第一章 绪 论
根据氨基酸的极化率可知，色氨酸是最不稳定的必需氨基酸，极化率最高。且脉冲电场引起蛋白质二级结构展开和分子内色氨酸的暴露程度有直接关系。因此，研究脉冲电场对色氨酸的极化影响规律将为脉冲电场对蛋白质影响机理提供可靠而直接的数据支撑。且色氨酸分子中有个吲哚环，此环中的 NH很溶液被去质子化而和形成稳定的吲哚环。 组氨酸分子内部有一个咪唑环，含有一个 NH 和一个 N 基，pH 值轻微的变化会改变咪唑环的平均电荷，其中的 N 会被质子化，而整个咪唑环形成两个 NH 键结并带正电荷。此正电荷相等地分散于两个 N 原子间，并且形成两个重要的共轭结构。将组氨酸和色氨酸一起研究可以探明脉冲电场对氨基酸分子的极化位置。 蛋氨酸是含 S 氨基酸，S 原子氨基酸分子较活泼，很容易被极化。同时，已经发表的研究也表明，脉冲电场引起的蛋白质分子的展开和二硫键有重要关系。因此，探明脉冲电场对蛋氨酸的极化影响规律将为脉冲电场对蛋白质结构影响机理提供可靠基础数据。 在探明脉冲电场对单一氨基酸结构影响的基础上，进一步地，扩展到研究脉冲电场对更复杂结构，低聚肽和多聚肽的结构影响规律。
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第二章 高强脉冲电场对单一氨基酸的极化影响
2.1 引言
色氨酸是非极性氨基酸，微溶于水，其分子结构如图 2-1 所示。色氨酸是必需氨基酸中极化率最高的氨基酸，最容易被极化。已有研究表明 PEF 对蛋白质结构的影响和分子内色氨酸基团的暴露有密切关系[1,2,3,4]。且色氨酸分子中有个吲哚环，此环中的 NH很溶液被去质子化而和形成稳定的吲哚环。组氨酸，是碱性氨基酸，其咪唑链的 pKa 大约为 6，但其总体 pKa值为 7.6。组氨酸分子内部有一个咪唑环，含有一个 NH 和一个 N 基，pH 值轻微的变化会改变咪唑环的平均电荷，其中的 N 会被质子化，而整个咪唑环形成两个 NH 键结并带正电荷。此正电荷相等地分散于两个 N 原子间，并且形成两个重要的共轭结构。当质子化时，咪唑链具有两个 NH键，并带正电荷，此正电荷相等地分散于两个氮原子间，并且形成两个重要的共振结构。分子结构如图 2-2 所示。与色氨酸相比，组氨酸分子缺少一个苯环，可以对比研究脉冲电场对氨基酸分子的极化位置。
2.2 实验材料与方法
采用华南理工大学轻工与食品学院脉冲电场课题组自制的脉冲电场设备（最强电场强度，50 kV/cm，单个脉冲宽度，20-40 s，脉冲频率， 500-3000 Hz，处理室体积，20 mm3）[2,3,4]，对组氨酸，蛋氨酸和色氨酸进行单个脉冲处理和多个脉冲处理。 处理过程中，采用 0 0C 的恒温冷却水对处理后的样品进行及时冷却。控制样品的流入和流出速度为20 ml/min，以使得样品在5 s 内温度降到 20 0C。在本研究中，脉冲波宽度和脉冲频率分别设置为 20 μs 和 1000 Hz，对于组氨酸，蛋氨酸和色氨酸溶液，电场强度分别设置为40 kV/cm，40 kV/cm和35 kV/cm。脉冲电场处理时间和脉冲电场对样品施加的总能量以及样品因温度升高的热消耗能量计算公式分别为（2-1），（2-2） 和（2-3）[5]。
第三章 脉冲电场对多肽的极化影响 .........................47
3.1 引言 ................ 47
3.2 实验材料与方法 ............................... 48
3.3 结果和讨论 .........................49
第四章 脉冲电场对卵清蛋白结构的影响 ................... 76
4.1 引言 .................... 76
4.2 实验材料与方法 .................. 76
