本發(fā)明涉及一種絲膠，具體涉及一種納米絲膠及其制備方法。
背景技術(shù)：
：蠶絲纖維的主體是絲素，在絲素外圍包覆著絲膠，絲膠對(duì)絲素起著保護(hù)作用和膠粘作用。絲膠是一種性能優(yōu)良的生物材料，為開發(fā)新功能生物材料提供了極為重要的應(yīng)用素材。例如，絲膠可以作為合成高分子材料的添加劑，所得的高分子材料的物理性能不僅能得到改善，而且其高分子材料能被微生物迅速降解，成為優(yōu)異的環(huán)保材料；由絲膠和絲素混合組成的絲蛋白膜將是一種有開發(fā)前途的人工皮膚；此外，絲膠還可以作為固定化酶的載體，用絲膠載體制成的固定化酶其熱穩(wěn)定性、操作穩(wěn)定性、抗蛋白酶水解能力等方面都優(yōu)于其他載體；絲膠對(duì)細(xì)胞和蛋白質(zhì)具有很強(qiáng)的抗凍保護(hù)作用，作為新功能生物材料具有重要的應(yīng)用價(jià)值?，F(xiàn)有的制備絲膠的方法主要包括清洗、常壓脫膠、脫色、酶解、濃縮、離子交換樹脂純化、噴霧干燥、高溫蒸汽滅菌、鋁膜袋真空干燥包裝；然而，當(dāng)應(yīng)用于生物材料時(shí)，要求絲膠中的各項(xiàng)指標(biāo)（如鉛、汞、砷及灰分含量、菌落總數(shù)和大腸桿菌含量等）更低。此外，現(xiàn)有技術(shù)制備的絲膠粒徑偏大，一般為微米級(jí)，導(dǎo)致一些性能偏弱。因此，開發(fā)新的制備絲膠的方法，在加工過程中應(yīng)盡量保留絲膠原有的生物活性，以進(jìn)一步提高絲膠的品質(zhì)和生物活性，將其應(yīng)用于生物材料，具有積極的意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明目的是提供一種納米絲膠及其制備方法，以獲得高品質(zhì)的納米級(jí)絲膠，比表面積大，從而充分發(fā)揮絲膠的活性以及功能。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種納米絲膠的制備方法，包括如下步驟：(1)將中性蛋白酶加入蠶絲脫膠液中，酶解后得到酶解液；所述中性蛋白酶用量為1200～1600活力單位/g絲膠，酶解溫度為35～40℃，酶解時(shí)間為3.5～6小時(shí)，pH值控制在6.5～7.5；(2)將酶解液進(jìn)行破壁處理；然后再經(jīng)過超聲處理，得到處理液；(3)將處理液經(jīng)過透析后再濃縮得到濃縮物；(4)將濃縮物進(jìn)行超重力處理；然后冷凍干燥，再進(jìn)行輻照滅菌，得到納米絲膠；所述超重力處理的轉(zhuǎn)速為25000～40000rpm；濃縮物的流量為100～200mL/min。上述技術(shù)方案中，步驟（1）中，將清洗后的蠶絲進(jìn)行高溫高壓脫膠，得到蠶絲脫膠液；所述高溫脫膠的壓力為0.15～0.3MPa，溫度為110～135℃，脫膠時(shí)間為10～20分鐘；以蠶絲為原料，除雜、漂洗后，加入純凈水浸泡至少30min，浴比為10～20∶1；然后脫水，得到清洗后的蠶絲。上述技術(shù)方案中，步驟（1）中，所述蠶絲為桑蠶絲、柞蠶絲、蓖麻蠶絲、天蠶絲中的一種或者幾種。上述技術(shù)方案中，步驟（1）中，所述中性蛋白酶為綠色木霉。上述技術(shù)方案中，步驟（2）中，所述破壁處理在45000～50000rpm的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行破壁處理，時(shí)間為30～40分鐘；所述超聲處理的功率為500～800W，頻率30～50KHz，時(shí)間為10～15分鐘。本發(fā)明利用超聲處理，不是傳統(tǒng)的提高分散性，而是進(jìn)一步破碎粒子，提高破壁處理的粉碎效果，從而提高了雜質(zhì)去除率并提高酶解處理效果。上述技術(shù)方案中，步驟（3）中，所述透析采用截留分子量為5000～25000的半透膜在純水中進(jìn)行；本發(fā)明創(chuàng)造性的將透析應(yīng)用于絲素制備，而不是用常規(guī)的過濾、吸附，一方面克服了現(xiàn)有技術(shù)認(rèn)為透析由于無法分離雜質(zhì)與絲膠而不適用于絲膠洗滌的技術(shù)偏見；另一方面結(jié)合前步驟的酶解、破壁、超聲，以處理液進(jìn)行透析，可有效去除雜質(zhì)；得到的納米級(jí)絲膠白度非常高、重金屬、菌落等含量極低；取得了意想不到的技術(shù)效果。