专利名称：一种精制丝素蛋白的方法
技术领域：
本发明涉及丝纤维的再加工领域，特别涉及一种把纤维状丝素或粗制丝素蛋白用物理化学方法加工精制成丝素蛋白的方法。
背景技术：
丝素蛋白是一种占蚕丝蛋白重量70～80％的天然蛋白质，是蚕丝的主体，经缫丝、织绸等加工后成为丝绸。在制丝和丝织生产过程中产生的茧衣、下脚茧、汤茧、蛹衬和废丝等，经过脱胶处理可以获得纤维状丝素蛋白。纤维状丝素被高浓度的中性盐(如CaCl2、LiBr等)溶解、脱盐后成为纯度较高的丝素蛋白溶液。从而实现废蚕丝等的回收利用。丝素蛋白可以被部分降解，也能被降解为氨基酸或水溶性低聚肽。蚕丝蛋白再利用的关键技术之一，是如何获得符合要求的丝素溶液。而分子量的大小决定了丝素的用途。分子量在数千的丝素可用做化妆品的添加剂；而当丝素水解成为分子量数百的低聚肽或氨基酸时，就适合用于食品工业。
中性盐(如CaCl2)制备而获得分子量在数万的丝素蛋白，仍属于大分子蛋白；碱水解引起消旋作用；酶水解作用较弱，需采用分段水解或与其它方法(如中性盐等)组合，才能获得理想效果；盐酸水解主要缺点是污染环境、腐蚀设备，且脱盐困难；而磷酸水解，虽较温和，生产也比较安全，但质量较难控制。
发明内容
针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种把纤维状丝素或即制高分子丝素蛋白用物理化学方法加工精制成丝素蛋白的方法。
本发明包括以下步骤(1)将原料和浓度为0.2～6mol/L硫酸溶液按重量比1∶100～10∶100混合，于60～80℃水浴中水解2～48小时；(2)水解后用碱溶液中和至pH为6.8～7.2，取上清液过滤，然后将滤液浓缩、干燥、研磨得精制丝素蛋白粉。
所述步骤(1)中的原料为纤维状丝素或其它即制高分子丝素蛋白。
所述步骤(1)中的硫酸溶液浓度为2～6mol/L。
所述步骤(2)中的的碱溶液为Ba(OH)2或Ca(OH)2碱溶液。
作为本发明的一种改进，所用碱溶液为Ba(OH)2碱溶液。
所述步骤(2)中上清夜用中速定性滤纸过滤。
所述步骤(2)中的浓缩是于40℃水浴中。
所述步骤(2)中的干燥是于-56℃温度下。
所述步骤(2)中浓缩指浓缩后的滤液体积ml与原料重量g的比为4∶1。
本发明还提供了该精制丝素蛋白在再生纤维、食品、化妆品、生物医学材料等领域作为深加工前体物的应用。
本发明的优点本发明所得的产物都为分子量小于4kD精制丝素蛋白，所用硫酸不具有盐酸的挥发性，且产品质量稳定。
图1为本发明实施例中不同条件下，H2SO4溶解制备丝素蛋白的SDS-PAGE图；图1中1-6mol/LH2SO4、60℃、4h；2-4mol/LH2SO4、60℃、6h；3-2mol/L H2SO4、70℃、24h；4-1mol/L H2SO4、70℃、24h；5-0.6mol/L H2SO4、70℃、24h；6-0.2mol/L H2SO4、70℃、24h；图2为本发明实施例的2mol/L H2SO4不同时间内溶解制备丝素蛋白的SDS-PAGE图；图2中1-2mol/L H2SO4、70℃、4h；2-2mol/L H2SO4、70℃、12h；图3为本发明实施例的中性盐制备获取丝素蛋白的SDS-PAGE图；图3中M-蛋白标准分子量；1-50％CaCl2·2H2O制备的丝素蛋白；2-10mol/L LiBr制备的丝素蛋白。
具体实施例方式
以下通过实例进一步对本发明进行描述以下实施例中百分比浓度均为重量百分比浓度。
实施例1(1)将制丝生产过程中产生的茧衣165g，加入到8250ml浓度为0.5％Na2CO3溶液中；(2)煮沸脱胶30分钟，然后用60℃热水冲洗；(3)重复步骤(2)一次，获得100g纤维状丝素。
实施例2(1)将制丝生产过程中产生的下脚茧层140g，加入到7000ml浓度为0.5％Na2CO3溶液中；(2)煮沸脱胶30分钟，然后用70℃热水中冲洗；(3)重复步骤(2)一次，获得100g纤维状丝素。
