?小伙伴們要知道，藥用蔗糖除了生物制品凍干保護外，還是一款優(yōu)質(zhì)的蛋白保護劑，本期AVT小編給大家分享一下蔗糖對蛋白有著怎樣的保護作用。蔗糖對蛋白保護的作用，AVT高純度藥用蔗糖完成DMF號備案。一起了解下吧！

?許多學(xué)者認為蛋白質(zhì)分子周圍分布著多層水分子，在降溫過程中，蛋白質(zhì)分子周圍的水分子不斷凍結(jié)，但只要蛋白質(zhì)分子表而的單層水分子沒有凍結(jié)，則蛋白質(zhì)就不會變性;反之，蛋白質(zhì)就會變性。利用在冷凍干燥過程中把卵清蛋白和肌球蛋白進行了冷凍干燥對比實驗，表明正是由于蛋白質(zhì)表而覆蓋著沒有凍結(jié)的單層水分子，才使蛋白質(zhì)在冷凍過程中不發(fā)生變性作用。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)表而的單層水分子開始凍結(jié)時，蛋白質(zhì)分子表而的氫鍵以及極性基團就會暴露在周圍環(huán)境中而變性。同樣，在干燥過程中也應(yīng)保證蛋白質(zhì)分子表而的單層水分子不受到破壞。因此，在冷凍干燥蛋白質(zhì)藥物的過程中，一般要加入保護劑，防止由于蛋白質(zhì)表而的單層水分子破壞而引起蛋白質(zhì)的變性。

?糖的保護作用機理

?關(guān)于糖生物保護作用的機理，仍在研究和探討之中。口前主要有兩種。

?第一，認為由于蛋白質(zhì)分子中存在大量氫鍵，結(jié)合水通過氫鍵與蛋白質(zhì)分子聯(lián)結(jié)。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)在冷凍干燥過程中失去水分后，蛋白的主相變溫度會升高。但某些糖的輕基能替代蛋白表而的水的輕基，使得蛋白的主相變溫度變化不大，低于操作溫度，從而避免了生物活性物質(zhì)由于發(fā)生相變所造成的機械損傷。即在凍干過程中，由于糖類屬于親水性物質(zhì)，形成氫鍵能力較強，在氫鍵形成中即可以作為孤對電子的受體，又可以作為供體,因此，在蛋白質(zhì)凍干過程中糖的輕基可與蛋白質(zhì)中的極性基團形成氫鍵，從而代替蛋白質(zhì)極性基團周圍的水分子，使蛋白質(zhì)表而形成一層假定的水化膜，這樣可保護氫鍵的聯(lián)結(jié)位置不直接暴露在周圍環(huán)境中，穩(wěn)定蛋白質(zhì)的高ji結(jié)構(gòu)，防比蛋白質(zhì)因凍干而變性，使其即使在低溫冷凍和干燥失水的情況下，仍保持蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的完整性。這是“水替代假說”。許多研究者贊成這種觀點。首先能夠直接測量凍干的蛋白質(zhì)與保護劑蔗糖間的氫鍵,從而顯示出蔗糖對蛋白質(zhì)的保護作用;其次,Deaf Dean等在分別研究蔗糖、葡聚糖、蔗糖與葡聚糖的混合物對冷凍干燥過程中蛋白質(zhì)的保護作用時發(fā)現(xiàn)，保護劑是否具有保護作用，關(guān)鍵在于保護劑在蛋白質(zhì)脫水后能否與氫鍵結(jié)合。一些研究者曾用傅立葉變換紅外光譜分析法研究了海藻糖對大腸桿菌DHSa和蘇云金桿菌HD凍干后蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的作用，表明:不加海藻糖時，結(jié)構(gòu)蛋白的酞胺II峰從水化細胞的1543cm移至1533cm;添加海藻糖后，結(jié)構(gòu)蛋白的酞胺II峰的位置沒有改變，從而證實，海藻糖作為保護劑在凍干過程中對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)具有保護作用，也為“水替代假說”提供了證據(jù)。

?第二，認為在含糖溶液的干燥過程中，當(dāng)濃度足夠大且糖的結(jié)b，不會發(fā)生時，糖一水混合物就會玻璃化，這時糖所處的狀態(tài)稱為玻璃態(tài)。研究表明，單糖、雙糖、多輕基化合物以及結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)、酶都能顯示玻璃行為，只是玻璃化轉(zhuǎn)變溫度不同而己。由于某些糖的玻璃化溫度較高，在較高的保存溫度下，仍能在蛋白質(zhì)分子附近形成玻璃態(tài)。而在玻璃態(tài)下，物質(zhì)兼有固體和流體的行為，粘度極高，不容易形成結(jié)b;且分子擴散系數(shù)很低，因而具有粘性的保護劑包圍在蛋白質(zhì)分子的周圍，形成一種在結(jié)構(gòu)上與玻璃狀的冰相似的碳水化合物玻璃體，使大分子物質(zhì)的鏈鍛運動受阻，阻礙蛋白質(zhì)的伸展和沉淀，維持蛋白質(zhì)分子三維結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，從而起到保護作用，這是“玻璃態(tài)假說。

?總之，生物活性物質(zhì)保護劑要有較高的玻璃態(tài)溫度，或者有-定量的輕基來替代水，使蛋白保持較低的主相變溫度。一般說來，如工作溫度低于保護劑的玻璃化溫度，高于被保護的活性物質(zhì)的主相變溫度，那么該活性物質(zhì)就能有效地保持活勝。但在目前，這兩種假說還不能完全解釋現(xiàn)有的實驗現(xiàn)象，所以對其保護的作用機理仍需深入研究。作為保護劑的糖類，其保護作用與它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。它們通常具有5個以上的輕基，可以與蛋白質(zhì)形成氫鍵以取代水，保證了蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性;在溶液中它們易結(jié)合水分子，發(fā)生水合作用，減少了游離水的含量并增加了溶液的粘性，從而減緩bin核的生長過程，使形成的冰比較細小，以達到保護的目的。

?常用作保護劑的糖類單糖主要有葡萄糖，雙糖有蔗糖、海藻糖、乳糖，聚糖有葡聚糖。它們有一個共同的特點就是具:有大量的自由輕基，其中，葡萄糖、乳糖具有還原性，而蔗糖、海藻糖、葡聚糖沒有還原性。

?有實驗人員進行蔗糖對蛋白酶保護實驗，通過實驗發(fā)現(xiàn)隨時間的進行,蛋白酶的活性不斷降低.加入3%蔗糖進行保護的蛋白酶,酶活性降低較慢,蔗糖作為保護劑的蛋白酶活性保持較好,5h時還保持初始酶活的70%.說明蔗糖對蛋白酶活性具有保護作用。隨后增加蔗糖含量至6%和9%,對蛋白酶保護效果反而下降,說明實現(xiàn)對蛋白酶分子的“包覆"所需要的糖分子個數(shù)是有限的。

?AVT提供的蔗糖產(chǎn)品為高純度低內(nèi)毒素注射級藥用蔗糖，在藥學(xué)領(lǐng)域中常作為凍干保護劑應(yīng)用于納米制劑以及蛋白生物制品等。其既在凍干過程中起低溫保護劑作用，又在干燥脫水中起脫水保護劑的作用，同時還可調(diào)節(jié)滲透壓，是公認的應(yīng)用多、效果好的凍干保護劑之一。

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本文部分內(nèi)容節(jié)選自道客巴巴《糖保護蛋白機制》