上述技術(shù)方案中，步驟（3）中，所述濃縮物的固含量為50～70%；即濃縮物中固體物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50～70%。為最后進(jìn)行超重力處理提供優(yōu)異的原料形態(tài)，達(dá)到最佳的處理效果，從而實(shí)現(xiàn)納米級(jí)絲膠的制備。上述技術(shù)方案中，步驟(4)中，優(yōu)選所述超重力處理的轉(zhuǎn)速為30000～35000rpm；濃縮物的流量為140～160mL/min。上述技術(shù)方案中，步驟(4)中，所述冷凍干燥的溫度為-40～-35℃，壓力為2～2.5Pa，蒸發(fā)液層厚度1～1.5mm。限定的條件結(jié)合超重力處理的產(chǎn)物可以在得到納米級(jí)絲素粉的同時(shí)避免污染以及營養(yǎng)物質(zhì)的損失。本發(fā)明還公開了根據(jù)上述的制備方法得到的納米絲膠。本發(fā)明首次利用超重力旋轉(zhuǎn)床，在超重力作用下，使得絲膠成核，形成納米級(jí)產(chǎn)品，解決了現(xiàn)有技術(shù)絲膠粒徑過大、不利于人體吸收等問題?，F(xiàn)有技術(shù)未見超重力對(duì)聚合物處理的報(bào)道，并且由于聚合物成核過程不存在反應(yīng)性，而且聚合物本身韌性、粘度、成核性都較為特異，一般認(rèn)為不適合利用超重力方法處理聚合物得到納米產(chǎn)品。本發(fā)明首先酶解，再破壁處理，接著利用超聲處理，然后制備限定固含量的濃縮物，最后利用超重力處理，從而制備納米級(jí)絲膠，取得了意想不到的技術(shù)效果。本發(fā)明首次制備出納米級(jí)絲膠，粒徑為10～25納米，而且白色無臭味，尤其是具有優(yōu)異的營養(yǎng)價(jià)值，氨基酸組成與未處理相比損失少；實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明得到的最終產(chǎn)物的灰分、鉛、汞、砷、菌落總數(shù)和大腸桿菌含量的各項(xiàng)指標(biāo)均大大減低，尤其是抗氧化性能與抑制黑色素性能較現(xiàn)有技術(shù)明顯提升，取得了意想不到的效果，更適用于生物材料。因此本發(fā)明進(jìn)一步公開了上述納米絲膠在制備口服材料或者外敷材料中的應(yīng)用。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：1．本發(fā)明從蠶絲出發(fā)，經(jīng)過酶解、破壁、超聲、濃縮，最后利用超重力處理后干燥，首次制備納米級(jí)絲膠，粒徑為10～25納米，比表面積大，可以充分發(fā)揮絲膠的活性以及功能，尤其是作為醫(yī)用材料，更能真正被人體吸收，取得了意想不到的技術(shù)效果。2．本發(fā)明公開的納米級(jí)絲膠的功能特征明顯，特別是氨基酸組成與未處理比較變化小，并且絲膠活性功能優(yōu)異，尤其是抗氧化性能與抑制黑色素性能較現(xiàn)有技術(shù)明顯提升。3．本發(fā)明利用酶解處理蠶絲脫膠液，尤其是利用綠色木霉，在限定條件進(jìn)行處理，既能去色除味，又能保持絲膠營養(yǎng)；沒有加入額外的酸或堿，因此不會(huì)產(chǎn)生額外的鹽分，無需過濾步驟，使最終產(chǎn)物的灰分小于等于1.3%。4．本發(fā)明利用蠶絲為原料，清洗后采用高溫高壓脫膠制備脫膠液，升溫速率快，保溫效果好，并使保溫時(shí)間大大縮短，同時(shí)蒸汽及助劑消耗減少，具有節(jié)能減排、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。5．