Microstructural study of thermal denaturation and gelation of proteins using an Agilent 660 FTIR

Význam tématu

Analýza tepelné denaturace a gelace bílkovin je klíčová pro potravinářský výzkum i průmyslovou výrobu. Pochopení mikroskopických změn struktury, například u β-laktoglobulinu, umožňuje optimalizovat vlastnosti potravinových přípravků a zlepšit procesy tepelného zpracování.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo sledovat strukturální přeměny β-laktoglobulinu A během zahřívání od 40 do 92 °C pomocí FTIR spektroskopie a dekonvoluce pásů amidu I. Studie demonstruje schopnost Agilent Cary 660 FTIR v reálném čase zachytit dynamiku změn sekundární struktury.

Použitá metodika a instrumentace

Pro měření bylo využito mid-IR FTIR spektra v rozsahu 4000–800 cm-1 při rozlišení 4 cm-1. Vzorkem byla 5% roztok β-laktoglobulinu B v deuterovaném fosfátovém pufru pH 7. Teplota vzorku se plynule zvyšovala z 40 na 92 °C v řízené transmisní kyvetě.

Použitá instrumentace

• Agilent Cary 660 FTIR ve středním infračerveném oboru
• Rychlý skenovací režim (5 kHz)
• 128 akumulovaných snímků na spektrum
• Teplotní modul pro kontrolu 40–92 °C
• Software Agilent Resolutions Pro pro kinetická měření

Hlavní výsledky a diskuse

Dekonvoluce amidu I při 40 °C odhalila sedm komponentních pásů indikujících β-typ strukturu, β-listy, záhyby i α-helix. Po překročení 76 °C zanikly některé pásy spojené se stabilní sekundární strukturou a objevily se nové pásy při 1682 a 1617 cm-1, charakteristické pro intermolekulárně vázané antiparalelní β-listy. Tyto změny odrážejí denaturaci a následnou agregaci bílkoviny.

Přínosy a praktické využití metody

• Možnost sledování kinetiky denaturace a gelace v reálném čase
• Optimalizace teplotních režimů při výrobě mléčných a jiných proteinových přípravků
• Detailní popis vztahu sekundární struktury k funkčním vlastnostem bílkovin

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace FTIR s mikrofluidními systémy pro vysokopropustná měření
• Kombinace s technikami Ramanovy spektroskopie či CD pro komplexnější popis struktury
• Aplikace na další průmyslově významné proteiny a polymerní systémy
• Rozvoj automatizovaných platform pro on-line monitorování průmyslových procesů

Závěr

Studie potvrdila, že Agilent Cary 660 FTIR je výkonným nástrojem pro sledování rychlých strukturálních změn proteinů při zahřívání. Detailní informace o denaturaci a agregaci β-laktoglobulinu poskytují cenný model pro vztah struktury a funkce, který lze využít při optimalizaci potravinářských technologických procesů.

Reference

Ismail A., Kirkwood J. Microstructural study of thermal denaturation and gelation of proteins using an Agilent 660 FTIR Application Note, Agilent Technologies, 2012