New Cellularand Molecular Biotechnology Journal

fa افزایش پایداری کراتین استخراج شده از پر در محلو‌ل‌های آبی با استفاده از روش‌های اصلاح ساختار شیمیایی Increasing the stability of keratin protein solubility in aqueous solutions using the chemical structure modification by alkylation and sulfitolysis methods سلولی و مولکولی Cellular and molecular مقاله پژوهشی Research Article سابقه‌ و هدف: در دو دهه گذشته، پروتئین‌ها و پپتیدها تبدیل به یک گروه مهم از داروها شده‌اند. با این حال، حساسیت به تخریب شیمیایی و فیزیکی از چالش‌های اصلی کاربردهای صنعتی و دارویی پروتئین‌ها است. کمابیش90 درصد از وزن پرمرغ از ضایعات صنایع دام و طیور، کراتین‌ است. این پروتئین نامحلول بوده و تمایل شدیدی به تجمع و رسوب‌دهی دارد. مواد و روش‌ها: در این پژوهش کراتین از پر مرغ با محلول سدیم هیدروکسید 2/0 مولار استخراج شد و توسط آنزیم آلکالاز صنعتی (V/V) 8 درصد در دمای 55 درجه‌ سانتی‌گراد بهمدت 5 ساعت در pH برابر 8 هیدرولیز شد. محلول کراتین بهدست آمده، توسط روش آلکیلاسیون و سولفیدولیز بهمنظور کاهش اگریگاسیون مورد اصلاح ساختار شیمیایی قرار گرفت. حلالیت کراتین، درجه اصلاح شیمیایی، درصد پایداری، مقدار مول تیول آزاد و همچنین DLS و FTIR نمونه‌ها بررسی شد. یافته‌ها: نتایج نشان داد درجه‌ اصلاح شیمیایی کراتین در روش آلکیلاسیون 72 درصد و در روش سولفیدولیز با 66 درصد بوده است. اصلاح شیمیایی کراتین هیدرولیز شده باعث کاهش اگریکاسیون در 3pH بهمیزان 65/288 درصد و 3/335 درصدی بهترتیب برای روش آلکیلاسیون و روش سولفیدولیز بهدست آمده‌است. بررسی پایداری و حفظ محتوی پروتئینی نشان داد، کراتین اصلاح شده بهروش آلکیلاسیون 9/81 درصد و کراتین اصلاح شده به روش سولفیدولیز 3/86 درصد در طی 30 روز پایدار بوده‌است در صورتیکه کراتین هیدولیز شده بهعنوان شاهد تنها 8/9 درصد از محتوای پروتئینی خود را حفظ کرده و پایداری داشته‌است. نتیجه‌ تست DLS نمونه‌ محلول کراتین اصلاح شده با روش آلکیلاسیون در آب، دارای  476/0= PI و اندازه متوسط ذرات 3/157 نانومتر است، در نمونه‌ کراتین اصلاح شده با روش سولفیدولیز در آب، مقدار 475/0=PI و اندازه‌ متوسط ذرات 2/136 نانومتر تعیین گردید، که نسبتبه نمونه‌ کراتین هیدرولیز شده با 552/0=PI و اندازه‌ متوسط 3/990 نانومتر، یکنواخت‌تر و پراکنده‌تر بوده است. نتیجه‌گیری: اصلاح شیمیایی انجام شده بر روی کراتین هیدولیز شده تغییری دائمی بوده و اتصال گروه‌های عاملی مورد انتظار باعث افزایش حلالیت کراتین در محیط‌های آبی و کاهش تجمع در pH‌ اسیدی شده است. همچنین نتایج آنالیز FTIR اصلاح شیمیایی کراتین را تأیید کرد. Aim and Background:In the past two decades, proteins and peptides have become an important class of therapeutic drugs. However, their sensitivity to chemical and physical degradation has posed challenges for scientists. Approximate 90% of the chicken feather of slaughterhouse waste is Keratin. Keratin protein is insoluble in water and has a strong tendency to accumulate and precipitate. Today, the stability of proteins in pharmaceutical applications is of great importance. Materials and Methods:In this study, Keratin was extracted from feather by sodium hydroxide 0.2 M and hydrolyzed by 8% (V/V) Alcalase enzyme in 55 Celsius, at 8 pH. The hydrolyzed Keratin solution was chemically modified by alkylation and sulfitolysis to reduce aggregation. Keratin solubility, degree of chemical modification, percentage of stability, mol amount of free thiol, also DLS, and FTIR of the samples were investigated. Results: The result showed that the degree of chemical modification of Keratin in the alkylation method was 72% and the sulfitolysis method was 66%. The chemical modification of hydrolyzed Keratin was reduced aggregation at pH3 to 288.65% and 335.3% for alkylation method and sulfitolysis respectively. Investigation of the stability and preservation of protein content showed that the stability of modified Keratin by alkylation method was 81.9% and by sulfitolysis method was 86.3% in 30 days, but the hydrolyzed Keratin as a control preserved only 9.8% of protein content. The result of the DLS test shows that the Keratin modified by alkylation in water has PI=0.476 and a mean particle size of 157.3 nm and Keratin modified by sulfitolysis in water has PI=0.475 and a mean particle size of 136.2 nm, which was more uniform and dispersed than the hydrolyzed Keratin with PI=0.552 and a mean particle size of 990.3 nm. Conclusion:The chemical modification of hydrolyzed Keratin was a permanent change and binding of expected groups increased the Keratin solubility in aqueous solution and decreases the aggregation at acidic pH. The results of the FTIR analysis confirmed the chemical modification of Keratin. کراتین پر مرغ, اصلاح شیمیایی, پایدار‌سازی, آلکیلاسیون پروتئین, سولفیدولیز پروتئین., IAU science. Feather Keratin, Chemical modification, stabilization, Alkylation of protein, sulfitolysis of protein, IAU science. 29 46 http://ncmbjpiau.ir/browse.php?a_code=A-10-1592-2&slc_lang=fa&sid=1 Maryam Saleknezhad مریم سالک‌نژاد 100319475328460011723 100319475328460011723 No Faculty of Chemistry and Chemical Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran گروه مهندسی شیمی- بیوتکنولوژی دانشکده شیمی و مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران سید مرتضی رباط‌جزی robatjazi@mut.ac.ir 100319475328460011724 100319475328460011724 No Faculty of Chemistry and Chemical Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran گروه مهندسی شیمی- بیوتکنولوژی دانشکده شیمی و مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران مهدی زین الدینی 100319475328460011725 100319475328460011725 Yes Faculty of Chemistry and Chemical Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran گروه بیوتکنولوژی سلولی مولکولی، دانشکده شیمی و مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران.