一種利用l-半胱氨酸再生羊毛角蛋白的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于羊毛纖維的再生利用的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用L-半胱氨酸再生羊毛角蛋白的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]羊毛角蛋白質(zhì)纖維作為人類(lèi)利用較早的天然纖維材料之一，由于羊毛品質(zhì)和紡織技術(shù)的限制，每年都有大量的短纖維、粗纖維被廢棄，使得這類(lèi)纖維的再生利用及方法的研宄一直為人們所關(guān)注。羊毛纖維主要成分為α-角蛋白，角蛋白分子通過(guò)雙硫鍵、氫鍵、鹽鍵和其它鍵作用形成高度交聯(lián)的三維穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，由于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜致密性，其在一般條件下不溶解，傳統(tǒng)溶解羊毛蛋白的方法是通過(guò)強(qiáng)堿、強(qiáng)酸、還原劑或氧化劑等試劑破壞蛋白質(zhì)分子的雙硫鍵或肽鍵分解成短肽，這些方法普遍存在大量無(wú)機(jī)酸、堿、還原劑或氧化劑等環(huán)境不友好溶劑的浪費(fèi)，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。
[0003]L-半胱氨酸又叫巰基丙氨酸，是一種具有生理功能的氨基酸，是組成蛋白質(zhì)的20多種氨基酸中惟一具有還原性基團(tuán)巰基(-SH)的氨基酸。作為一種還原劑，通過(guò)改變蛋白質(zhì)分子之間和蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的二硫鍵，減弱了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，使蛋白質(zhì)就伸展開(kāi)來(lái)。L-半胱氨酸有很多優(yōu)點(diǎn)，首先L-半胱氨酸，分子內(nèi)還有巰基，具有一定還原性；其次L-半胱氨酸沒(méi)有毒性，實(shí)驗(yàn)條件比較溫和，對(duì)實(shí)驗(yàn)要求較低；再次L-半胱氨酸價(jià)格便宜，來(lái)源廣泛，資源充分。相對(duì)于毒性高、價(jià)格昂貴的巰基乙醇、巰基乙酸和三(2-羧乙基)膦等，具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用L-半胱氨酸再生羊毛角蛋白的方法，該方法操作簡(jiǎn)單，使用的藥品及設(shè)備成本低廉，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；該方法以紡織過(guò)程中被廢棄羊毛、羊絨等纖維及不能直接用于紡織加工的羊毛等動(dòng)物短纖維為原料，既節(jié)約資源，又保護(hù)環(huán)境；制備得到的固體粉末具有潔白色澤、分子量高等的特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的一種利用L-半胱氨酸再生羊毛角蛋白的方法，包括:
[0006](I)將羊毛纖維在H2O2的堿性溶液中清洗，然后用水清洗，再用乙醇-丙酮混合溶劑脫脂12?24h，烘干，將得到的羊毛纖維剪碎；其中，清洗的溫度為40?60°C，浴比為30:1?40:1，脫脂過(guò)程使用的脫脂劑浸沒(méi)羊毛纖維即可；
[0007](2)將步驟(I)中剪碎后的羊毛纖維加入到L-半胱氨酸-尿素復(fù)合液體中，浴比10:1?30:1，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值至9.5?10.5，密封，升溫至65?85°C，機(jī)械振蕩3?8h，得到羊毛角蛋白溶液；其中，L-半胱氨酸用量為10?50g/L，尿素的用量為5?1mol/L ；
[0008](3)對(duì)步驟(2)中得到的羊毛和角蛋白的混合溶液進(jìn)行熱過(guò)濾，取濾液，得到羊毛角蛋白溶液；
[0009](4)對(duì)步驟(3)中得到的羊毛角蛋白溶液透析48?72h ；
[0010](5)透析完成后，邊攪拌邊向透析液中加醋酸溶液，調(diào)節(jié)pH至4.0?4.5，使角蛋白完全析出；靜置2?3h后，去除上清液，對(duì)沉淀進(jìn)行離心；
[0011](6)將步驟(5)中離心所得沉淀放入-60°c冰箱冷凍6?12h，然后在冷凍干燥機(jī)上干燥48?72h，得到角蛋白固體；
