CN102559824B - 一种用于生物材料的丝胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于生物材料的丝胶的制备方法，包括如下步骤：(a)以长吐为原料，除杂、漂洗后，加入纯净水浸泡，得到洗净的长吐；(b)将洗净的长吐进行高温高压脱胶得到脱胶液；(c)酶解；(d)依次采用大孔弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂、大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂、阴阳离子混合型交换树脂纯化；(e)浓缩；(f)精密过滤、冷冻干燥，获得丝胶。本发明采用本身杂质含量较少的长吐，经过清洗、脱胶后，将脱胶液直接用离子交换树脂进行处理，实验证明，本发明得到的最终产物的灰分、铅、汞、砷、菌落总数和大肠杆菌含量的各项指标均大大减低，且具有较高的生物活性，取得了意想不到的效果，更适用于生物材料。

Description

一种用于生物材料的丝胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种丝胶，具体涉及一种用于生物材料的丝胶及其制备方法。

背景技术

蚕丝纤维的主体是丝素，在丝素外围包覆着丝胶，丝胶对丝素起着保护作用和胶粘作用。丝胶是一种性能优良的生物材料，为开发新功能生物材料提供了极为重要的应用素材。例如，丝胶可以作为合成高分子材料的添加剂，所得的高分子材料的物理性能不仅能得到改善，而且其高分子材料能被微生物迅速降解，成为优异的环保材料；由丝胶和丝素混合组成的丝蛋白膜将是一种有开发前途的人工皮肤；此外，丝胶还可以作为固定化酶的载体，用丝胶载体制成的固定化酶其热稳定性、操作稳定性、抗蛋白酶水解能力等方面都优于其他载体；丝胶对细胞和蛋白质具有很强的抗冻保护作用，作为新功能生物材料具有重要的应用价值。

现有的制备丝胶的方法可以参见中国发明专利CN101348821B，其公开了一种用蚕茧茧衣制备高纯丝胶粉的方法，主要包括清洗、常压脱胶、脱色、酶解、浓缩、离子交换树脂纯化、喷雾干燥、高温蒸汽灭菌、铝膜袋真空干燥包装。由其制得的丝胶粉具有较低的铅、汞、砷及灰分含量，菌落总数和大肠杆菌含量也较低。

然而，当应用于生物材料时，要求丝胶中的各项指标（如铅、汞、砷及灰分含量、菌落总数和大肠杆菌含量等）更低。此外，在加工过程中应尽量保留丝胶原有的生物活性。因此，开发新的制备丝胶的方法，以进一步提高丝胶的品质和生物活性，将其应用于生物材料，具有积极的意义。

另一方面，桑蚕茧在缫丝过程中经索绪、理绪取下一些乱丝头，用这种乱丝加工成的绢纺原料称为长吐。发明人经研究后发现，长吐中的丝胶含量较高，且长吐本身杂质含量较少，因而可以作为制备用于生物材料的丝胶的原料，比蚕茧茧衣更合适。

发明内容

本发明目的是提供一种用于生物材料的丝胶及其制备方法，以获得高品质的丝胶。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于生物材料的丝胶的制备方法，包括如下步骤：

(a) 以长吐为原料，除杂、漂洗后，加入纯净水浸泡至少30min，浴比为10~20：1；然后脱水，得到洗净的长吐；

(b) 将上述洗净的长吐进行高温高压脱胶，压力为0.15~0.3MPa，温度为120~140℃，脱胶时间为1.5~2小时，得到脱胶液；

(c) 在上述脱胶液采用中性蛋白酶进行酶解，酶用量为600~800活力单位/g丝胶，酶解温度为35~40℃，酶解时间为1.5~3小时，pH值控制在6.5~7.5；

(d) 依次采用大孔弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂、大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂、阴阳离子混合型交换树脂处理上述脱胶液；

(e) 浓缩至固含量7~12%（重量比）；

(f) 精密过滤、冷冻干燥，即可获得所述丝胶，铝膜袋真空干燥包装、辐射灭菌；所述冷冻干燥的温度为-30~-20℃，压力为3~5Pa，蒸发液层厚度2~5mm。

上文中，所述步骤(c)中的中性蛋白酶是现有技术。所述步骤(d)中的大孔弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂、大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂、阴阳离子混合型交换树脂均为现有技术。

所述步骤(f)中的精密过滤可以采用1微米熔喷滤芯进行。

上述技术方案中，所述步骤(d)之前，对步骤(c)获得的脱胶液进行脱色处理。脱色处理可以为：加入丝胶溶液重量1~3%的活性炭，水温控制在45~75℃，搅拌50~90分钟，然后过滤除去活性炭；该脱色处理至少进行2次。上述脱色处理，可以进一步提高丝胶的白度。

本发明同时请求保护采用上述制备方法得到的用于生物材料的丝胶。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1．本发明采用高温高压脱胶，升温速率快，保温效果好，并使保温时间大大缩短，同时蒸汽及助剂消耗减少，具有节能减排、环保的优点。

2．本发明以长吐为原料，经除杂、漂洗后再用纯净水浸泡再脱胶，其脱胶液采用中性蛋白酶进行酶解，没有加入额外的酸或碱，因此不会产生额外的盐分，再加上精密过滤步骤，使最终产物的灰分小于等于1.3%。

