[发明专利]一种提取角蛋白的方法

说明书

本发明提供了一种提取角蛋白的方法，以咪唑类离子液体为溶剂溶解脱脂处理的头发，进一步脱除离子液体头发溶液中的色素物质，然后浓缩离子液体头发角蛋白溶液，利用乙醇溶剂沉淀法使头发角蛋白溶液中的角蛋白沉淀再生。与传统溶剂溶解头发相比具有以下优点：离子液体溶解头发过程可控、操作简单，溶解效率高，角蛋白提取率高，离子液体可循环利用，实现了头发的高效溶解和较高的角蛋白提取率。

技术领域

本发明涉及人体头发溶解和资源化利用领域，具体涉及一种提取角蛋白的方法。

背景技术

随着社会的发展，可再生资源的利用已成为学术界和工业界共同努力的方向，人的头发（后面简称头发）的利用引起研究者广泛关注。头发是一种丰富的角蛋白资源（头发中主要成分是角蛋白，含量为65%-95%），并且头发的生长速率高达~12.7 mm/月，成年人每年能产生80-100 g头发。从2010年开始，全世界头发的产量每年大概以1万吨的速度增长。但目前头发的有效利用率非常低，如：少部分用于假发、装饰用品和混凝土添加剂，大部分头发被焚烧或掩埋，造成环境污染和资源的严重浪费。若将头发中的角蛋白提取出来并进行利用，就可以使头发变废为宝，实现其资源化利用。但由于头发中角蛋白分子内氢键网络及三维网状结构的二硫键，常规的有机溶剂很难使之溶解。

目前，头发中角蛋白的提取方法主要是化学法，包括碱性法、还原法、氧化法。如中国专利CN1293266A公开了一种采用NaOH溶液从动物毛发中提取角蛋白，并用于角蛋白纤维制备的方法。其主要工艺流程为原料-脱除去杂-溶解-蛋白质交联-封闭游离氨基-蛋白纺丝液-纺丝-蛋白再生纤维。其特征在于用猪毛、鸡鸭毛等动物毛发、废蚕丝、废皮革等角蛋白作为原料，利用NaOH溶液溶解之后用环氧氯丙烷、甲醛做交联剂。但上述过程中用到强碱性环境，对设备腐蚀严重，增加了企业的生产成本。

中国专利CN1435432A公开了一种利用还原法得到动物毛发角蛋白溶液和角蛋白固体的方法。其主要工艺流程为原料粉碎-洗净-溶解-角蛋白溶液-交联-凝聚-水洗-角蛋白固体。其特征在于用山羊毛、绵羊毛、驼毛等动物粗毛以及废皮革、动物蹄壳等无纺织价值的羊毛、皮屑。采用还原剂疏基乙醇、亚硫酸氢钠、疏基乙酸等与金属盐类硫氰酸钠、溴化锂等上述两种试剂作为溶剂，将羊毛等动物毛发溶解，随后与过氧醋酸等氧化剂交联形成角蛋白固体。但上述过程中，用到的疏基乙醇、硫氰酸钠均能对环境造成危害，同时增加了生产过程中的安全风险。上述三种溶解头发提取角蛋白的化学方法，通常会用到强酸或强氧化剂，会造成环境污染，同时该方法存在耗时长、操作繁琐等不足，因此，迫切需要开发高效溶解头发提取角蛋白的方法。

近年来，离子液体因其独特的性质在溶解头发提取角蛋白方面展现出了很好的应用前景，如中国专利CN1660901A公开了一种采用离子液体制备动物毛发角蛋白溶液的方法，其主要工艺流程为：清洗-脱脂-溶解；其特征在于所用的离子液体为：氯化咪唑盐类离子液体，如：1-甲基-3-乙基咪唑氯盐，1-甲基-3-丁基咪唑氯盐等，所用原料来源主要集中在山羊毛、绵羊毛、驼毛、牦牛毛或猪毛等动物毛发。但上述过程中，溶解时间较长，大都在10小时左右，溶解能力较差，最高溶解能力在15wt%。中国专利 CN102229665B公开了一种采用疏水性离子液体提取家禽羽毛角蛋白的方法，其主要工艺流程为：原料洗涤-干燥-粉碎-溶解（加入还原剂）-分离-得到粗角蛋白溶液。其特征在于所用的离子液体为：1-羟乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐，所用原料主要是家禽羽毛。但上述过程中需要额外添加亚硫酸氢钠作为二硫键还原剂，且角蛋白提取率较低。综上，目前关于角蛋白提取的研究主要集中在动物毛发中，人发中提取角蛋白的研究鲜有报道。

基于以上研究现状，本发明设计合成了几种咪唑类离子液体作为溶剂用于溶解头发提取角蛋白，相较于传统溶剂而言，离子液体法具有对设备友好、溶解能力强、可回收循环利用、不污染环境等优点，再生角蛋白产率高，具有广阔的应用前景。

发明内容