本發(fā)明創(chuàng)造性地將酶解液進(jìn)行破壁處理，再經(jīng)過超聲處理，得到處理液；實(shí)現(xiàn)對(duì)蠶絲細(xì)胞膜的破壁，在保證絲膠有效成分不被破壞的情況下，利于絲膠的開裂，更使得絲膠白細(xì)化，為后續(xù)處理打下基礎(chǔ)，從而結(jié)合酶解、超重力處理，獲得納米級(jí)食用型、高性能絲膠。6．本發(fā)明創(chuàng)造性的利用超重力技術(shù)對(duì)絲膠濃縮物進(jìn)行處理，在固含量為50～70%下，不僅可以得到納米級(jí)絲膠，而且避免營養(yǎng)成分的流失，最大程度實(shí)現(xiàn)絲膠的醫(yī)用保健作用，可在制備口服材料或者外敷材料中應(yīng)用。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：實(shí)施例一一種納米絲膠的制備方法，包括如下步驟：(1)以桑蠶絲為原料，除雜、漂洗后，加入純凈水浸泡30min，浴比為10∶1；然后脫水，得到清洗后的蠶絲；將清洗后的蠶絲進(jìn)行高溫高壓脫膠，得到蠶絲脫膠液；所述高溫脫膠的壓力為0.15MPa，溫度為110℃，脫膠時(shí)間為10分鐘；將綠色木霉加入蠶絲脫膠液中，酶解后得到酶解液；所述中性蛋白酶用量為1200活力單位/g絲膠，酶解溫度為35℃，酶解時(shí)間為3.5小時(shí)，pH值控制在6.5；(2)將酶解液進(jìn)行破壁處理；然后再經(jīng)過超聲處理，得到處理液；所述破壁處理在45000rpm的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行破壁處理，時(shí)間為30分鐘；所述超聲處理的功率為500W，頻率30KHz，時(shí)間為10分鐘；(3)將處理液采用截留分子量為10000的半透膜在純水中進(jìn)行透析濃縮制備固含量為50%的濃縮物；(4)將濃縮物進(jìn)行超重力處理；然后冷凍干燥，再進(jìn)行輻照滅菌，得到納米絲膠；所述超重力處理的轉(zhuǎn)速為25000rpm；濃縮物的流量為100mL/min；所述冷凍干燥的溫度為-40℃，壓力為2.5Pa，蒸發(fā)液層厚度1.5mm。實(shí)施例二一種納米絲膠的制備方法，包括如下步驟：(1)以桑蠶絲為原料，除雜、漂洗后，加入純凈水浸泡40min，浴比為20∶1；然后脫水，得到清洗后的蠶絲；將清洗后的蠶絲進(jìn)行高溫高壓脫膠，得到蠶絲脫膠液；所述高溫脫膠的壓力為0.3MPa，溫度為135℃，脫膠時(shí)間為20分鐘；將綠色木霉加入蠶絲脫膠液中，酶解后得到酶解液；所述中性蛋白酶用量為1600活力單位/g絲膠，酶解溫度為40℃，酶解時(shí)間為6小時(shí)，pH值控制在7.5；(2)將酶解液進(jìn)行破壁處理；然后再經(jīng)過超聲處理，得到處理液；所述破壁處理在50000rpm的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行破壁處理，時(shí)間為40分鐘；所述超聲處理的功率為800W，頻率50KHz，時(shí)間為15分鐘；(3)將處理液采用截留分子量為15000的半透膜在純水中進(jìn)行濃縮制備固含量為70%的濃縮物；(4)將濃縮物進(jìn)行超重力處理；然后冷凍干燥，再進(jìn)行輻照滅菌，得到納米絲膠；所述超重力處理的轉(zhuǎn)速為40000rpm；濃縮物的流量為200mL/min；所述冷凍干燥的溫度為-35℃，壓力為2Pa，蒸發(fā)液層厚度1.5mm。實(shí)施例三一種納米絲膠的制備方法，包括如下步驟：(1)以桑蠶絲為原料，除雜、漂洗后，加入純凈水浸泡30min，浴比為15∶1；然后脫水，得到清洗后的蠶絲；將清洗后的蠶絲進(jìn)行高溫高壓脫膠，得到蠶絲脫膠液；所述高溫脫膠的壓力為0.2MPa，溫度為125℃，脫膠時(shí)間為15分鐘；將綠色木霉加入蠶絲脫膠液中，酶解后得到酶解液；所述中性蛋白酶用量為1400活力單位/g絲膠，酶解溫度為38℃，酶解時(shí)間為5小時(shí)，pH值控制在7；(2)將酶解液進(jìn)行破壁處理；然后再經(jīng)過超聲處理，得到處理液；所述破壁處理在48000rpm的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行破壁處理，時(shí)間為35分鐘；所述超聲處理的功率為600W，頻率40KHz，時(shí)間為15分鐘；(3)將處理液采用截留分子量為8000的半透膜在純水中進(jìn)行濃縮制備固含量為60%的濃縮物；(4)將濃縮物進(jìn)行超重力處理；然后冷凍干燥，再進(jìn)行輻照滅菌，得到納米絲膠；所述超重力處理的轉(zhuǎn)速為30000rpm；濃縮物的流量為150mL/min；所述冷凍干燥的溫度為-40℃，壓力為2Pa，蒸發(fā)液層厚度1mm。