 gradd , astudiwch effeithiau gwahanol amodau pH, sef pH=6.0, pH{ {5}}.{{10}}, pH=8.0, pH=9.0 a pH=10.0, ar y gyfradd gadw . Dangosir y canlyniadau yn y ffigur isod.

 

As shown in the above figure, within the pH value range of 6–7, with the increase of pH value, the protein retention rate decreases, and there is a minimum value of 82.13% at pH=7.0. When pH>7, with the increase of pH value, the retention rate gradually increases. This is because the isoelectric point of collagen pH=7, at the isoelectric point of protein is a precipitation state, easy to stay on the surface of the membrane block membrane, so that the retention rate is low; When pH>7, mae'r gyfradd cadw yn cynyddu'n raddol gyda chynnydd pH. Mae hyn oherwydd bod pilen ultrafiltration yn bilen masarn polyether gyda gwefr negyddol, colagen â gwefr negyddol o dan gyflwr alcalïaidd, mae moleciwlau colagen â gwefr negyddol a philen ultrafiltration gyda'r un tâl yn ffurfio cyflwr sy'n annibynnol ar ei gilydd, fel nad yw moleciwlau colagen yn hawdd aros ar yr wyneb. o'r bilen, nid yw'n hawdd rhwystro'r bilen, felly y pH gorau posibl o ultrafiltration yw 8-10.

2.3 Optimeiddio Proses Ultrafiltration a Dilysu Canlyniadau

Mae dadansoddiad gan Design-Expert8.05 meddalwedd yn dangos bod y paramedrau proses optimaidd fel a ganlyn: pwysedd gweithredu 0.14MPa, tymheredd gweithredu 40.98 gradd , a pH datrysiad=9.43. O dan yr amodau hyn, y gyfradd gadw oedd 92.551%. O ystyried gweithrediad y paramedrau gwirioneddol, y pwysau gweithredu yw 0.14MPa, y tymheredd gweithredu yw 40 gradd, a gwerth pH yr hylif porthiant yw 9.50 o dan yr amodau ultrafiltration. Dechreuir y dilysu arbrofol ar ôl i system y ddyfais ultrafiltration ddechrau i fod yn sefydlog. Canlyniad y gyfradd gadw a gafwyd yw (92.61 0.1)% (n=3). Mae gwerth rhagfynegedig yr hafaliad yn y bôn yn debyg i'r gwerth mesuredig, sy'n dangos bod y canlyniad paramedr amodol a ragwelir yn unol â'r canlyniad amodol gwirioneddol.

2.4 Canlyniadau dadansoddiad electrofforesis

Mae'r colagen puro yn cael ei ddadansoddi gan electrofforesis SDS-PAGE, a dangosir y canlyniadau yn y ffigur isod.

Fel y dangosir yn y ffigur uchod, lôn 1 yw'r colagen wedi'i buro yn yr arbrawf hwn a lôn 2 yw'r sampl colagen safonol o tendon lloi. Gellid gweld o'r electrofforesis SDS-PAGE y gellid nodi'r protein colagen a gynigir yn yr arbrawf hwn fel colagen, ond nid yw ffiniau ymddangosiadol aneglur cadwyn peptid a1 a chadwyn peptid a2 yn glir. Mae'n amlwg o'r electrofforesis nad oes unrhyw fandiau protein eraill, a gellid dod i'r casgliad bod purdeb colagen wedi'i buro yn uchel.