[发明专利]一种单酶法制备羽毛多肽及其产物制备生物可降解薄膜的方法

说明书

技术领域

 本发明涉及单酶法制备羽毛多肽及其产物制备生物可降解薄膜的方法。利用单酶法来水解废弃物羽毛得到产物羽毛多肽，整个处理过程无环境污染。利用羽毛多肽这种以天然高分子物质为基体制作的膜材料，能被生物降解，不会造成环境污染。

背景技术

我国家禽羽毛资源相当丰富，我国家禽养殖业每年约有70万吨羽毛废弃物，角蛋白是构成动物机体的重要功能物质，它具有合成高分子材料无法比拟的生物相容性和生物降解性。由于羽毛很难降解，工业上常用酸碱法来处理羽毛，酸法水解反应时间较长，对设备的要求较高，投资较大，而且使用的盐酸易挥发，造成污染，有害于操作人员的身体健康；碱法对设备要求不高，反应时间较短，可大量生产，但氨基酸含量偏低，难以控制反应。

专利号公开号为CN 101613733 B，发明名称为《羽毛多肽的制备方法》的中国专利，将动物羽毛经过粉碎，与水混合形成羽毛与水混合液，再经过灭菌，胰蛋白酶、碱式蛋白酶和木瓜蛋白酶三种酶酶解和酶失活步骤。 该技术使用的酶种较多，工艺也比较复杂。

本发明中的羽毛酶解，不需要任何处理（粉碎，高温高压等），直接将羽毛用单一的酶(蛋白酶k来源于林伯氏白色念球菌的蛋白酶K突变体，用毕赤酵母表达重组蛋白)处理，即可得到羽毛多肽。整个工艺操作方法简单，节能环保，成本低廉，羽毛多肽的提取效率高，产品多肽含量高。

生物可降解塑料大多数都集中在淀粉改性方面，蛋白质基塑料的研究相对要少一些，然而，淀粉基塑料存在自身难以克服的诸多缺点，如力学强度不够，不能满足实际的应用要求。以角蛋白为基质来制备地膜，成为热点。角蛋白薄膜可降解，可作为制作包装袋的材料，可变为有机肥料被农作物吸收，解决了环境污染的问题。作为地膜不仅具有增温、保墒、早熟、增产等作用，还能防止土壤流失，有效控制土壤盐碱度，减少氮的淋洗。

专利号公开号为CN 101284948 A，发明名称为《畜禽毛角蛋白基复合薄膜及其制备方法》的中国专利，采用还原水解法或者氧化水解法制备角蛋白原液，超声波处理角蛋白原液，该技术整个工艺复杂，能耗大，制备的薄膜中盐离子高，并且不利于工业化生产。

本发明中的制备只需要加入酶液，水和废弃物羽毛，并且羽毛角蛋白原液内不含其它任何盐离子，并且纯度高，颜色均一，能耗低，适合于工业化生产，并且制得的薄膜均达到国家标准。

发明内容

本发明的目的是运用单酶法酶解不需要任何处理的废弃物羽毛，并得到羽毛多肽，该方法具有降解速度快，产品成本低，生产工艺简单的特点。本发明的第二目的是利用单酶法酶解的羽毛多肽，制备生物可降解薄膜，用其代替不可降解的薄膜。整个工艺可以减少废弃物羽毛对环境的污染，变害为利，同时减少不可降解的薄膜污染，保护环境，在取得环境效益的同时又取得经济效益和生态效益。

本发明是这样实现的。本发明的步骤为：

一、角蛋白酶解液（即羽毛多肽酶解液）的制备

按下列各原料的重量配比称量，

废弃物羽毛                     5—10%，

蛋白酶k                        2—4%，

水                            86—93%，

反应条件： PH：8.0—9.0，温度：50—60℃ ，摇床摇振转速：180—250rpm/min，反应时间： 48—60小时 ，

离心取上清，即得到角蛋白酶解液（羽毛多肽酶解液）。

通过酶法进行水解，反应条件温和，时间适中，对设备要求不高，而且易于控制，对人和环境无危害，同时提高了生产附加值。羽毛多肽含量可达到80%以上。

废弃物羽毛可由市场收集，蛋白酶k可从市场购买。

二、可降解薄膜的制备步骤

a、按下列各原料的重量配比称取，

聚乙烯醇（PVA）           60%—80%，

羽毛多肽酶解液 （含量70-80%）     10%—30%，

甘油                      2—10%，

甲醛                     0.5—2%，

b、PVA用乙醇浸泡1-3小时，然后加入水于90—95℃加热，待PVA完全溶解，再加入甘油和甲醛共混30分钟，完毕后降温至40℃，最后加入羽毛多肽酶解液共混30分钟到40分钟，

c、将共混后的液体倒入玻璃平板上成膜，或用成膜机成膜，

d、放在烘箱中烘干，烘干温度控制在30—50℃之间。