[发明专利]从羽毛中提取角蛋白的方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子技术领域，涉及一种角蛋白的提取方法，尤其涉及一种从废弃羽毛中提取角蛋白的方法。 

背景技术

角蛋白是外胚层细胞的结构蛋白，广泛存在于生物体的组织结构中。包括皮肤以及皮肤的衍生物：发、毛、鳞、羽、甲、蹄、角、爪、喙、丝等。作为一种天然高分子材料，角蛋白不仅来源丰富，价格低廉，且具有一些良好的特殊性能，可被广泛应用，具有很好的经济效益与发展前景。例如，角蛋白水解产物可作为动物饲料的添加剂；其改性产物对皮革，橡胶等进行填充，可制备性能优良的皮革及橡胶产品；在角蛋白溶液中添加具有特殊功能的粉体，可以生产具有特殊功能的再生纤维。角蛋白作为一种天然的蛋白质，具有非常好的生物相容性和细胞亲和性，具有一定的力学性能、可加工，最主要的是具有生物可降解性，作为生物医用高分子材料将具有良好的发展前景。 

但是在通常情况下，角蛋白分子内的二硫键、氢键和离子键等空间横向联键使肽链内部和相邻肽链之间发生交联，形成立体网状结构，使天然角蛋白质在水或其它许多溶剂中都不能溶解，且表现出很强的韧性和机械强度，给角蛋白的提取与利用带来困难。 

常用的角蛋白的提取方法有机械法、化学法和微生物降解法。机械法主要是通过加热加压的方法，使角蛋白分子间甚至分子内的双硫键断裂水解，从而得到可溶性的角蛋白。如：郭素华等用加热高压膨化方法使角蛋白分子中的S-S键断裂来提取角蛋白，该法效率较高，但需要加压，且获得的角蛋白分子量不高，一般为多肽化混合物。微生物降解法是利用微生物的角蛋白酶，在相对温和的条件下将角蛋白水解为氨基酸和多肽，产品纯度高且可节约能源，但过程较为烦琐，鲜有实际应用。化学法又可分为酸碱水解法、氧化法、还原法等。化学法也可与其它方法结合使用。由于各种化学方法的作用原理不同，得到的角蛋白的产率和分子量也不同。酸碱水解法就是在酸或碱存在的条件下，破坏角蛋白分子中的二硫键增大角蛋白的溶解度，从而获得可溶性角蛋白的方法。 例如：尹国强利用亚硫酸氢钠溶液对羽毛进行预处理，采用氢氧化钠溶液水解羽毛制得可溶性羽毛蛋白，最佳条件下收率为65.7％。该方法一般在短时间内可获得分子量较大的角蛋白，可是角蛋白的收率偏低；而在较长时间下又容易使得角蛋白分子中的肽键发生断裂，获得的产品分子量较低，制得的可溶性角蛋白产品收率越高则其分子量会越小。氧化法的基本原理是使用氧化剂把角蛋白中的二硫键氧化成磺酸基，从而获得可溶性角蛋白。例如，R.J凯利等用Na₂SO₃磺化和氢氧化铜铵氧化，使胱氨酸基转化为S-硫代半胱氨酸，同时采用温和的重力进料过滤系统离心分离凝胶状角蛋白。该法在氧化过程中，不可避免的会出现肽链氧化断裂的现象，因此氧化法所获得的角蛋白平均分子量不高。还原法是利用还原剂将角蛋白分子中的二硫键还原成巯基，从而获得可溶性角蛋白的基本方法。选用适当的还原剂，使其只作用于二硫键而不破坏肽键，可以使角蛋白保持较高的分子量。例如，王开利等人采用组合还原剂处理、碱提取的方法得到的羊毛角蛋白原液，主要分子量分布在40-80KD。张志等人采用尿素溶解法溶解废弃羊毛，得到的原液虽然有较高的分子量，但经氧化交联后的固体产率不高，且产物颜色同原料，也就是产物纯度不高。以上还原法均是对羊毛进行处理，得到羊毛角蛋白溶液。 

羽毛是一种性能优良的蛋白质材料，然而众多的家禽养殖企业却将其作为副产物随意丢弃，造成了严重的资源浪费，同时也给环境带来了很大压力。因此，对丰富、廉价的羽毛的利用具有很好的经济效益和环境效益。 

发明内容

本发明的目的是提供一种从废弃羽毛中提取角蛋白的方法。 

本发明从羽毛中提取角蛋白的方法，包括以下工艺步骤： 

①乙醇预处理 

将干净的羽毛粉碎后置于反应器中，加入羽毛粉末质量30～50倍量、浓度为75％～95％的乙醇，在20～80℃搅拌1～6h，过滤，然后依次用75％～95％的乙醇、蒸馏水分别洗涤，得脱脂羽毛； 

②盐酸预处理 

将脱脂羽毛置于反应器中，先加入脱脂羽毛质量0.8～1.4倍量、浓度36～38％的盐酸，再加入脱脂羽毛质量10～30倍量、浓度为75％～95％的工业乙醇及脱脂羽毛质量30～50倍量的蒸馏水，在20～100℃搅拌1～6h；过滤，并用蒸馏水洗涤数次，冷冻干燥后得盐酸预处理羽毛；

③巯基乙醇还原