[0012](7)用粉碎機(jī)將步驟(6)中得到的角蛋白固體粉碎成粉末，得到羊毛角蛋白粉末。
[0013]所述步驟⑴中H2O2堿性溶液中30% H2O2的濃度為4-8mL/L，純堿的濃度為5-15g/Lo
[0014]所述步驟(I)中乙醇-丙酮混合溶劑中乙醇與丙酮的體積比為1:1?2:1。
[0015]所述步驟(I)中羊毛纖維剪碎至I?5cm長(zhǎng)。
[0016]所述步驟(2)中NaOH溶液的濃度為200g/L。
[0017]所述步驟⑵中振蕩的時(shí)間為4?7h。
[0018]所述步驟(3)中過(guò)濾除去5 μπι以上的固體雜質(zhì)。
[0019]所述步驟(4)中透析時(shí)透析膜的截留分子量為8000?14000，每隔3?4h換一次去離子水。
[0020]所述步驟(5)中離心的條件為離心轉(zhuǎn)速為lOOOOrpm，溫度為10?20°C，時(shí)間為1min0
[0021]所述步驟(J)中得到的羊毛角蛋白粉末置于4°C待用。
[0022]本發(fā)明所用的角蛋白原料為固體廢棄羊毛，其化學(xué)機(jī)理是用還原方法切斷角蛋白分子鏈間的-S-S-鍵，在此基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的PH至合適值，并且選用具有強(qiáng)烈膨化作用的尿素，使蛋白大分子充分溶脹直至溶解，得到角蛋白溶液及固體，其中溶液具有的顯著特征，其固相粉末制品具有潔白色澤，其工藝流程為:原料一氧化洗凈一剪碎一溶解一熱過(guò)濾一角蛋白溶液一透析一沉析一離心一冷凍干燥一角蛋白粉體。
[0023]本發(fā)明制備得到的角蛋白溶液可以用于織物整理、制膜及紡絲等，角蛋白粉末性質(zhì)穩(wěn)定，在一定條件下可以貯存較長(zhǎng)時(shí)間，可以用于創(chuàng)傷醫(yī)學(xué)，也可以與其他聚合物進(jìn)行復(fù)合紡絲，應(yīng)用于組織工程等。
[0024]有益效果
[0025](I)本發(fā)明所使用的藥品及設(shè)備成本低廉，操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；
[0026](2)本發(fā)明所使用的還原劑沒(méi)有毒性，來(lái)源廣泛，資源充分；
[0027](3)本發(fā)明以紡織過(guò)程中被廢棄羊毛、羊絨等纖維及不能直接用于紡織加工的羊毛等動(dòng)物短纖維為原料，既節(jié)約資源，又保護(hù)環(huán)境；
[0028](4)本發(fā)明提取的羊毛角蛋白具有分子量高，提取率高等顯著特點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
[0030]實(shí)施例1
[0031](I)將羊毛纖維在H2O2堿性溶液中洗凈，其中30% H2O2的濃度為6mL/L，純堿的濃度為1(^/1，溫度為50°0，浴比40:1。再用乙醇-丙酮混合溶劑脫脂12h，70°C烘干，然后將烘干后的羊毛剪碎。其中，脫脂過(guò)程使用的脫脂劑浸沒(méi)羊毛纖維即可，乙醇-丙酮混合溶劑中乙醇與丙酮的體積比為2:1。
[0032](2)將剪碎后的羊毛纖維加入到L-半胱氨酸-尿素復(fù)合液體中，其中浴比20:1，L-半胱氨酸用量為20g/L，尿素的用量為8mol/L。用200g/L的NaOH調(diào)節(jié)pH值至10左右，蓋上塞子密封，升溫至75°C，機(jī)械振蕩5h后，得到羊毛和角蛋白的混合溶液。
[0033](3)對(duì)羊毛、角蛋白混合溶液進(jìn)行熱過(guò)濾，取濾液，得到羊毛角蛋白溶液。
[0034](4)對(duì)所得到的濾液透析72h，透析膜的截留分子量為8000?14000，每隔3h換一次去離子水。透析完成后，得到羊毛角蛋白純?nèi)芤骸?br>[0035]實(shí)施例2
[0036](I)將羊毛纖維在H2O2堿性溶液中洗凈，其中30% H2O2的濃度為6mL/L，純堿的濃度為1(^/1，溫度為501，浴比40:1。再用乙醇-丙酮混合溶劑脫脂12h，然后將烘干后的羊毛剪碎。其中，脫脂過(guò)程使用的脫脂劑浸沒(méi)羊毛纖維即可，乙醇-丙酮混合溶劑中乙醇與丙酮的體積比為2:1。
[0037](2)將剪碎后的羊毛纖維加入到L-半胱氨酸-尿素復(fù)合液體中，其中浴比20:1，L-半胱氨酸用量為10g/L，尿素的用量為8mol/L。用200g/L的NaOH調(diào)節(jié)pH值至10左右，蓋上塞子密封，升溫至75°C，機(jī)械振蕩5h后，得到羊毛和角蛋白的混合溶液。
[0038](3)對(duì)羊毛、角蛋白混合溶