CN102492161B - 一种角蛋白溶解再交联材料的脱色方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种角蛋白溶解再交联材料的脱色方法，包括：(1)将有色角蛋白原料洗净、干燥并剪碎，得到有色角蛋白原料粉；将有色角蛋白原料粉加入溶解液中，然后于70-120℃反应，加入去离子水稀释，再过滤去除残渣，将上清液脱盐后，得到澄清溶液，静置得到成型的角蛋白再交联材料；(2)在上述角蛋白再交联材料中加入FeSO₄水溶液，于25℃-35℃反应0.5-3h，然后去除上层液体，再加入H₂O₂水溶液，在30℃-40℃反应1-5h，得到漂白的角蛋白再交联材料。本发明的脱色方法简单，成本低，对设备的要求不高，适合规模化生产；本发明所获得材料通过干燥后可以得到脱色的角蛋白再生材料，有很广泛的应用前景。

Description

一种角蛋白溶解再交联材料的脱色方法

技术领域

本发明属于角蛋白的脱色领域，特别涉及一种角蛋白溶解再交联材料的脱色方法。

背景技术

以禽类羽毛及兽类毛发为主的角蛋白废弃物作为最大生物固体废弃物之一，世界每年产生几千万吨的角蛋白废弃物。角蛋白回收利用作为其他材料符合可持续发展要求，但大部分角蛋白带有各种颜色，影响其再生材料使用效果。目前对于角蛋白脱色的研究已经提出了很多方法，但这些研究主要集中在天然角蛋白材料的脱色上，对角蛋白的再生样的脱色没有涉及。

李清祥(江苏化工，1991年第一期)提出了对有色羽毛和黑猪鬃进行脱色研究，首先采用0.5％-1％NaOH溶液进行脱脂24h，清洗以1％的草酸浸泡处理7天，最后用1％-5％的过氧化氢漂白16-18天，最终的洁白度可以达到或接近天然羽毛，仍保持有色羽毛的原有的弹性和柔韧性，但是处理时间太长，效率低。2006年，张胜民、张娟娟等在专利CN200510104625将羊毛脱色，他们首先是在羊毛中加入其重量1％的NH₄OH和0.5％H₂O₂，在蒸汽加热池中升温至45℃-50℃，之后在第二蒸汽加热池中加入占羊毛总量2.5％的漂白粉，60℃恒温下加热60min，最后在第三蒸汽加热池中加入洗涤粉六偏磷酸钠、荧光粉和增白粉TiO₂，在70℃下维持30min，离心脱水烘干得到脱色羊毛，该工艺需要消耗大量能量，同时只是对天然羊毛的脱色。宋永康、余华、姚清华、罗钦等人在专利CN200910310716.0发表了将羽毛或羽毛粉降解产物脱色的工艺，是将羽毛或羽毛粉碱解、酶解产物中加入硫酸、盐酸等pH调节试剂，通过产物中各类多肽等电点的差异对其进行分级分离，烘干、粉碎制得土黄色的成品，这种方法工艺简单，有广泛的使用价值，保护环境，但其缺点为经过此工艺羽毛角蛋白分解为单体形式，不能再生为不溶性材料，只能作为饲料肥料等应用，羽毛利用附加值低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种角蛋白溶解再交联材料的脱色方法，该方法操作简便，成本低，效果明显，所获得材料通过冷冻干燥后可以得到脱色的角蛋白再生材料，有很广泛的应用前景。

本发明的一种角蛋白溶解再交联材料的脱色方法，包括：

(1)将有色角蛋白原料洗净、干燥并剪碎，得到有色角蛋白原料粉；将0.3-1g有色角蛋白原料粉加入10mL溶解液中，然后于70-120℃反应20-120min，加入1-10mL去离子水稀释，再过滤去除残渣，将上清液脱盐后，得到澄清溶液，静置得到成型的角蛋白再交联材料；

(2)在上述角蛋白再交联材料中加入FeSO₄水溶液，于25℃-35℃反应0.5-3h，然后去除上层液体，再加入H₂O₂水溶液，在30℃-40℃反应1-5h，得到漂白的角蛋白再交联材料。

步骤(1)中所述的有色角蛋白原料为有色的禽类羽毛和/或畜类毛发。

步骤(1)中所述的溶解液为去污剂和氧化还原剂的混和液。

上述的去污剂为脂肪酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐、磷酸酯盐、氨基酸盐、酚盐、烯醇盐、酮基磺胺盐、胺盐、季铵盐中的一种或几种，溶解液中去污剂的总浓度为0.01-2摩尔/升。