实施例3(1)将制丝生产过程中产生的汤茧、蛹衬、废丝，或丝织生产过程中产生的废丝125g，加入到6250ml浓度为0.5％Na2CO3溶液中；(2)煮沸脱胶30分钟，然后用80℃热水中冲洗；(3)重复步骤(2)一次，获得100g纤维状丝素。
实施例4将纤维状丝素100g加入到1000mL浓度为4mol/L的硫酸溶液中，在70℃的水浴中水解4小时获得水解液。把水解液用Ba(OH)2·8H2O中和至pH值为6.8，然后取上清液用中速定性滤纸过滤，将滤液用旋转蒸发器，在40℃水浴中浓缩至400ml，将浓缩好的溶液放置到冰箱中于-20℃冷冻4小时以上。取出并放入冷冻干燥机于-56℃中干燥。再用研磨机研磨成精制丝素蛋白粉。得到精制丝素蛋白粉88.5g。SDS-PAGE检测结果获得的精制丝素蛋白粉分子量小于4kD。
本实施例精制丝素蛋白粉的收率为88.5％。
实施例5将即制高分子丝素蛋白粉100g，加入到1000ml浓度为2mol/L硫酸溶液中，在60℃的水浴中水解24小时；然后把水解液用Ba(OH)2·8H2O中和至pH值为7.2，然后取上清液用中速定性滤纸过滤，将滤液用旋转蒸发器，在40℃水浴中浓缩至400ml，将浓缩好的溶液放置到冰箱于-20℃中冷冻4小时以上。取出并放入冷冻干燥机于-56℃中干燥。再用研磨机研磨成精制丝素蛋白粉。得到精制丝素蛋白粉94g。SDS-PAGE检测结果获得的精制丝素蛋白粉分子量小于4kD。
本实施例精制丝素蛋白粉的收率为94％。
实施例6将纤维状丝素100g加入到1000mL浓度为6mol/L的硫酸溶液中，在80℃的水浴中水解2小时获得水解液。把水解液用Ba(OH)2·8H2O中和至pH值为7，然后取上清液用中速定性滤纸过滤，将滤液用旋转蒸发器，在40℃水浴中浓缩至400ml，将浓缩好的溶液放置到冰箱中于-20℃冷冻4小时以上。取出并放入冷冻干燥机于-56℃中干燥，再用研磨机研磨成精制丝素蛋白粉。得到精制丝素蛋白粉58.5g。SDS-PAGE检测结果获得的精制丝素蛋白粉分子量小于4kD。
本实施例精制丝素蛋白粉的收率为58.5％。
实施例7将纤维状丝素10g加入到1000mL浓度为0.2mol/L的硫酸溶液中，在70℃的水浴中水解48小时获得水解液。把水解液用Ba(OH)2·8H2O中和至pH值为7，然后取上清液用中速定性滤纸过滤，将滤液用旋转蒸发器，在40℃水浴中浓缩至40ml，将浓缩好的溶液放置到冰箱中于-20℃冷冻4小时以上。取出并放入冷冻干燥机于-56℃中干燥，再用研磨机研磨成精制丝素蛋白粉。得到精制丝素蛋白粉7.38g。SDS-PAGE检测结果获得的精制丝素蛋白粉分子量小于4kD。
本实施例精制丝素蛋白粉的收率为73.8％。
实施例8将纤维状丝素100g，放入1000ml浓度为50％CaCl2·2H2O溶液中，煮沸溶解5分钟。将溶解液装入规格为8-12ku的透析袋中，在蒸馏水中透析3天后，得到中性盐制丝素蛋白溶液，浓缩至400ml，加入到600ml浓度为2mol/L硫酸溶液中，在60℃的水浴中水解24小时；然后把水解液用Ba(OH)2·8H2O中和至pH值为7，然后取上清液用中速定性滤纸过滤，将滤液用旋转蒸发器，在40℃水浴中浓缩至400ml，将浓缩好的溶液放置到冰箱于-20℃中冷冻4小时以上。取出并放入冷冻干燥机于-56℃中干燥。再用研磨机研磨成精制丝素蛋白粉。得到丝素蛋白粉70.8g。SDS-PAGE检测结果获得的丝素蛋白粉分子量大于20kD。
本实施例大分子量丝素蛋白粉的收率为70.8％。
上述实施例4～8中，丝素蛋白溶液的干燥采用了冷冻干燥方法。如果制备的丝素蛋白溶液量大时，可以采用喷雾干燥方法。具体是将浓缩后的丝素蛋白溶液，放置到喷雾干燥机中进行干燥。进口温度控制在80～85℃，出口温度控制在170～185℃。
参照图1纤维状丝素在6mol/L H2SO4中于60℃水解4小时；在4mol/LH2SO4中于60℃水解6小时；在2mol/L H2SO4中于70℃水解24小时；在1mol/LH2SO4中于70℃水解24小时；在0.6mol/L H2SO4中于70℃水解24小时；在0.2mol/L H2SO4中于70℃水解24小时；溶解制备丝素蛋白的SDS-PAGE图。
