日本产综研等发现可阻止冰的结晶生长的新型抗冻蛋白质

新技术 2017年04月06日

日本国立研究开发法人产业技术综合研究所(产综研)生物进程研究部门高级主任研究员津田荣和冷冻食品厂商——株式会社日冷(总公司・东京都中央区)技术战略企划部领导小组组长小泉雄史等人的研究小组最近从鱼类中发现了可以阻止冰的结晶生长的新型抗冻蛋白质(BpAFP)。与迄今为止发现的抗冻蛋白质(AFP)相比,新型抗冻蛋白质的特征是:浓度越高,抑制结晶的能力越强。研究小组还成功地开发了能高精炼度提取新型抗冻蛋白质的技术,被期待或能带来不用在食品和细胞中制造冰块的新型冷冻保存技术的开发。

冰一般由无数的冰核(冰的单晶)融合而成。随着时间的推移,冰核会逐渐生长成冰块。冰块是降低冷冻食品的质量和冷冻细胞生命力的原因。另一方面,AFP在水开始结冰的稍低于0度的温度领域也能够抑制冰核的生长,而迄今为止AFP已经被发现存在于昆虫和鱼类中。因为AFP有同冰核部分结合与全面结合的两种类型,同冰核全面结合型的AFP抑制冰生长的能力较高,因此被认为,如利用全面结合型AFP,或能不影响食品的质量以及细胞的生命力进行冷冻。

然而,具备较高能力的已知的AFP,存在着在昆虫等体内含量甚微,而且将其溶于水中时使用的盐和缓冲液会给食品以及细胞等以不良影响的问题。除AFP以外,能冷冻保存细胞的玻璃化保存液(以高浓度的乙二醇为主成分的保存液)的细胞毒性较高;浸入零下196度的液态氮中的冷冻保存法也存在精力成本等问题,这些方法的通用性都很低。因此人们一直渴望能够找到一种可供实际应用的具备较高能力的AFP。

本次发现的BpAFP溶于水中时不使用盐或缓冲液,在纯水中的溶解度可高达60%。实验中,研究小组在附加了荧光物质的BpAFP水溶液里放入球状的冰核,之后取出冰核对荧光物质做了调查。结果了解到,在低浓度的溶液中仅在特定的位置发光,而随着浓度升高,所有的冰的单晶面都变成发光,BpAFP同冰的单晶全面结合从而强力地抑制结晶的生长。(完)

将冰的单晶放入附加了荧光物质的BpAFP水溶液时的情形。随着浓度提高(自左向右),BpAFP变成同冰的单晶全面结合,从而强力地抑制结晶的生长。

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(转自产业技术综合研究所新闻稿)

新闻稿URL

http://www.aist.go.jp/aist_j/new_research/2017/nr20170216/nr20170216.html

文/客观日本编辑部

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