上述的氧化还原剂为过氧化物、过硫酸盐、亚硫酸盐、高锰酸钾、尿素、巯基乙醇中的一种，溶解液中氧化还原剂的浓度为0.05-10摩尔/升。

步骤(1)中所述的溶解液含有2M尿素、0.1M偏重亚硫酸钠和0.05M十二烷基磺酸钠。

步骤(1)中所述的溶解液含有2M巯基乙醇、0.25M亚硫酸钠和1M季铵盐。

步骤(2)中所述的FeSO₄水溶液的质量浓度为0.0125％-0.1％，FeSO₄水溶液与角蛋白再交联材料的质量比为2∶1。

步骤(2)中所述的H₂O₂水溶液的质量浓度为4％-7％，H₂O₂水溶液与角蛋白再交联材料的质量比为2∶1。

本发明中利用去污剂及氧化还原剂将羽毛角蛋白的二硫键破坏而溶解，透析、离心、过滤获得角蛋白溶液，从而获得角蛋白再交联材料。将有色羽毛溶解再交联材料进行脱色，消除其作为功能材料的限制，获得更深远的应用。

利用Fe²⁺对发色基团的共轭键强烈的结合力，以及它的催化活性和与黑色素结合的能力，首先向角蛋白溶解再交联材料中加入FeSO₄溶液，之后加入H₂O₂溶液，因为其与蛋白质纤维作用时所放出的能量远远高于其它的氧化剂。在此反应中，H₂O₂是通过Fe²⁺的催化作用，H₂O₂加速分解，释放活泼氧，直接作用于色素，获得漂白的角蛋白再交联材料。因此反应式为H₂O₂＝H₂O+[O]。

有益效果

(1)本发明的脱色方法简单，成本低，对设备的要求不高，适合规模化生产；

(2)本发明所获得材料通过冷冻干燥后可以得到脱色的角蛋白再生材料，有很广泛的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

(1)将原始的棕黄色禽类羽毛洗净，干燥，剪碎，得到有色角蛋白原料粉；将3g有色角蛋白原料粉加入到30mL溶解液(2M尿素、0.1M偏重亚硫酸钠、0.05M十二烷基磺酸钠)中置于70℃水浴锅中反应45min，加入15mL去离子水稀释，过滤去除残渣，将上清液脱盐后，得到澄清溶液，静置得到成型的角蛋白再交联材料；

(2)向材料中加入浓度为0.0125％FeSO₄溶液，其与角蛋白再交联材料的质量比为2∶1，反应温度为25℃，反应时间为2h；去除上层液体，再向材料中加入浓度为6％的H₂O₂溶液，其与角蛋白再交联材料的质量比为2∶1，反应温度为30℃，反应时间为3h；倒掉H₂O₂溶液，获得漂白、无臭的角蛋白溶解再交联材料。

实施例2

(1)将原始的黑色畜类毛发洗净，干燥，剪碎，得到有色角蛋白原料粉；将3g得到有色角蛋白原料粉加入100mL溶解液(2M巯基乙醇、0.25M亚硫酸钠、1M季铵盐)中置于120℃水浴锅中反应45min，加入15mL去离子水稀释，过滤去除残渣，将上清液脱盐后，得到澄清溶液，将得到的澄清溶液置于-20℃冰箱中18h，取出得到成型的角蛋白再交联材料；

(2)向材料中加入浓度为0.05％FeSO4溶液，其与角蛋白再交联材料的质量比为2∶1，反应温度为25℃-35℃，反应时间为2h；去除上层液体，再向材料中加入浓度为7％的H₂O₂溶液，其与角蛋白再交联材料的质量比为2∶1，反应温度为30℃-40℃，反应时间为3h；倒掉H₂O₂溶液，获得漂白、无臭的角蛋白溶解再交联材料。

Claims (4)

1.一种角蛋白溶解再交联材料的脱色方法，包括：

（1）将有色角蛋白原料洗净、干燥并剪碎，得到有色角蛋白原料粉；将0.3-1g有色角蛋白原料粉加入10mL溶解液中，然后于70-120℃反应20-120min，加入1-10mL去离子水稀释，再过滤去除残渣，将上清液脱盐后，得到澄清溶液，静置得到成型的角蛋白再交联材料；其中，溶解液含有2M尿素、0.1M偏重亚硫酸钠和0.05M十二烷基磺酸钠或2M巯基乙醇、0.25M亚硫酸钠和1M季铵盐；

（2）在上述角蛋白再交联材料中加入FeSO₄水溶液，于25℃-35℃反应0.5-3h，然后去除上层液体，再加入H₂O₂水溶液，在30℃-40℃反应1-5h，得到漂白的角蛋白再交联材料。

2.根据权利要求1所述的一种角蛋白溶解再交联材料的脱色方法，其特征在于：步骤（1）中所述的有色角蛋白原料为有色的禽类羽毛和/或畜类毛发。

3.根据权利要求1所述的一种角蛋白溶解再交联材料的脱色方法，其特征在于：步骤（2）中所述的FeSO₄水溶液的质量浓度为0.0125%-0.1%，FeSO₄水溶液与角蛋白再交联材料的质量比为2:1。

4.根据权利要求1所述的一种角蛋白溶解再交联材料的脱色方法，其特征在于：步骤（2）中所述的H₂O₂水溶液的质量浓度为4%-7%，H₂O₂水溶液与角蛋白再交联材料的质量比为2:1。