一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法，利用盐析法制备 高纯度、可用于医药、化妆品和食品等领域的丝胶蛋白。
【背景技术】
[0002] 柞蚕丝是我国特有的天然纺织原料之一，由丝素和丝胶两种物质构成。其中丝素 外围的丝胶占蚕丝总量的20%-30%，在蚕丝中它将两根单丝包覆于一体起着黏合作用， 具有吸湿性、易溶性、抗凝血性和抗氧化性等作用。丝胶蛋白是一种丝胶状的球蛋白，相对 分子量为1. 4-31. 4万，由18种氨基酸组成，主要含有丝氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸和乙氨酸 等。丝胶蛋白的二级结构以无卷曲为主，并含有部分0构象，几乎不含a构象。接近丝素 的内层丝胶中含0结构的比例相对外层丝胶来说要高，但外层丝胶在环境条件，特别是湿 度的影响下，部分无规则卷曲能向0结构发生不可逆转化。
[0003] 丝胶蛋白的功效：①在化妆品领域中，丝胶蛋白有抑制酪氨酸酶的活性以及抗氧 化的作用，因此具有美白，抗皱的功效。②在食品领域，丝胶蛋白内所含的氨基酸90%可以 被人体所吸收，是一种良好的抗冻保护剂，对食品细胞和蛋白质有良好的冻结保护作用，也 增加肠道对钙离子、锌离子、铁离子以及镁离子的吸收。③在医药领域，丝氨酸能降低血液 中胆固醇的含量，防止高血压。天门冬氨酸能降低血氨，对肝和心肌有保护作用，可治疗心 绞痛，对心肌梗塞有防护效果。甘氨酸能降低血液中的血糖，防止糖尿病，防止血凝、血栓， 还能提高肌肉活力，防止胃酸过多，对治疗呼吸道疾病有显著的作用。④丝胶蛋白可作为 固定化酶载体，用丝胶膜作固定化酶载体可使酶的抗热性、抗电渗性、酶活的稳定性明显提 高，但固定化酶的得率较低。
[0004] 在柞蚕丝的加工过程中，丝素应用于纺织业，丝胶则作为废弃物，随生产废水排 放。然而丝胶蛋白是高浓度有机废水，如不经过处理直接排入河道，将大量的消耗水中的溶 解氧，导致水的化学需氧量严重超标，破坏原有水的水质，对当地水体造成污染，不仅造成 环境污染，同时大量的丝胶蛋白丢弃，也造成资源的浪费。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种以柞蚕丝脱胶工业废水为原料，快速有效提取丝胶蛋 白的方法。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备 丝胶蛋白的方法，将柞蚕丝脱胶工业废水经盐析法得丝胶蛋白粗提物，经透析法去除丝胶 蛋白粗提物中的盐离子，经醇析法得丝胶蛋白精提物，经冷冻干燥获得丝胶蛋白冻干粉。
[0007] 上述的一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法，所述的盐析法步骤 是：于柞蚕丝脱胶工业废水中加入硫酸铵，充分搅拌至硫酸铵溶解，用盐酸调节混合液的 pH至3. 8-4. 5,0-5°C静置10-15小时，离心，去除上清液，取沉淀物为丝胶蛋白粗提物。
[0008] 上述的一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法，所述的透析法步骤 是：将盐析法获得的丝胶蛋白粗提物装入透析袋中，将透析袋置于蒸馏水中，在磁力搅拌器 上进行透析，每5-10小时换一次蒸馏水，透析20-30h，得去除了盐离子的丝胶蛋白粗提物。
[0009] 上述的一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法，所述的醇析法步骤 是：于透析后获得的去除了盐离子的丝胶蛋白粗提物中加入-20~-25°C的无水乙醇至乙 醇的体积百分浓度为70-80%，-15~-25°C下静置10-15小时，离心，去除上清液，取沉淀 物为丝胶蛋白精提物。