4.3 结果和讨论 .......................80
第五章 脉冲电场制备卵清蛋白纳米管 ...... 98
5.1 引言 ......................... 98
5.2 实验材料与方法 ................... 98
第五章 脉冲电场制备卵清蛋白纳米管
5.1 引言
蛋白质纳米管形成的一种可能机理是是通过晶核的生长，由一个大的负热值驱动，自下而上的一个过程[1,2,3]。其他研究也指出，蛋白质 CD 图谱中在 209 nm 附近出现小峰预示着蛋白质自组装纳米管的形成[2-8]。 本章在第四章中脉冲电场引起蛋白质分子二级结构的基础上，向卵清白蛋白溶液里选择性添加一些金属离子，以改变蛋白质溶液的电环境，从而探索性的开发脉冲电场作为新的加工手段制备蛋白质纳米管，并通过不同的金属离子，寻求脉冲电场输入能量和蛋白质纳米管形成之间的规律。
5.2 实验材料与方法
10 g/l 的蛋清白蛋白溶液配置：称 2 g 蛋清白蛋白粉，于蒸馏水溶液中搅拌混匀，用7000 kDa 的透析袋在 4 0C 恒温条件下透析 12 h，中间换替蒸馏水 3 次，以去除蛋白质本身的金属离子。透析后，蛋白质电导率在 150-200 μS/cm 之间。凯式定氮方法测定蛋清白蛋白中的蛋白质含量，并蒋蛋白质含量定量为 10 g/l。不同pH值的蛋白质溶液配置：用 0.1 mol/L的HCL溶液和0.1 mol/L的NaOH溶液调节透析后的 10 g/l 的蛋清白蛋白溶液，将 pH 值调节到 3，4，5，6，7，8，9，10，11，12。对应地，蛋清白蛋白溶液的电导率分别为 821 μS/cm，439 μS/cm，338 μS/cm，245 μS/cm，249 μS/cm，357 μS/cm，422 μS/cm，492 μS/cm，976 μS/cm 和 1620 μS/cm。 不同电导率的蛋白质溶液配置：分别以 1:4，1:6和 1:8的摩尔比向浓度为 10 g/l 的透析卵清蛋白溶液中添加 CaCl2，FeCl3，MgCl2，BaCl2，NaCl，ZnCl2，CuCl2以及MnCl2，搅拌均匀。采用电导率仪检测卵清蛋白溶液的电导率分别为 486 μS/cm，530 μS/cm，557 μS/cm，570 μS/cm，585 μS/cm，420 μS/cm，467 μS/cm和 483 μS/cm。
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结论和展望
本论文通过 FTIR 和 HNMR 手段依次分析氨基酸，在脉冲电场处理条件下合成 16 肽，进而研究 PEF分子键红外吸收。发现脉冲电场作为制新的加工手段和方法，并采用 TEM 检测和分析脉冲电场制备的由不同金属离子搭桥的卵清蛋白纳米管的形状特征。具体结论如下： 1、脉冲电场对单一氨基酸的极化规律： 结合脉冲电场对组氨酸，蛋氨酸和色氨酸这 3个单一氨基酸的影响规律，可以总结出以下几点关于脉冲电场对单一氨基酸分子的极化规律： （1）、随着脉冲处理时间的延长（7.2 ms－36 ms），PEF 诱使分子中伸缩振动、反对称弯曲振动以及剪刀弯曲振动呈现指数增强，而分子中的 C-N 伸缩振动和 N-H 弯曲振动出现指数减弱。同时，脉冲电场处理诱导组氨酸，蛋氨酸，色氨酸的 1400 cm-1附近峰逐渐消失（36 ms），但这个位置的吸收强度增加，说明分子中 C-O-O-H 的弯曲和伸缩振动相对减弱。对应地，脉冲处理诱使分子缔合呈现指数增强。同时，脉冲电场输入时间的增加诱导这 3 个单一氨基酸溶液电导率和 pH 值都略有增加。总结地，脉冲电场输入能量和氨基酸分子极化呈指数，即氨基酸分子以指数形式接受电脉冲能量。
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参考文献（略）