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南极磷虾(Euphausia superba)是一种生活在南极海域的小型海洋浮游甲壳类动物,其生物量约6.5~10亿t,具有庞大的资源量,南极磷虾蛋白质含量很高,其被称为可供人类利用的最大的可再生动物蛋白库。南极磷虾生活在南极海域中,可以耐受-1.9℃的低水温,这可能是由于其体内含有具有抗冻活性的蛋白质。抗冻蛋白(antifreeze proteins,AFPs)是一类能够非依数性的降低体系的冰点、修饰冰晶形态、抑制冰晶生长和重结晶的特殊蛋白质,其主要的特征为热滞活性(Thermal Hysteresis Activity,THA),和冰晶重结晶抑制活性(recrystallization inhibition,RI)。因其优良的性能,因此广泛地应用于食品、生物、临床医学和化工等领域。首先,研究特异性亲和吸附法提取南极磷虾AFPs的工艺,在单因素试验的基础上,通过响应面优化试验研究样品浓度、吸附温度、吸附时间、吸附次数对南极磷虾AFPs得率和THA的影响。结果表明,南极磷虾AFPs的最优提取条件为:样品浓度1.0 mg/mL、吸附温度-1.70℃、吸附时间为11 h、吸附次数为2次。在上述条件下预测南极磷虾AFPs的得率为29.34%,THA为0.0805℃;验证值与预测值之间的误差分别为2.66%和1.86%。其次,以纯化的南极磷虾AFPs为原料,研究了DSC法对南极磷虾AFPs的THA评价的影响。研究了采用DSC法时,样品升降温速率、样品浓度、冰晶含量、缓冲体系等对测定THA的影响。结果表明,南极磷虾AFPs分子量约为76 kDa,THA为1.76℃。DSC法测定THA的升降温速率应选择1.0℃/min,样品浓度为1.0 mg/mL,冰晶含量应选择在10%-15%之间,不同缓冲体系的选择对THA有较大的影响,盐离子的存在以及pH可能都起着重要作用。因此,经过优化后DSC法能够用于南极磷虾AFPs的THA评价。再次,分析了南极磷虾AFPs的一些物化特性,用DSC进行了热稳定性分析,可知南极磷虾AFPs是一种非热稳定性AFPs,其变性温度为30.3oC,;南极磷虾AFPs样品溶液的pH值对其THA有着很大的影响,在pH值为7.7附近时,表现出最大的THA;琼脂糖凝胶实验表明南极磷虾AFPs能够明显的抑制冰晶的结晶以及重结晶,这在食品工业中有较高的应用价值;由特异性吸附法所测定南极磷虾AFPs的分配可知,在吸附过程中,南极磷虾AFPs会逐渐吸附到冰晶部分,但溶液部分中也存在一定比例的南极磷虾AFPs。最后,对南极磷虾AFPs结构开展了初步研究。测定了南极磷虾AFPs的氨基酸组成、紫外光谱、圆二色性光谱以及傅里叶红外光谱。确定了南极磷虾AFPs中氨基酸的种类以及其比例;在紫外波长范围内主要有两个吸收峰,由肽键所引起的220 nm附近的较强的紫外吸收峰以及由芳香族氨基酸所引起的280 nm附近的较弱的紫外吸收峰;由红外光谱以及圆二色性光谱可知南极磷虾AFPs具有α-螺旋、β-折叠以及无规卷曲结构,其二级结构大致范围为:α-螺旋的比例为24.18%~24.96%,β-折叠的比例为31.90%~33.17%,β-转角的比例为36.65%~38.07%,无规卷曲的比例为5.22%~5.85%。结论:本文以南极磷虾蛋白为出发材料,采用特异性亲和吸附法制备、纯化南极磷虾AFPs,以THA为评价指标评测并优化了南极磷虾AFPs的抗冻活性,研究了南极磷虾AFPs的理化性质,初步解析了其结构,为南极磷虾AFPs抗冻机理的探索提供了物质基础,为阐明南极磷虾适应南极低温环境的生物学机制提供了新的思路。