以280 nm波长光激发时,蛋白质溶液具有内源荧光,因此可以检测反应混合物荧光发射峰的变化. 未反应的丝素蛋白具有350 nm荧光发射峰,表明主要来自丝素蛋白的酪氨酸残基,且处于相对亲水环境中. 35 ℃条件下放置不同时间,丝素蛋白溶液荧光发射峰的位置仍在350 nm处,峰强度仅有10%的减少. 与京尼平反应时,丝素蛋白的荧光强度明显降低,并随反应时间延长而逐渐降低,并且荧光峰的位置由350 nm蓝移到325 nm处(图4),说明丝素蛋白与京尼平的反应剧烈,明显改变了丝素蛋白的结构和溶液中的构象,导致酪氨酸残基微环境的改变.
2.4 酸碱度对京尼平与丝素蛋白反应的影响
进一步在80 ℃条件下反应2 h,测定生成物特征光吸收值,考察酸碱度对丝素蛋白与京尼平反应的影响. 表1结果显示,溶液最大吸收峰的位置和峰的强度与溶液酸碱度密切相关. pH 8.0、10.0、11.0时终溶液呈现为蓝紫色和浅紫色,具有较大的A590 nm值,表明反应完全. pH 5.0和pH 7.0条件下,反应终溶液的最大吸收峰在594 nm和595 nm处,A590 nm值较小,分别为0.3和1.4,表明反应没有进行完全. 过酸(pH 3.0)或过碱(pH 12.0)条件下,溶液仍为无色,没有颜色变化.
2.5 反应产物稳定性分析
一般带色的物质对光有敏感性,容易受光照的影响,反应生成物容易发生光降解. 染色后的蚕丝于强光下暴晒1 wk,颜色没有发生任何改变,再于水中浸泡2 d后,也没有发生退色现象,说明京尼平与蚕丝反应所生成带颜色的产物具有良好的稳定性.
进一步考察溶液状态下京尼平与丝素蛋白反应生成的颜色产物的稳定性. 在室温条件下密闭放置1 mo后,染色的丝素蛋白溶液颜色几乎没有发生变化,A/A0为97.3%,说明京尼平与丝素蛋白反应产物是稳定的. 自然光(实验测定为650 lx) 照射下,短时间条件下反应产物不发生变化,而5 000 lx光强照射6 h后,最大吸收值有5%的减少(图5). 以上研究结果表明,京尼平与丝素蛋白溶液反应的颜色产物具有光照稳定性.
3 讨 论
京尼平是一种环烯醚萜化合物,含有—COOH、—OH等多个活性基团,能够与含氮化合物发生反应[17]. 我们在研究中发现京尼平能使蚕丝染上一定的颜色. 利用丝素蛋白与京尼平在溶液状态下反应,紫外可见光光谱分析显示反应产物在590 nm附近处具有最大特征吸收峰,这与京尼平同氨基酸反应生成的栀子蓝色素的最大吸收峰相似[16]. 丝素蛋白与京尼平反应前后的荧光发射光谱分析表明,京尼平与丝素蛋白是通过与蛋白质肽链中某些氨基酸侧链发生了反应,至于是哪些氨基酸,以及如何进行反应,还有待进一步研究.
实验结果显示,酸碱度(pH值)对京尼平与丝素蛋白间的反应具有很大的影响. 已有的研究证明,在弱碱性条件下,溶液中的OH-可作为一个亲核基团,首先攻击京尼平C3原子,形成活性的醛基后,然后才能与蛋白质发生反应[18],因此溶液OH-浓度的高低可能决定了反应产物的生成速度和反应进行的程度,同时也决定了产物的最终颜色,因此反应体系pH值是一个关键因素.
一般染料多通过本身颜色的覆盖进行染色,也可以通过反应而生成有色物质. 常见的蛋白质染色试剂,与蛋白质的结合力较弱,主要靠分子间的作用力,因此,很容易褪色. 而蛋白质纤维更难染色. 京尼平通过与蛋白质的交联反应形成最终的颜色产物,因此具有较好的稳定性. 京尼平是天然的栀子提取物京尼平苷的水解产物,与丝素蛋白反应具有产物颜色稳定、细胞毒性小、环境污染少等优点,可以考虑用于蚕丝的直接染色.