SUPERVISOR
عباس جمالی (استاد مشاور) کیقباد شمس اسحاقی (استاد راهنما)
STUDENT
Elham Hajiani
الهام حاجیانی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392
TITLE
Extraction and purification of collagen from Aurelia sp jellyfish in the Persian Gulf coast in Bushehr
Proteins are one of the types of biological macromolecules that were made of the smaller subunit called amino acids. Proteins are very diverse and are the basis of life living organisms.These biological molecules have the role of construction and other important functions, such as hormonal, storage, protection and safety inside of living creatures. Collagen is a protein in connective tissue that its fibers would determine the shape of the tissue and maintain it. Collagen is widely used in medical and non-medical including gelatin construction, cosmetics, heart surgery and pharmaceutical industry. Increase in world population and the need for protein cause special attention to marine food sources. The other hand, jellyfish is full of collagen. Therefore, extraction of collagen from jellyfish has attracted a lot of attention of researchers. In general, separation of dissolved and undissolved materials from diluted solutions is a difficult task. This problem becomes more serious for substances such as proteins and enzymes. That is due to the fact that these materials are sensitive to changes in operating conditions such as temperature. Method of acid and pepsin digestion commonly is used in extraction of collagen. Since the objective of this study is to extract collagen from jellyfish with high efficiency, a combination of three methods of acid, pepsin and salting out for extraction and purification of collagen from Aurelia sp species jellyfish was used. According to pervious research, the extraction efficiency increases with increasing the percentage of pepsin. So in this thesis, pepsin 0.3% ( ) was used in the method pepsin. The yield of the ASC was 14% (dry weight) and that of the PSC was 6% (dry weight). The amount of jellyfish protein and purified collagens was measured by using a spectrophotometer. The protein of the jellyfish, the acid-soluble collagens (ASC) and pepsin-solubilized collagens (PSC) were 19.65 , 692.8 and 723.4 , respectively. In order to evaluation of collagen type and the purification and the lack of change the nature of the collagen, electrophoresis was used. In electrophoresis patterns, the acidic and pepsin collagen was observed (? 1 ) 3 chain that was similar the acidic and pepsin collagen from jellyfish C.nozakii. Atomic absorption spectrometry was used to determine the chemical elements. The results showed that the amount of Pb was less than detection limit, Cd exceeded limit and the amount of Fe, Zn and Cu was less than the limit. More of Cd may be due to entering industrial wastewater to the Bushehr Persian Gulf. To check the denaturation temperature, the viscometer was used. The results showed that the denaturation temperature was about 29 ?C. The results showed that the denaturation temperature depends on jellyfish species and the ambient temperature that jellyfish lives. To study the structure of the collagen extracted scanning electron microscope images was used. Scanning electron microscope images showed that collagen is formed of fibers with different diameters with sheets. To determine the secondary structure of proteins and peptides and functional group present in the sample, FT-IR spectra was used. Collagen IR spectra showed that pepsin digestion in very small amount causes fragmentation of triple helix collagen. Finally, the results of FT-IR and electrophoresis sho
پروتئینها یکی از انواع درشت مولکولهای زیستی هستند که از زیر واحدهای ساختمانی کوچکتری به نام اسیدآمینه ساخته شدهاند. این مولکولهای زیستی نقشهای ساختمانی و اعمال مهم دیگر مانند نقشهای هورمونی، ذخیرهای، حفاظتی و ایمنی درون موجودات زنده اساس حیات آنها میباشند. کلاژن پروتئین قسمت عمده بافت پیوندی است که فیبرهای آن موجب تعیین شکل بافت و حفظ و نگهداری آن میشود. کلاژن کاربرد زیادی در زمینه پزشکی و غیرپزشکی ازجمله در ساخت ژلاتین، وسایل آرایشی و بهداشتی، جراحی قلب و صنایع داروسازی دارد. افزایش جمعیت جهان و نیاز به پروتئین موجب توجه ویژه به منابع خوراکی دریایی شده است. ازسویدیگر، عروسدریایی سرشار از کلاژن است. ازاینرو، استخراج کلاژن از عروسدریایی توجههای بسیاری از محققین را به خود جلب نموده است. بهطورکلی، جداسازی مواد حلشده و حلنشده از محلولهای رقیق یک کار دشوار است. برای برخی از مواد مانند پروتئینها و آنزیمها این مشکل جدیتر میشود. این در حقیقت به دلیل حساس بودن این مواد در برابر تغییرات در شرایط عملیاتی مانند دما میباشد. در استخراج کلاژن معمولاً از روشهای هضم اسیدی و پپسینی استفاده میشود. با توجه به هدف این پژوهش که استخراج کلاژن از عروسدریایی با بازده بالا میباشد. در این مطالعه، از ترکیب سه روش اسیدی، پپسین و نمکزدگی برای استخراج و خالصسازی کلاژن از عروسدریایی جنس Aurelia sp استفاده شد. با مطالعه پژوهشهای گذشته با افزایش درصد پپسین میزان بازده استخراج افزایش مییابد بنابراین در این پایاننامه نیز، در روش استخراج پپسینی از پپسین( ) 3/0% استفاده شد. بازده استخراج اسیدی 14% و بازده استخراج پپسینی 6% براساس وزن خشک بود. مقدار پروتئین عروسدریایی و همچنین کلاژنهای خالصسازی شده با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر اندازهگیری شد. میزان پروتئین موجود در عروسدریایی 65/19،کلاژن اسیدی 8/692 و در کلاژن پپسینی 4/723 بود. جهت بررسی نوع کلاژن، میزان خالصسازی و عدمتغییر ماهیت کلاژن از الکتروفورز استفاده شد. در الگوهای الکتروفورزکلاژن استخراجشده به روش اسیدی و پپسین زنجیره 3 ( 1 ?) مشاهده شد که از کلاژن نوع ? گاوی متفاوت و مشابه با کلاژن اسیدی و پپسینی بدست آمده از عروسدریایی گونه Cyanea nozakii بود. از دستگاه جذب اتمی جهت تعیین میزان برخی فلزات سنگین در عروسدریایی اولیه استفاده شد. نتایج نشان داد که میزان سرب کمتر از حد تشخیص دستگاه، کادمیم بیشتر از حد مجاز و مقدار آهن، روی و مس کمتر از حد مجاز بود. بیشتر بودن کادمیم ممکن است به دلیل ورود فاضلابهای صنعتی به دریای خلیجفارس ناحیه بوشهر باشد. جهت بررسی دمای تقلیب (دناتوراسیون) از ویسکومتر استفاده شد. دمای تقلیب حدود C?29 بود. نتایج نشان داد که دمای تقلیب به دمای محیطی که عروسدریایی در آن زندگی میکند و به گونه عروسدریایی بستگی دارد. جهت بررسی ساختار سطح کلاژن استخراجشده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که کلاژن از رشتههایی با قطرهای مختلف همراه با ورقهای کلاژن تشکیل شده است. برای تعیین ساختار ثانویه پروتئینها و پپتیدها و گروههای عاملی موجود در نمونه از طیف FT-IR استفاده شد. طیف IR کلاژن نشان داد که، هضم پپسینی به مقدار خیلی ناچیزی باعث ازهمگسیخته شدن مارپیچ سهتایی کلاژن شد. سرانجام، نتایج حاصل از FT-IR و الکتروفورز نشان داد که جداسازی ساختار مولکولی کلاژن را تغییر نمیدهد. کلمات کلیدی : پروتئین، کلاژن، استخراج، خالصسازی، عروسدریایی جنس Aurelia sp