采用氯化咪唑类离子液体提取羽毛中角蛋白的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种从羽毛中提取角蛋白的方法，属于角蛋白质提取工艺技术领域。
【背景技术】
[0002]α -螺旋和β -折叠的分子结构，所以提取其中蛋白质的过程很困难。传统的溶解羽毛提取角蛋白的方法有机械法、化学法和生物降解法。这些方法或多或少存在得到的角蛋白分子量较低、产率低、污染环境、成本高、溶剂回收困难等缺点。因此，开发高效绿色的羽毛中角蛋白的提取方法很有必要。
[0003]离子液体也称为室温离子液体或低温熔融盐，由于完全由离子组成，具有许多不同于常规分子溶剂的性质，如不挥发、液程范围宽、热稳定性好、溶解能力强、性质可调、不易燃烧等，因而被视为绿色化学和清洁工艺中最有发展前途的溶剂，在电化学、分离、化学反应、以及材料制备等方面得到了广泛的应用。因此，采用离子液体在温和的条件下来提取羽毛中的角蛋白，非常值得研宄。
【发明内容】
[0004]1、一种采用氯化咪唑类离子液体提取羽毛中角蛋白的方法，其特征在于具有如下的过程和步骤:
a.羽毛洗净、干燥；
b.将羽毛、氯化咪挫类离子液体[Bmim]Cl或[Amim]Cl、Na2SO#P水按一定重量百分比加入烧杯中。各组分配比为:离子液体(60?80%)、水(10?20%)、Na2S03 (5?15%)、羽毛(3 ?10%)；
c.将上述烧杯放置于磁力搅拌器上搅拌加热到80?110°C，使羽毛在搅拌条件下溶解50?80min，停止搅拌，趁热将上述混合体系抽滤，分离出未溶解的羽毛固体残渣；
d.将上述分离出的滤液，冷却到室温后，在不断搅拌的条件下加入滤液体积2?5倍的纯水，加完水后继续缓慢搅拌0.5?lh，再静置I?3h ;由于体系中离子液体浓度的降低，溶解在其中的羽毛角蛋白会重新析出；
e.将上述析出的羽毛角蛋白抽滤，分离得到角蛋白固体；将其放入烘箱中干燥，其收率为50.6?78.3% ;滤液经旋转蒸发去掉水分后，离子液体及似2303可以重复利用。
[0005]有关本发明的特点和机理
用于打开双硫键促进角蛋白溶解的Na2SO3在加水析出角蛋白的过程中，打开的双硫键恢复，Na2SO3则从角蛋白分子链上脱离下来溶解到离子液体/水溶液中。
【附图说明】
[0006]图1为本发明中羽毛角蛋白分子间氢键与离子液体[Bmim]Cl作用示意图；
图2为本发明中的羽毛溶解过程照片；
图3为本发明中角蛋白加水中析出的照片； 图4为本发明中提取出的角蛋白的红外谱图；
图5为本发明中羽毛及提取出的角蛋白水解产物与标准氨基酸的离子色谱图。
【具体实施方式】
[0007]实施例一
将鸭毛用去离子水冲洗干净，放入烘箱中40°C下烘24h。称取洗净干燥的鸭毛0.5g，加入10ml烧杯中。向烧杯中加入8g离子液体[Bmim]Cl、2g去离子水以及IgNa2SO3tj将烧杯放在磁力加热搅拌器上，在搅拌条件下升温至90°C，在此温度下搅拌溶解60min。60min后，趁热抽滤，分离出滤液。待滤液冷却至室温时，在搅拌的条件下向滤液中缓慢加入约30ml去离子水，加完水后先缓慢搅拌约0.5h，再静置约2h。将析出的角蛋白抽滤，分离得到角蛋白固体，放置40°C烘箱烘24h，角蛋白收率为75.1%。
[0008]分离出了角蛋白固体的滤液，用旋转蒸发仪除去水分，离子液体与Na2SCV混合物可以重复利用。
[0009]为了了解蛋白质在提取过程中可能发生的变化，分别将羽毛和提取出的角蛋白用6mol/L的盐酸溶液在110°C下水解24小时，水解液用氨基酸分析仪进行氨基酸分析。
[0010]对各附图的解释说明
