[发明专利]一种利用L‑半胱氨酸再生羊毛角蛋白的方法

说明书

技术领域

本发明属于羊毛纤维的再生利用的技术领域，特别涉及一种利用L-半胱氨酸再生羊毛角蛋白的方法。

背景技术

羊毛角蛋白质纤维作为人类利用较早的天然纤维材料之一，由于羊毛品质和纺织技术的限制，每年都有大量的短纤维、粗纤维被废弃，使得这类纤维的再生利用及方法的研究一直为人们所关注。羊毛纤维主要成分为α-角蛋白，角蛋白分子通过双硫键、氢键、盐键和其它键作用形成高度交联的三维稳定结构，由于其结构的复杂致密性，其在一般条件下不溶解，传统溶解羊毛蛋白的方法是通过强碱、强酸、还原剂或氧化剂等试剂破坏蛋白质分子的双硫键或肽键分解成短肽，这些方法普遍存在大量无机酸、碱、还原剂或氧化剂等环境不友好溶剂的浪费，对环境造成严重的影响。

L-半胱氨酸又叫巯基丙氨酸，是一种具有生理功能的氨基酸，是组成蛋白质的20多种氨基酸中惟一具有还原性基团巯基(-SH)的氨基酸。作为一种还原剂,通过改变蛋白质分子之间和蛋白质分子内部的二硫键,减弱了蛋白质的结构，使蛋白质就伸展开来。L-半胱氨酸有很多优点，首先L-半胱氨酸，分子内还有巯基，具有一定还原性；其次L-半胱氨酸没有毒性，实验条件比较温和，对实验要求较低；再次L-半胱氨酸价格便宜，来源广泛，资源充分。相对于毒性高、价格昂贵的巯基乙醇、巯基乙酸和三(2-羧乙基)膦等，具有相当大的优势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用L-半胱氨酸再生羊毛角蛋白的方法，该方法操作简单，使用的药品及设备成本低廉，易于实现工业化生产；该方法以纺织过程中被废弃羊毛、羊绒等纤维及不能直接用于纺织加工的羊毛等动物短纤维为原料，既节约资源，又保护环境；制备得到的固体粉末具有洁白色泽、分子量高等的特点。

本发明的一种利用L-半胱氨酸再生羊毛角蛋白的方法，包括：

(1)将羊毛纤维在H₂O₂的碱性溶液中清洗，然后用水清洗，再用乙醇-丙酮混合溶剂脱脂12～24h，烘干，将得到的羊毛纤维剪碎；其中，清洗的温度为40～60℃，浴比为30:1～40:1，脱脂过程使用的脱脂剂浸没羊毛纤维即可；

(2)将步骤(1)中剪碎后的羊毛纤维加入到L-半胱氨酸-尿素复合液体中，浴比10:1～30:1，用NaOH溶液调节pH值至9.5～10.5，密封，升温至65～85℃，机械振荡3～8h，得到羊毛角蛋白溶液；其中，L-半胱氨酸用量为10～50g/L，尿素的用量为5～10mol/L；

(3)对步骤(2)中得到的羊毛和角蛋白的混合溶液进行热过滤，取滤液，得到羊毛角蛋白溶液；

(4)对步骤(3)中得到的羊毛角蛋白溶液透析48～72h；

(5)透析完成后，边搅拌边向透析液中加醋酸溶液，调节pH至4.0～4.5，使角蛋白完全析出；静置2～3h后，去除上清液，对沉淀进行离心；

(6)将步骤(5)中离心所得沉淀放入-60℃冰箱冷冻6～12h，然后在冷冻干燥机上干燥48～72h，得到角蛋白固体；

(7)用粉碎机将步骤(6)中得到的角蛋白固体粉碎成粉末，得到羊毛角蛋白粉末。

所述步骤(1)中H₂O₂碱性溶液中30％H₂O₂的浓度为4-8mL/L，纯碱的浓度为5-15g/L。

所述步骤(1)中乙醇-丙酮混合溶剂中乙醇与丙酮的体积比为1:1～2:1。

所述步骤(1)中羊毛纤维剪碎至1～5cm长。

所述步骤(2)中NaOH溶液的浓度为200g/L。

所述步骤(2)中振荡的时间为4～7h。

所述步骤(3)中过滤除去5μm以上的固体杂质。

所述步骤(4)中透析时透析膜的截留分子量为8000～14000，每隔3～4h换一次去离子水。

所述步骤(5)中离心的条件为离心转速为10000rpm，温度为10～20℃，时间为10min。

所述步骤(7)中得到的羊毛角蛋白粉末置于4℃待用。

本发明所用的角蛋白原料为固体废弃羊毛，其化学机理是用还原方法切断角蛋白分子链间的-S-S-键，在此基础上调节反应体系的pH至合适值，并且选用具有强烈膨化作用的尿素，使蛋白大分子充分溶胀直至溶解，得到角蛋白溶液及固体，其中溶液具有的显著特征，其固相粉末制品具有洁白色泽，其工艺流程为：原料→氧化洗净→剪碎→溶解→热过滤→角蛋白溶液→透析→沉析→离心→冷冻干燥→角蛋白粉体。