3．本发明采用本身杂质含量较少的长吐，经过清洗、脱胶后，将脱胶液直接用离子交换树脂进行处理，而不是先浓缩然后用离子交换树脂处理，实验证明，本发明得到的最终产物的灰分、铅、汞、砷、菌落总数和大肠杆菌含量的各项指标均大大减低，取得了意想不到的效果，更适用于生物材料。

4．本发明采用冷冻干燥的方法制备丝胶，因而获得的丝胶具有更高的抗氧化作用和生物活性，避免了现有的喷雾干燥方法中进风温度过高（170~250℃）而造成丝胶生物活性降低。

5．本发明将脱胶液进行酶解之后再脱色，而现有技术中都是将脱胶液先脱色后再酶解，由于酶解过程中会产生一部分颜色，因此本发明的方法可以进一步提高丝胶的白度。

6．本发明制得的丝胶采用辐射灭菌方法，而不是采用现有的高温蒸汽灭菌方法，因而获得的丝胶中的菌落总数和大肠杆菌含量均大幅度降低，更适用于生物材料。

7．本发明的制备方法简单，易于操作，具有积极的现实意义。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例一

一种用于生物材料的丝胶的制备方法，包括如下步骤：

(a) 以长吐为原料，除杂、漂洗后，加入纯净水浸泡40min，浴比为15：1；然后脱水，得到洗净的长吐；

(b) 将上述洗净的长吐进行高温高压脱胶，压力为0.2MPa，温度为120℃，脱胶时间为1.5小时，得到脱胶液；

(c) 在上述脱胶液采用木瓜蛋白酶进行酶解，酶用量为700活力单位/g丝胶，酶解温度为40℃，pH值控制在6.7，酶解时间2小时；

(d) 将上述脱胶液脱色后，依次采用大孔弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂、大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂、阴阳离子混合型交换树脂处理上述脱胶液；所述阴阳离子混合型交换树脂中阴离子和阳离子的比例为2：1；

(e) 浓缩至固含量10%（重量比）；

(f) 精密过滤、冷冻干燥，即可获得所述丝胶；铝膜袋真空干燥包装、辐射灭菌；所述冷冻干燥的温度为-30~-20℃，压力为3~5Pa，蒸发液层厚度2~5mm。

本实施获得的丝胶：总氮含量大于等于15.1%，灰分小于等于1.3%，砷小于等于0.5mg/kg，铅小于等于5mg/kg，汞小于等于0.05mg/kg，菌落总数小于等于30cfu/g，大肠杆菌小于等于10MPN/100g；本发明的丝胶呈白色晶体形状。

对比例一

按照中国发明专利CN101348821B的方法用蚕茧茧衣制备高纯丝胶粉，具体详见上述专利的实施例一。

其得到的高纯丝胶粉的各项参数如下：总氮含量大于等于14.8%，灰分小于等于3%，砷小于等于1mg/kg，铅小于等于8mg/kg，汞小于等于0.08mg/kg，菌落总数小于等于100cfu/g，大肠杆菌小于等于15MPN/100g。该丝胶粉呈淡黄色粉末。

可见，采用本发明的制备方法得到的最终产物丝胶的灰分、铅、汞、砷、菌落总数和大肠杆菌含量的各项指标均大大减低，取得了意想不到的效果，因而更适用于生物材料。

然后对实施例一和对比例一的丝胶配置成丝胶溶液进行抗氧化作用的测试，检测其对黑色素生产的抑制作用，结果如下：

对实施例一和对比例一的丝胶固体进行抗氧化作用的测试，检测其对黑色素生产的抑制作用，结果如下：

由上述测试可见，相对于的对比例一而言，本实施例一获得的丝胶具有更好的抗氧化作用，因而具有更高的生物活性，更适用于生物材料。

Claims (2)

1.一种用于生物材料的丝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(a) 以长吐为原料，除杂、漂洗后，加入纯净水浸泡至少30min，浴比为10~20∶1；然后脱水，得到洗净的长吐；

(b) 将上述洗净的长吐进行高温高压脱胶，压力为0.15~0.3MPa，温度为120~140℃，脱胶时间为1.5~2小时，得到脱胶液；

(c) 将上述脱胶液采用木瓜蛋白酶进行酶解，酶用量为600~800活力单位/g丝胶，酶解温度为35~40℃，酶解时间为1.5~3小时，pH值控制在6.5~7.5；

(d) 依次采用大孔弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂、大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂、阴阳离子混合型交换树脂处理上述脱胶液；所述阴阳离子混合型交换树脂中阴离子和阳离子的比例为2∶1；

(e) 浓缩至固含量7%~12%重量比；

(f) 精密过滤、冷冻干燥，即可获得所述丝胶，铝膜袋真空干燥包装、辐射灭菌；所述冷冻干燥的温度为-30~-20℃，压力为3~5Pa，蒸发液层厚度2~5mm。

2.根据权利要求1所述的用于生物材料的丝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤(d)之前，对步骤(c)获得的脱胶液进行脱色处理。