[0010] 上述的一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法，所述的冷冻干燥步骤 是：将醇析法获得的丝胶蛋白精提物溶于缓冲溶液中，然后置于培养皿中，用保鲜膜封口包 紧，用针头在保鲜膜上扎孔透气，之后于-20~-25°c冷冻2-3小时，再在-75~-85°c下冷 冻10-15小时，冷冻后置于真空冷冻干燥机中进行干燥，得目标产物丝胶蛋白冻干粉。
[0011] 上述的一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法，其特征在于：所述的 缓冲溶液是：按重量百分比，甘露醇3%，甘氨酸0. 075%，pH为8,水余量。
[0012] 本发明，盐对蛋白质的溶解度有显著影响，在盐浓度较低时，由于静电作用，使蛋 白质分子外围聚集了一些带相反电荷的离子，从而加强了蛋白质和水的作用，减弱了蛋白 质分子间的作用，故增加了蛋白质的溶解度。但是随着盐浓度的增加，大量的盐离子可与蛋 白质竞争溶剂中的水分子，从而破坏蛋白质颗粒表面的水化层，失去水化层的裸露蛋白质 分子易于聚集和沉淀。本发明利用硫酸铵进行盐析，硫酸铵不仅价格便宜，浓度高时也不会 弓丨起蛋白质活性丧失，适合工厂大规模使用。本发明，通过大量的试验确定，盐析时，必须调 节混合液的pH至3. 8-4. 5,在pH3. 8-4. 5下，蛋白质更容易沉降，更完全的提取丝胶蛋白。
[0013] 本发明，透析法采用蒸馏水，透析袋中大分子的蛋白质不能穿过半透膜而被截留 于膜内，可透析的小分子经扩散作用不断透过膜而相互渗透。水分子从渗透压低的一侧向 渗透压高的一侧移动，而电解质物质则从浓度高的一侧向浓度低的一侧移动，直到两边浓 度达到平衡，经透析法将透析袋中的大部分盐脱除，利于丝胶蛋白的提纯。
[0014] 本发明，以无水乙醇为有机溶剂进行醇析。有机溶剂的浓度和温度是影响蛋白质 变性的关键因素，因此必须控制有机溶剂的温度和浓度。本发明经大量试验，确定加入的无 水乙醇的温度为-20~-25°C，浓度为70-80% (v/v)。
[0015] 本发明的有益效果是：本发明不仅防止环境污染，解决了污水处理的问题。经本发 明提取的丝胶蛋白粉末呈白色，可将其应用于化妆品、食品、医药和生物材料等领域。本发 明提取方法简单，成本低，并且提取率高。
【具体实施方式】
[0016] 实施例1一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法
[0017](一）柞蚕丝脱胶工业废水的预处理
[0018] 取辽宁西丰某厂生产柞蚕丝的脱胶工业废水，将废水过滤，去除上层的絮状漂浮 物及大颗粒杂质。
[0019](二）Folin-酚法测量柞蚕丝脱胶工业废水中蛋白质浓度
[0020] 1、标准曲线的绘制：
[0021] 于试管中分别加入0,0.1，0.2,0.4,0.6,0.8，1.0毫升浓度为111^/1111的标准牛血 清白蛋白溶液（BSA溶液），用蒸馏水补足到1. 0毫升，然后每支试管加入5毫升Folin-酚 试剂甲，在旋涡混合器上迅速混合，于室温（20~25°C)放置10分钟。再逐管加入0. 5毫 升Folin-酚试剂乙，同样立即混匀。然后在室温下放置30分钟，以未加蛋白质溶液的试管 作为空白对照，于700nm处测定各试管中溶液的吸光度值（0D值）。结果如表1，以BSA的 量为横坐标，吸光度值为纵坐标，绘制出标准曲线，如图1所示。
[0022] 表1?标准曲线测定的配制
[0023]
[0024] 由图1得线性方程为：y= 0? 0006X+0. 0335
[0025] 式中：y_吸光度平均值，
[0026] x-蛋白质浓度（单位为yg/ml)
[0027] 2、柞蚕丝脱胶工业废水中蛋白质浓度的测定