参照图2纤维状丝素在2mol/L H2SO4中于70℃水解4小时；在2mol/LH2SO4中于70℃水解12小时；溶解制备丝素蛋白的SDS-PAGE图。
由图1和图2可知，H2SO4水解制备得到的丝素溶液用SDS-PAGE检测丝素蛋白的分子量，用不同浓度H2SO4水解丝素，在不同的温度下，水解不同的时间，或者是同一浓度的H2SO4，同一温度下，水解不同时间，所得到的丝素溶液中丝素蛋白的最大分子量都是4kD，获得了分子量为4kD以下的精制丝素蛋白粉。
参照图3纤维状丝素在浓度为50％CaCl2·2H2O中，在浓度为10mol/L LiBr中，溶解制备丝素蛋白的SDS-PAGE图。
由图3可知，将不同的中性盐制备得到的丝素蛋白用SDS-PAGE检测分子量，结果显示，获取的丝素蛋白的分子量在20kD以上。
丝素蛋白溶液的平均消化率为47.4％，丝素蛋白粉的平均消化率为27.6％。说明丝素蛋白能被人体消化吸收。丝素蛋白具有降低血液中的酒精浓度、降低血液中胆固醇的作用，能促进胰岛素分泌和多巴胺的合成等作用，所以，可以作为保健功能食品的原料。如将精制丝素蛋白粉按一定的比例，与糊精等辅料混合，制成保健功能食品。又如丝素蛋白具有营养、保湿和抗氧化性等功能，可以作为高档护肤化妆品的原料，制成护肤霜、化妆面膜、洗发露和沐浴露等。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
权利要求
1.一种精制丝素蛋白的方法，其特征依次包括以下步骤(1)将原料和浓度为0.2～6mol/L硫酸溶液按重量比1∶100～10∶100混合，于60～80℃水浴中水解2～48小时；(2)水解后用碱溶液中和至pH为6.8～7.2，取上清液过滤，然后将滤液浓缩、干燥、研磨得精制丝素蛋白粉。
2.根据权利要求1所述的精制丝素蛋白的方法，其特征在于所述步骤(1)中的原料为纤维状丝素或其它即制高分子丝素蛋白。
3.根据权利要求1所述的精制丝素蛋白的方法，其特征在于所述步骤(1)中的硫酸溶液浓度为2～6mol/L。
4.根据权利要求1所述的精制丝素蛋白的方法，其特征在于所述步骤(2)中的的碱溶液为Ba(OH)2或Ca(OH)2碱溶液。
5.根据权利要求1或4所述的精制丝素蛋白的方法，其特征在于所用碱溶液为Ba(OH)2碱溶液。
6.根据权利要求1所述的精制丝素蛋白的方法，其特征在于所述步骤(2)中上清夜用中速定性滤纸过滤。
7.根据权利要求1所述的精制丝素蛋白的方法，其特征在于所述步骤(2)中的浓缩是于40℃水浴中。
8.根据权利要求1所述的精制丝素蛋白的方法，其特征在于所述步骤(2)中的干燥是于-56℃温度下。
9.根据权利要求1所述的精制丝素蛋白的方法，其特征在于所述步骤(2)中浓缩指浓缩后的滤液体积ml与原料重量g的比为4∶1。
10.权利要求1所述方法所得的精制丝素蛋白，其特征在于该精制丝素蛋白在再生纤维、食品、化妆品、生物医学材料等领域作为深加工前体物的应用。
全文摘要
本发明公开了一种精制丝素蛋白的方法，本发明通过下述技术方案予以实现将原料和浓度为0.2～6mol/L硫酸溶液按重量比1∶100～10∶100混合，于60～80℃水浴中水解2～48小时；水解后用碱溶液中和至pH为6.8～7.2，取上清液过滤，然后将滤液浓缩、干燥、研磨得精制丝素蛋白粉；该精制丝素蛋白在再生纤维、食品、化妆品、生物医学材料等领域作为深加工前体物的应用。利用本发明的方法，所得的产物都为分子量小于4kD精制丝素蛋白，所用硫酸不具有盐酸的挥发性，且产品质量稳定。
文档编号A23J3/30GK1821267SQ200610049999
公开日2006年8月23日 申请日期2006年3月24日 优先权日2006年3月24日
发明者朱良均, 闵思佳, 杜孟芳 申请人:浙江大学