糖類アモルファス構造によるタンパク質熱安定化のための凍結乾燥操作論の構築

利用糖无定形结构开发蛋白质热稳定化冷冻干燥操作理论

• 批准号: 09750826
• 负责人: 鈴木 哲夫
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750826/
• 关键词: 凍結乾燥; 糖; タンパク質; アモルファス; 活性保持; 水分活性; X線回折; 動径分布関数; 熱安定化; XRD; 水素結合; FT-IR

1. 糖類アモルファス構造の安定性に及ぼすタンパク質の影響糖,タンパク質としてそれぞれスクロース,BSAを用い,スクロース濃度30mg/ml,BSA濃度0-30mg/mlの数種類の水溶液を調製した.この水溶液を液体窒素で瞬間凍結し,凍結乾燥した.水分活性は0,0、11,0.23,0.33の4通りに調整した.示差走査熱量計を用いてスクロース-BSA凍結乾燥試料のガラス転移温度Tg,結晶化温度Tcr,融点Tmを測定し,それらに及ぼす水分活性,BSA含有量の影響について検討した.どの温度も水分活性の増加とともに低下した.Tgは水分活性が0の場合を除き,BSAの添加により上昇した.TcrはBSAの含有量とともに直線的に上昇し,Tmは変化しなかった,BSAの添加によるTgとTcrの上昇からタンパク質は糖類アモルファス構造の安定化に寄与していることがわかった.2.糖類アモルファス構造に及ぼす凍結条件の影響糖にはスクロースとトレハロース,タンパク質にはLDHを用いて,糖濃度20mg/ml,LDH濃度3.5mg/mlの水溶液を調製し,-30℃で30分間凍結(緩慢凍結)する方法と,-196℃で1分間凍結(急速凍結)する方法の2通りの方法で凍結した.得られた試料を凍結乾燥し,絶乾処理の後,試料を窒素雰囲気下65℃で3週間保存を行い,LDHの残存酵素活性の経時変化を調べた.その結果どちらの糖を用いた場合も緩慢凍結した方が急速凍結するより活性保持の度合いが高かった.この理由を考察するためX線回折測定を行い,動径分布関数を求めた.その結果,急速凍結試料と緩慢凍結試料はどちらも糖分子がアモルファス構造を形成しているが,急速凍結試料より緩慢凍結試料の方がより不規則な構造であること,このアモルファス構造の違いにより酵素活性保持の度合いが異なることが示唆された.

1. The stability of carbohydrate structure and the influence of carbohydrate quality are studied. Several kinds of aqueous solutions with BSA concentration of 30mg/ml and BSA concentration of 0-30mg/ml are prepared. This aqueous solution is a liquid that freezes instantly, freezes and dries. Moisture activity is adjusted from 0,0,11,0.23,0.33 to 4 channels. The differential calorimeter was used to measure the temperature Tg, crystallization temperature Tcr, melting point Tm of BSA freeze-dried samples, and to investigate the influence of BSA content on moisture activity. The temperature and moisture activity increase and decrease.Tg increases when the moisture activity is 0.Tcr increases when BSA is added. Tm increases when BSA content increases linearly. 2. The effect of carbohydrate structure and freezing conditions on the activity of LDH in aqueous solution with sugar concentration of 20mg/ml and LDH concentration of 3.5 mg/ml.-30℃ <$30 minutes freezing (slow freezing) method,-196 ℃ <$1 minute freezing (rapid freezing) method and 2 pass method. After freeze-drying and drying, the LDH activity of the sample was regulated during storage at 65℃ for 3 weeks. The result is that the sugar content is slowly frozen and the activity is maintained at a high level. The reason for this is to investigate the X-ray regression analysis, and to find the relationship between the dynamic diameter distribution and the X-ray regression analysis. As a result, the rapid freezing sample and the slow freezing sample are different in the formation of sugar molecule structure, and the rapid freezing sample and the slow freezing sample are different in the formation of irregular structure, and the enzyme activity is different in the maintenance of enzyme activity.

项目成果

Tetsuo Suzuki: "Relation between Thermal Stabilizing Effect of Sucrose on LPH and Sucrose-LDH Hydrogen Bond" Journal of Chemical Engineering of Japan. 31・4. 565-570 (1998)

铃木哲夫：“蔗糖对LPH和蔗糖-LDH氢键的热稳定作用的关系”日本化学工程学报31・4（1998年）。

Koreyoshi Imamura: "Influence of Protein on Phase Transition of Amorphous Sugar" Journal of Chemical Engineering of Japan. 31・3. 325-329 (1998)

今村惟志：“蛋白质对无定形糖相变的影响”日本化学工程学报31・3（1998）。