一种采用阴离子改性葡聚糖回收丝胶蛋白的方法
【专利摘要】本发明提供了一种采用阴离子改性葡聚糖回收丝胶蛋白的方法，包括如下步骤：(1)将蚕丝脱胶废水采用去离子水稀释，向其中加入阴离子改性葡聚糖，搅拌混合均匀，控制体系PH为5?6，并于35?60℃下搅拌30?50min后，过滤，滤饼经水洗干燥后得到吸附丝胶蛋白的葡聚糖；(2)将步骤(1)所得吸附丝胶蛋白的葡聚糖加入去离子水中，保持体系PH为2?3，并于65?80℃下解吸1?2小时后，降温至室温，过滤，滤饼经水洗干燥后得到丝胶蛋白精制品。本发明利用丝胶蛋白的电学特性，采用阴离子改性葡聚糖对蚕丝脱胶废水进行吸附，再通过调节PH解析，获得高纯度丝胶蛋白，具有设备常规、操作简便、高效的优点，适合工业化生产。
【专利说明】
一种采用阴离子改性葡聚糖回收丝胶蛋白的方法
技术领域
[0001 ]本发明属于生物技术领域，具体涉及一种丝胶蛋白的回收方法，尤其涉及一种采用阴离子改性葡聚糖回收丝胶蛋白的方法。
【背景技术】
[0002]丝胶蛋白为一种球蛋白，大量存在于蚕丝中，约占其总重量的20-30%，它对蚕丝的内层丝素起到保护和胶粘作用。丝胶蛋白作为一种天然蛋白质，可以应用于纺织、医药、食品、化妆品等领域。蚕丝织物因生丝及其织物中含有大量的杂质，诸如:丝胶、油蜡、灰分、色素等，其中丝胶所占比例最高，并且其他杂质大部分也都包含在丝胶里，一般丝胶脱除以后，其他杂质也除去了，故丝绸的精练，也称作脱胶。桑蚕丝中丝胶蛋白的含量约为20-30 %，通常其脱胶率在20 %左右，丝胶蛋白往往被当作废物与废水一起被排放，不仅污染环境，而且是对丝胶蛋白这一天然蛋白质资源的一种极大浪费。
[0003]近年来随着人们环保意识的增强，同时也认识到了丝胶蛋白的价值，开始对丝胶蛋白的回收方法进行研究，目前丝胶蛋白的回收方法主要有酸析法、混凝法、有机溶剂法、离心法、超滤法和凝胶法。其中超滤法的回收率可高达97%，但是它的设备成本比较高；酸析法虽然简单，但是对设备的耐酸碱性要求过高;混凝法回收的丝胶蛋白中含有很多无机盐，丝胶蛋白纯度不高，不能应用于医药等对丝胶蛋白纯度要求高的领域;有机溶剂法和离心法都需要必要的前处理，有机溶剂需要浓缩，离心需要先沉淀，不适合直接对丝胶废液进行处理;凝胶法的能量问题也是它不能在工业上推广的瓶颈。因此开发一种高效、简便的丝胶蛋白回收方法是目前亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种采用阴离子改性葡聚糖回收丝胶蛋白的方法，利用丝胶蛋白的两性性质，采用阴离子改性葡聚糖吸附丝胶蛋白，使其从水中析出并与其他杂质分离，再经解吸得到高纯度的丝胶蛋白，具有操作简便、高效的优点，适合工业化生产。
[0005]本发明解决技术问题所采用的技术方案为:
一种采用阴离子改性葡聚糖回收丝胶蛋白的方法，包括如下步骤:
(I)将蚕丝脱胶废水采用去离子水稀释，向其中加入阴离子改性葡聚糖，搅拌混合均匀，控制体系PH为5-6，并于35-60°C下搅拌30-50min后，过滤，滤饼经水洗干燥后得到吸附丝胶蛋白的葡聚糖；
丝胶蛋白含有自由的羧基和氨基，可相互作用而形成双极离子，具有两性性质。脱胶废水呈碱性，因此其中的丝胶蛋白一般带负电，阴离子改性葡聚糖可与丝胶蛋白发生阴离子交换，得到吸附丝胶蛋白的葡聚糖，并从水中析出，从而与其他杂质分离。吸附的最佳时间为30-50min，吸附初期，在吸附初期，阴离子改性葡聚糖上的阳离子基团没有吸附带有负电荷的丝胶蛋白，葡聚糖上的阳离子基团较多，同时溶液中丝胶蛋白浓度比较大，所以造成丝胶蛋白能以较快的速度被吸附到阴离子改性葡聚糖上，随着吸附时间的延长，葡聚糖上的阳离子基团不断被丝胶阴离子所封闭，同时溶液中丝胶蛋白浓度逐渐下降，所以丝胶蛋白吸附到阴离子交换纤维上的吸附速率逐渐下降。
[0006](2)将步骤(I)所得吸附丝胶蛋白的葡聚糖加入去离子水中，保持体系PH为2-3，并于65-80°C下解吸1-2小时后，降温至室温，过滤，滤饼经水洗干燥后得到丝胶蛋白精制品O
[0007]改变体系的PH值低于丝胶蛋白的等电点(3.8-4.5)时，丝胶蛋白以正离子形式存在，从而与葡聚糖阳离子充分解吸，再利用丝胶蛋白在热水中溶解，在冷水中溶解度较低的特点，降温使其析出，从而得到高纯度丝胶蛋白。解吸过程中，温度的不同对解吸的丝胶蛋白量有着显著的影响，随着解吸温度的提高，解吸下来丝胶蛋白量随之提高。这主要是因为。因为解吸过程通常被认为是一个吸热过程，所以提高解吸温度，有利于丝胶蛋白的解吸；同时温度提高有利于丝胶蛋白在水溶液中的溶解;也增加了丝胶蛋白的扩散性能，有利于丝胶蛋白从葡聚糖表面向溶液中扩散，所以解吸温度选65-80°C为佳。
[0008]作为优选，步骤(I)中所述蚕丝脱胶废水与去离子水的质量比为1:2-3。
[0009]作为优选，步骤(I)中所述阴离子改性葡聚糖与蚕丝脱胶废水的投料质量比为1:15-20。
[0010]作为优选，步骤(2)中所述吸附丝胶蛋白的葡聚糖与去离子水的质量比为1:5-10。[0011 ]作为优选，步骤(I)中所述阴离子改性葡聚糖采用如下方法制备:
(a)向反应容器中加入葡聚糖、氯化亚砜、吡啶和甲苯，搅拌混合均匀后，于80_90°C下反应15-20h后，倒入水中，过滤，滤饼烘干得葡聚糖氯化物；
(b)在另一反应容器中加入步骤(I)所得葡聚糖氯化物和四氢呋喃，于90-100°C下搅拌至溶解，保温滴加质量浓度为20-30%的对羟基苯磺酸钠-DMF溶液，边搅拌边反应，同时采用NaOH水溶液吸收尾气，当NaOH水溶液中不再有气泡产生时，停止反应，将反应液倒入异丙醇中，搅拌，过滤，滤饼用乙酸乙酯洗涤3-5次后干燥得阴离子改性葡聚糖。
[0012]更优选，步骤(a)中所述葡聚糖、氯化亚砜和吡啶的投料摩尔比为1:3-5:3-5。
[0013]更优选，步骤(a)中所述甲苯的质量为葡聚糖质量的8-10倍。
[0014]更优选，步骤(b)中所述葡聚糖氯化物与四氢呋喃的质量比为1:2-3，对羟基苯磺酸钠-DMF溶液的质量为葡聚糖氯化物质量的5-7倍。
[0015]更优选，步骤(b)中所述异丙醇为葡聚糖氯化物质量的8-10倍。
[0016]本发明的有益效果为:
本发明利用丝胶蛋白的电学特性，采用阴离子改性葡聚糖对蚕丝脱胶废水进行吸附，再通过调节PH解析，从而获得高纯度丝胶蛋白，具有设备常规、操作简便、高效的优点，适合工业化生产，所得丝胶蛋白的纯度高达94.5%，回收率高达81.3%。
【具体实施方式】
[0017]以下结合实施例来进一步解释本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。
[0018]实施例1
(I)向反三口瓶中加入1g葡聚糖、30g氯化亚砜、40g卩比啶和80g甲苯，搅拌混合均勾后，于80°C下反应20h后得油状物，倒入200g水中，析出沉淀物，过滤，滤饼烘干得9.6g葡聚糖氯化物。
[0019](2)在另一三口瓶中加入步骤(I)所得9.6g葡聚糖氯化物和20g四氢呋喃，于90°C下搅拌至溶解，保温滴加50g质量浓度为20%的对羟基苯磺酸钠-DMF溶液，边搅拌边反应，同时采用15%Na0H水溶液吸收尾气，当NaOH水溶液中不再有气泡产生时，停止反应，将反应液倒入SOg异丙醇中，搅拌，过滤，滤饼用乙酸乙酯洗涤3-5次后干燥得11.3g阴离子改性葡聚糖。
[0020](3)将10g质量浓度为20%的蚕丝脱胶废水装入三口瓶中，采用200g去离子水稀释，再加入5g阴离子改性葡聚糖，搅拌混合均勾，控制体系PH为5，并于35 °C下搅拌50min后，产生沉淀，过滤，滤饼经水洗干燥后得到18.Sg吸附丝胶蛋白的葡聚糖；
(4)将18.Sg步骤(I)所得吸附丝胶蛋白的葡聚糖加入188g去离子水中，保持体系PH为3，并于75°C下解吸2小时后，降温至室温，有絮状物析出，过滤，滤饼经水洗干燥后得到17.3g丝胶蛋白精制品，HPLC纯度为93.2%，总回收率为80.8%。
[0021]实施例2
(I)向反三口瓶中加入1g葡聚糖、40g氯化亚砜、30g卩比啶和10g甲苯，搅拌混合均勾后，于85°C下反应18h后得油状物，倒入200g水中，析出沉淀物，过滤，滤饼烘干得9.3g葡聚糖氯化物。
[0022](2)在另一三口瓶中加入步骤(I)所得9.3g葡聚糖氯化物和25g四氢呋喃，于1000C下搅拌至溶解，保温滴加60g质量浓度为25%的对羟基苯磺酸钠-DMF溶液，边搅拌边反应，同时采用15%Na0H水溶液吸收尾气，当NaOH水溶液中不再有气泡产生时，停止反应，将反应液倒入85g异丙醇中，搅拌，过滤，滤饼用乙酸乙酯洗涤3-5次后干燥得10.6g阴离子改性葡聚糖。
[0023](3)将10g质量浓度为20%的蚕丝脱胶废水装入三口瓶中，采用250g去离子水稀释，再加入5.5g阴离子改性葡聚糖，搅拌混合均勾，控制体系F1H为5.5，并于50°C下搅拌40min后，产生沉淀，过滤，滤饼经水洗干燥后得到18.1g吸附丝胶蛋白的葡聚糖；
(4)将18.1g步骤(I)所得吸附丝胶蛋白的葡聚糖加入95g去离子水中，保持体系PH为2，并于65°C下解吸1.5小时后，降温至室温，有絮状物析出，过滤，滤饼经水洗干燥后得到17.2g丝胶蛋白精制品，HPLC纯度为94.5%，总回收率为81.3%。
[0024]实施例3
(I)向反三口瓶中加入1g葡聚糖、50g氯化亚砜、50g卩比啶和90g甲苯，搅拌混合均勾后，于90°C下反应15h后得油状物，倒入200g水中，析出沉淀物，过滤，滤饼烘干得9.2g葡聚糖氯化物。
[0025](2)在另一三口瓶中加入步骤(I)所得9.2g葡聚糖氯化物和30g四氢呋喃，于95°C下搅拌至溶解，保温滴加65g质量浓度为30%的对羟基苯磺酸钠-DMF溶液，边搅拌边反应，同时采用15%Na0H水溶液吸收尾气，当NaOH水溶液中不再有气泡产生时，停止反应，将反应液倒入92g异丙醇中，搅拌，过滤，滤饼用乙酸乙酯洗涤3-5次后干燥得10.5g阴离子改性葡聚糖。
[0026](3)将10g质量浓度为20%的蚕丝脱胶废水装入三口瓶中，采用300g去离子水稀释，再加入6.7g阴离子改性葡聚糖，搅拌混合均勾，控制体系PH为6，并于60°C下搅拌30min后，产生沉淀，过滤，滤饼经水洗干燥后得到17.5g吸附丝胶蛋白的葡聚糖； (4)将18.Sg步骤(I)所得吸附丝胶蛋白的葡聚糖加入150g去离子水中，保持体系PH为2，并于80°C下解吸I小时后，降温至室温，有絮状物析出，过滤，滤饼经水洗干燥后得到17.3g丝胶蛋白精制品，HPLC纯度为93.8%，总回收率为81.3%。
[0027]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种采用阴离子改性葡聚糖回收丝胶蛋白的方法，其特征在于，所述回收方法包括如下步骤: (1)将蚕丝脱胶废水采用去离子水稀释，向其中加入阴离子改性葡聚糖，搅拌混合均匀，控制体系PH为5-6，并于35-60°C下搅拌30-50min后，过滤，滤饼经水洗干燥后得到吸附丝胶蛋白的葡聚糖； (2)将步骤(I)所得吸附丝胶蛋白的葡聚糖加入去离子水中，保持体系PH为2-3，并于65-80°C下解吸1-2小时后，降温至室温，过滤，滤饼经水洗干燥后得到丝胶蛋白精制品。2.如权利要求1所述的丝胶蛋白回收方法，其特征在于，步骤(I)中所述蚕丝脱胶废水与去离子水的质量比为1:2-3。3.如权利要求1所述的丝胶蛋白回收方法，其特征在于，步骤(I)中所述阴离子改性葡聚糖与蚕丝脱胶废水的投料质量比为1:15-20。4.如权利要求1所述的丝胶蛋白回收方法，其特征在于，步骤(2)中所述吸附丝胶蛋白的葡聚糖与去离子水的质量比为1:5-10。5.如权利要求1-4任意一项所述的丝胶蛋白回收方法，其特征在于，步骤(I)中所述阴离子改性葡聚糖采用如下方法制备: (a)向反应容器中加入葡聚糖、氯化亚砜、吡啶和甲苯，搅拌混合均匀后，于80-90°C下反应15-20h后，倒入水中，过滤，滤饼烘干得葡聚糖氯化物； (b)在另一反应容器中加入步骤(I)所得葡聚糖氯化物和四氢呋喃，于90-100°C下搅拌至溶解，保温滴加质量浓度为20-30%的对羟基苯磺酸钠-DMF溶液，边搅拌边反应，同时采用NaOH水溶液吸收尾气，当NaOH水溶液中不再有气泡产生时，停止反应，将反应液倒入异丙醇中，搅拌，过滤，滤饼用乙酸乙酯洗涤3-5次后干燥得阴离子改性葡聚糖。6.如权利要求5所述的丝胶蛋白回收方法，其特征在于，步骤(a)中所述葡聚糖、氯化亚砜和吡啶的投料摩尔比为1:3-5:3-5。7.如权利要求5所述的丝胶蛋白回收方法，其特征在于，步骤(a)中所述甲苯的质量为葡聚糖质量的8-10倍。8.如权利要求5所述的丝胶蛋白回收方法，其特征在于，步骤(b)中所述葡聚糖氯化物与四氢呋喃的质量比为1:2-3，对羟基苯磺酸钠-DMF溶液的质量为葡聚糖氯化物质量的5-7倍。9.如权利要求5所述的丝胶蛋白回收方法，其特征在于，步骤(b)中所述异丙醇为葡聚糖氯化物质量的8-10倍。
【文档编号】C08L89/00GK106009032SQ201610498442
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月30日
【发明人】聂月美, 王贤玉, 张丽佳, 邱洪, 左纯子
【申请人】浙江汇能生物股份有限公司