succeeds羊毛角蛋白的提取及其成膜性
徐恒星;史吉华;周奥佳;阎克路
【摘 要】In view of the current problems associated with wool keratin extraction and application and for the purpos of improving the rate of keratin extraction and its applied performance, keratin was extracted from wool by oxidation-reduction two-bath method. The dissolution rate of wool was up to 87% ,and the molecular weight distribution of the extracted keratin was 45-60 kDa. The test results of FT-IR and TGA showed that the functional groups of the keratin are nearly the same as wool, and little thermal stability change was obrved. Hybrid bio-films with better mechanical properties were prepared by adding chitosan into keratin with different proportions. It can be en from contact angle measurement and DMA analysis that the breaking strength incread and hydrophilicity decread with the increa of chitosan contents in the hybrid films.%为了提高角蛋白的提取率和应用性能,针对当前羊毛角蛋白提取和应用的有关问题,采用氧化一还原两浴两步法溶解羊毛,从中提取角蛋白,羊毛溶解率达87％,同时提取的角蛋白有较高的分子质量,主体分布在汉堡包英文怎么说
45～60 kDa.红外光谱(FT-IR)和热重分析(TGA)测试结果表明,提取所得角蛋白的特征官能团与羊毛基本相同,热稳定性亦无明显变化.将壳聚糖按不同比例加入角蛋白中,可制得具有一定力学强度的复合生物膜.对生物膜进行接触角和强力测试发现,断裂强度随着壳聚糖含量增加而增大,但其亲水性随之降低.
【期刊名称】《纺织学报》
【年(卷),期】2012(033)006
【总页数】7页(P41-47)
【关键词】羊毛;角蛋白提取;高分子质量;复合生物膜
【作 者】徐恒星;史吉华;周奥佳;阎克路
【作者单位】东华大学化学化工与生物工程学院,上海201620;东华大学纺织面料技术教育部重点实验室,上海201620;东华大学化学化工与生物工程学院,上海201620;东华大学纺织面料技术教育部重点实验室,上海201620;东华大学化学化工与生物工程学院,上海201620;
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东华大学化学化工与生物工程学院,上海201620;东华大学纺织面料技术教育部重点实验室,上海201620
【正文语种】中 文
【中图分类】TS102.31
羊毛角蛋白储量丰富，纯度相对较高，是一种实用价值很高的角蛋白资源。实现转变的方式是将废弃羊毛解聚，提取角蛋白[1]。作为一种纯天然材料，角蛋白富含氨基酸，与人体皮肤同属一类蛋白质，角蛋白大分子在医用卫生方面可用作创伤面的保护层，也可以用作人体软组织的填充材料，是其他细胞或组织的培养载体[2]。用一定的方法将提取的角蛋白制成生物膜对新型生物材料的研发具有实用意义和广阔的应用前景[3-4] 。
羊毛角蛋白的提取方法众多，常见的有氧化法、还原法(包括A, B, C 3种)、酸性法[5]、碱性法、铜氨溶液法、金属盐法和酶法等。还原C法(还原溶液中加入十二烷基硫酸钠，保护角蛋白不被氧化的溶解方法)提取率较高，角蛋白分子质量高，实用性强，是目前效果最好的制备角蛋白大分子的方法，有研究者采用该方法得到平均相对分子质量为42 kDa的角蛋
白大分子[6]。为了提高羊毛的溶解率，获得较高提取率和较大分子质量的角蛋白，本文对还原C法进行改良，先对羊毛采用氧化预处理，再采用还原C法溶解羊毛(氧化—还原两浴两步法)。其溶解机制如下：氧化预处理选择OXONE(过一硫酸氢钾)，过一硫酸氢钾氧化性强，反应条件温和，用量少，能起到破坏二硫键的效果。其中氧化预处理对角蛋白的主要作用是氧化胱氨酸或直接对其水解(—S—S—+[O]=—SO3H)，从而破坏大分子束的侧向交联，增加角蛋白在后续还原溶液中的溶解程度，氧化剂用于羊毛纤维的前处理，对羊毛纤维表面的鳞片层起到剥离和损伤作用。还原溶解阶段，还原剂亚硫酸氢钠的主要作用是破坏角蛋白中的二硫键(—S—S—+ NaHSO3=—SSO3Na+—SH)，尿素作为反应中的溶胀剂，主要作用是破坏羊毛纤维中的氢键和盐式键，使角蛋白溶于水。