图1为角蛋白分子间氢键与离子液体[Bmim]Cl之间作用的示意图。由于羽毛角蛋白分子链间复杂的分子间作用力，其在大多数溶剂中难以溶解，有效的破坏其分子间作用力是角蛋白溶解提取的前提，因此，所用的溶剂首先需要破坏角蛋白分子间的作用，使角蛋白分子游离出来。咪唑类离子液体对角蛋白具有较好的溶解能力，其中以Cl—为阴离子的咪唑类离子液体，由于Cl—的强极性，易形成氢键，非常有利于破坏角蛋白分子间的氢键，从而加速溶解。
[0011]图2显示0.5g羽毛在8g离子液体、2g水以及lgNa2S03体系中90°C溶解过程的照片。随着时间的增加，羽毛的羽片溶解非常快，在20min时，羽片大部分溶解。在40min时，未溶解的主要是羽毛杆，在60min时完全溶解。
[0012]图3为本发明中角蛋白加水中析出的照片。
[0013]对于提取出的角蛋白，图4为其红外光谱图。其在3295CHT1附近有多肽(-C0-NH-)的特征吸收峰，在1646U524U233CHT1即酰胺I带、酰胺II带和酰胺III带处也有较强吸收，可见提取物具有多肽特征，含有酰胺键，属于蛋白质。结合酰胺I带、酰胺II带和酰胺III带，表明是存在β —折叠、无规卷曲的二级结构的蛋白质。因此，此方法从羽毛中提取角蛋白能够很好地保持以β —折叠为主二级结构。溶解过程中只是双硫键、氢键、盐式键等维系三、四级结构的破坏。
[0014]图5是羽毛及角蛋白水解液与标准氨基酸的离子色谱图，羽毛和角蛋白主要的氨基酸出峰时间基本吻合，表明提取出的角蛋白的氨基酸组成与羽毛相比没有发生变化，应该是相同的蛋白质。
【主权项】
1.一种采用氯化咪唑类离子液体提取羽毛中角蛋白的方法，其特征在于具有如下的过程和步骤: a.羽毛洗净、干燥； b.将羽毛、氯化咪挫类离子液体[Bmim]Cl或[Amim]Cl、Na2SO#P水按一定重量百分比加入烧杯中；各组分配比为:氯化咪唑类离子液体(60?80%)、水(10?20%)、Na2S03 (5?15%)、羽毛(3 ?10%)； c.将上述烧杯放置于磁力搅拌器上搅拌加热到80?110°C，使羽毛在搅拌条件下溶解50?80min，停止搅拌，趁热将上述混合体系抽滤，分离出未溶解的羽毛固体残渣； d.将上述分离出的滤液，冷却到室温后，在不断搅拌的条件下加入滤液体积2?5倍的纯水，加完水后继续缓慢搅拌0.5?lh，再静置I?3h ;由于体系中离子液体浓度的降低，溶解在其中的羽毛角蛋白会重新析出； e.将上述析出的羽毛角蛋白抽滤，分离得到角蛋白固体；将其放入烘箱中干燥，其收率为50.6?78.3% ;滤液经旋转蒸发去掉水分后，离子液体及似2303可以重复利用。
【专利摘要】本发明涉及一种从羽毛中提取角蛋白的方法，属角蛋白质提取工艺技术领域。本发明以氯化咪唑类离子液体为主要介质，加入少量的Na2SO3来溶解提取羽毛中的角蛋白。按重量百分比将羽毛（3～10%）、氯化类离子液体[Bmim]Cl或[Amim]Cl（60～80%）、Na2SO3（5～15%）和水（10～20%）加入烧杯中。放置于磁力搅拌器上搅拌加热到80～110℃，时间为50～80min，趁热抽滤。滤液冷却至室温后，搅拌下加入滤液体积2～5倍的纯水，继续缓慢搅拌0.5～1h，再静置1～3h。由于体系中离子液体浓度的降低，溶解在其中的羽毛角蛋白会重新析出。将析出的角蛋白抽滤，分离得到角蛋白固体，收率为50.6～78.3%。分离出了角蛋白后的滤液经旋转蒸发去掉水分后，离子液体及Na2SO3可以重复利用。
【IPC分类】C07K1-14, C07K14-465
【公开号】CN104774254
【申请号】CN201510144957
【发明人】陈晋阳, 丁巳芫, 邹米华, 季益梅, 杨玄宇
【申请人】上海大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年3月31日