實(shí)施例四一種納米絲膠的制備方法，包括如下步驟：(1)以桑蠶絲為原料，除雜、漂洗后，加入純凈水浸泡30min，浴比為10∶1；然后脫水，得到清洗后的蠶絲；將清洗后的蠶絲進(jìn)行高溫高壓脫膠，得到蠶絲脫膠液；所述高溫脫膠的壓力為0.15MPa，溫度為110℃，脫膠時(shí)間為10分鐘；將綠色木霉加入蠶絲脫膠液中，酶解后得到酶解液；所述中性蛋白酶用量為1200活力單位/g絲膠，酶解溫度為35℃，酶解時(shí)間為3.5小時(shí)，pH值控制在6.5；(2)將酶解液進(jìn)行破壁處理；然后再經(jīng)過超聲處理，得到處理液；所述破壁處理在45000rpm的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行破壁處理，時(shí)間為30分鐘；所述超聲處理的功率為500W，頻率30KHz，時(shí)間為10分鐘；(3)將處理液采用截留分子量為25000的半透膜在純水中進(jìn)行濃縮制備固含量為70%的濃縮物；(4)將濃縮物進(jìn)行超重力處理；然后冷凍干燥，再進(jìn)行輻照滅菌，得到納米絲膠；所述超重力處理的轉(zhuǎn)速為35000rpm；濃縮物的流量為160mL/min；所述冷凍干燥的溫度為-35℃，壓力為2Pa，蒸發(fā)液層厚度1.5mm。實(shí)施例五一種納米絲膠的制備方法，包括如下步驟：(1)以桑蠶絲為原料，除雜、漂洗后，加入純凈水浸泡40min，浴比為20∶1；然后脫水，得到清洗后的蠶絲；將清洗后的蠶絲進(jìn)行高溫高壓脫膠，得到蠶絲脫膠液；所述高溫脫膠的壓力為0.3MPa，溫度為135℃，脫膠時(shí)間為20分鐘；將綠色木霉加入蠶絲脫膠液中，酶解后得到酶解液；所述中性蛋白酶用量為1600活力單位/g絲膠，酶解溫度為40℃，酶解時(shí)間為6小時(shí)，pH值控制在7.5；(2)將酶解液進(jìn)行破壁處理；然后再經(jīng)過超聲處理，得到處理液；所述破壁處理在50000rpm的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行破壁處理，時(shí)間為40分鐘；所述超聲處理的功率為800W，頻率50KHz，時(shí)間為15分鐘；(3)將處理液采用截留分子量為5000的半透膜在純水中進(jìn)行濃縮制備固含量為50%的濃縮物；(4)將濃縮物進(jìn)行超重力處理；然后冷凍干燥，再進(jìn)行輻照滅菌，得到納米絲膠；所述超重力處理的轉(zhuǎn)速為30000rpm；濃縮物的流量為150mL/min；所述冷凍干燥的溫度為-40℃，壓力為2Pa，蒸發(fā)液層厚度1mm。然后對(duì)實(shí)施例的絲膠配置成絲膠溶液進(jìn)行抗氧化作用的測(cè)試，檢測(cè)其對(duì)黑色素生產(chǎn)的抑制作用，結(jié)果如表1：表1黑色素生產(chǎn)的抑制結(jié)果對(duì)實(shí)施例的絲膠固體進(jìn)行抗氧化作用的測(cè)試，檢測(cè)其對(duì)黑色素生產(chǎn)的抑制作用，結(jié)果如表2：表2絲膠固體進(jìn)行抗氧化作用以及抑制結(jié)果絲膠粒徑（nm）總抗氧化能力U/g清除羥自由基能力U/g實(shí)施例一10831.13666.6實(shí)施例二18880.63699.7實(shí)施例三20854.93700.2實(shí)施例四22865.53702.1實(shí)施例五25842.83689.7由上述測(cè)試可見，本實(shí)施例獲得的絲膠具有更好的抗氧化作用，粒徑非常小，因而具有更高的生物活性，更適用于生物材料。當(dāng)前第1頁1 2 3