优择>bless
纯角蛋白制得的生物膜机械性能差，可用性不高，而壳聚糖生物膜具有机械强度高，抗菌性强等优点。本文对角蛋白—壳聚糖成膜性能做了初步探讨，对角蛋白—壳聚糖复合生物膜的应用有一定的参考价值。
1 实验部分
1.1 试 剂
heap羊毛散纤维，大同利美特公司;过一硫酸氢钾(OXONE)杜邦公司;亚硫酸氢钠、尿素、十二烷基硫酸钠、氢氧化钠、甲酸、甘油、凝胶电泳相关试剂均为国药集团分析纯试剂。
1.2 实验仪器
DSA-30视频接触角测量仪(德国Kruss公司)，DYY-7C型SDS-PAGE电泳仪(北京六一仪器厂)， NEXUS-670傅里叶变换红外-拉曼光谱仪(美国Nicolet-Thermo公司)，D/Max-2550 PC 型X射线衍射仪(日本RIGAKU公司)，FreeZone 4.5冷冻干燥机(美国LaBcoNco公司)，TG209 T1热重分析仪(德国NETZSCH公司)，Q800/RSA3 DMA分析仪(美国TA仪器)，真空水泵，磁力搅拌器，自制成膜器等。
1.3 氧化—还原两浴两步法提取羊毛角蛋白accompany是什么意思
green forest称取一定质量的OXONE，加水溶解，用饱和氢氧化钠溶液调节溶液的pH值为3.5～5。取一定质量的羊毛纤维放入溶液中，在30 ℃水浴锅中振荡一定时间后取出羊毛水洗，至水洗液pH值为中性。将洗净羊毛加入到亚硫酸氢钠、尿素、SDS的混合溶液中，在100 ℃下溶解，反应后过滤，用蒸馏水充分水洗未溶羊毛纤维3～4遍，烘干，冷却，称量，按下式计算羊毛的溶解率。
式中：S为羊毛的溶解率;W为羊毛的初始质量,g;W0为滤布质量,g;W1为未溶物和滤布烘干后总质量,g。
收集滤液和水洗液(角蛋白溶液)，放入透析袋(截留分子质量为3 500)透析4～5 d，冷冻干燥后得到角蛋白粉末。氧化—还原法提取角蛋白工艺参数见表1。
表1 氧化—还原法提取角蛋白工艺因素变化范围Tab.1 Range of factors of oxidation-reduction method to extract keratinOXONE质量分数/%氧化时间/min亚硫酸氢钠/%尿素用量/(mol·L-1)还原时间/h2302 5224455 0436607 56487510 085109012 5106
注：羊毛1 g; 蒸馏水20 mL; SDS用量3%; 搅拌器转速650 r/min; 氧化温度30 ℃，还原温度100 ℃。
1.4 角蛋白成膜工艺
称取一定质量的角蛋白粉末和壳聚糖粉末，溶于88%的甲酸中，分别制得质量分数为3%的角蛋白溶液和壳聚糖溶液，按照m(角蛋白)∶m(壳聚糖)为10∶0、 9∶1、7∶3、5∶5、3∶7、1∶9、0∶10配制不同质量比的溶液，分别滴入1滴甘油作为增塑剂[7]。磁力搅拌器
搅拌均匀后倒入成膜器，室温放置2～3 d，自然成膜，取出。
1.5 角蛋白及复合生物膜性能测试
角蛋白分子质量测试：采用SDS-凝胶电泳法测试角蛋白粉末的分子质量大小及分布，并与氢氧化钠法(pH=13.9，65 ℃下处理4 h)提取的角蛋白进行对比。
红外测试：采用KBr压片法测试羊毛和角蛋白粉末的红外光谱，分析其波谱异同。bin是什么
复合生物膜性质测试：分别对羊毛、角蛋白粉末、角蛋白膜、复合膜进行TGA及XRD测试，分析其热稳定性和结晶度变化情况。测试角蛋白膜接触角，了解其亲水性。采用DMA(动态热机械分析测试仪)测试角蛋白膜的力学性能，包括断裂强度和断裂延伸度。
2 结果与分析
2.1 氧化—还原两浴两步法提取羊毛角蛋白
按照1.3的实验步骤，在氧化温度30 ℃和还原温度100 ℃下，采用氧化—还原法提取羊毛中的角蛋白。用尿素做羊毛溶解过程中的溶胀剂。
2.1.1 过硫酸盐用量对羊毛溶解率的影响
按照1.3的实验步骤，采用氧化时间为60 min，亚硫酸氢钠用量为15%，尿素用量为6 mol/L，还原时间为4 h的处理条件，使用不同用量的OXONE溶解羊毛，测试溶解率，得到的OXONE用量和羊毛溶解率关系，结果如图1所示。当氧化剂质量分数低于6%时，随着其用量的增大，溶解率逐渐变大; 在6%时溶解率达到90%左右; 之后随着用量的继续增大，溶解率反而逐渐减小。这可能是由于随着氧化剂质量分数提高，其与羊毛纤维接触更充分，且由于氧化剂分子质量较小，在氧化处理的过程中易进入羊毛纤维内部，在下一步的水洗过滤中不易被洗净，从而在纤维内部有氧化剂残留。进行后续的还原C法溶解时，残余的氧化剂会消耗一部分还原剂，造成溶解率下降。故氧化剂用量为6%时，氧化—还原两浴两步法提取角蛋白的溶解率最大。
