CN103242439A - 一种丝胶的提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于生物材料制备领域,提供了一种丝胶的提取方法,所述方法包括:丝绸废水用超滤膜过滤后离心,取上清液;在所述上清液中边搅拌边慢慢加入饱和硫酸铵溶液后,将所述溶液放在磁力搅拌器上搅拌,使蛋白质充分沉淀;离心所述溶液,弃上清液保留沉淀;将所述沉淀物加蒸馏水搅拌后采用固相萃取法分离出的硫酸铵,得到纯的蛋白质溶液;用低温干燥法使所述蛋白质溶液结晶,得到纯的丝胶蛋白粉。本发明安全、高效、节能,所提取蛋白质的生物活性不被破坏,适用于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于生物材料制备领域,尤其涉及一种丝胶的提取方法。
背景技术
蚕丝加工产生的丝绸废水中含有高浓度的丝胶蛋白,其浑浊度和COD含量很高,如不经处理直接排放会严重污染水源,引起周围环境的恶化。
蚕丝中丝胶的含量约占25-30%,而丝胶和丝素是含氮的高分子化合物,同属蛋白质,而蛋白质水解的最终产物是氨基酸。根据研究,组成蛋白质的氨基酸有20多种,而组成丝素和丝胶的氨基酸各有18种,且成份相似,丝胶蛋白这一资源占茧丝资源总量的1/4以上,而丝胶在纺织品涂层、生物材料、医药、化妆品等领域具有广泛的应用前景。
现有的从丝绸废水中提取丝胶的技术主要有:有机溶剂法、冰冻法、化学混凝法和超滤法等。由于丝胶成分的复杂性和不稳定性,以上几种方法均未能地在沉淀和分离环节取得良好的效果,以至于在提取的过程中出现丝胶蛋白的生物活性被破坏、造成的污染无法解决等问题,而且提取率低、成本耗费量大,很难应用于大规模的工业化生产。
发明内容
本发明提供了一种丝胶的提取方法,旨在解决现有技术中丝胶蛋白的生物活性被破坏、造成污染,且提取率低、成本耗费量大的问题。
本发明实施例是这样实现的,一种丝胶的提取方法,所述方法包括下述步骤:
丝绸废水用超滤膜过滤后离心,取上清液;
在所述上清液中边搅拌边慢慢加入饱和硫酸铵溶液后,将所述溶液放在磁力搅拌器上搅拌,使蛋白质充分沉淀;
离心所述溶液,弃上清液保留沉淀;
将所述沉淀物加蒸馏水搅拌后采用固相萃取法分离出的硫酸铵,得到纯的蛋白质溶液;
用低温干燥法使所述蛋白质溶液结晶,得到纯的丝胶蛋白粉。
本发明实施例安全、高效、节能,所提取蛋白质的生物活性不被破坏,适用于工业化生产。
附图说明
图1表示本发明实施例一提供的丝胶提取方法的实现流程图。
图2表示本发明实施例二提供的丝胶提取方法的实现流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例一
图1示出了本发明实施例提供的丝胶提取方法的实现流程,详述如下:
在步骤S101中,将100g丝绸废水用超滤膜过滤后离心,取上清液;
在本发明实施例中,以丝绸废水进行回收提取。
在步骤S102中,在上清液中边搅拌边慢慢加入饱和硫酸铵溶液后,将溶液放在磁力搅拌器上搅拌,使蛋白质充分沉淀;
在本发明实施例中的硫酸铵((NH4)2SO4)在生物学上的用途很多,多用于蛋白纯化工艺方面,因为硫酸铵属于惰性物质,不易与其他生物活性物质发生反应,在纯化过程中能最大程度的保护蛋白活性,另外,硫酸铵的可溶性极好,能形成高盐环境,对于蛋白沉淀与后续的高盐纯化做准备。硫酸铵与蒸馏水以7.67∶10的质量比例搅拌混合,即得到饱和度为100%的硫酸铵溶液(SAS)。
在步骤S103中,离心溶液,弃上清液保留沉淀;
在本发明实施例中,以5000转/min离心40分钟,取上清液。
在步骤S104中,将沉淀物加蒸馏水搅拌后采用固相萃取法分离出的硫酸铵,得到纯的蛋白质溶液;
在本发明实施例中的固相萃取技术是基于液-固相色谱理论,采用选择性吸附、选择性洗脱的方式对样品进行富集、分离、纯化,是一种包括液相和固相的物理萃取过程;也可以将其近似的看作一种简单的色谱过程。SPE是利用选择性吸附与选择性洗脱的液相色谱法分离原理。较常用的方法是使液体样品通过一吸附剂,保留其中被测物质,再选用适当强度溶剂冲去杂质,然后用少量良溶剂洗脱被测物质,从而达到快速分离净化与浓缩的目的。也可选择性吸附干扰杂质,而让被测物质流出;或同时吸附杂质和被测物质,再使用合适的溶剂选择性洗脱被测物质。
在本发明实施例中,在2℃的温度下边搅拌边慢慢加入饱和硫酸铵溶液到上清液中,使其体积比达到1∶1,然后将溶液放在磁力搅拌器上搅8个小时,使蛋白质充分沉淀。蛋白质溶液以5000转/min离心50分钟,弃上清液保留沉淀,沉淀物再加蒸馏水搅拌,使溶液含水量达到70%,然后采用固相萃取法分离出的硫酸铵,得到纯的蛋白质溶液。
在步骤S105中,用低温干燥法使所述蛋白质溶液结晶,得到纯的丝胶蛋白粉。
在本发明实施例中,用低温干燥法使蛋白质溶液结晶,得到丝胶蛋白粉6.8g左右。
将本发明实施例得到的丝胶粉进行氨基酸分析,结果如表1:
成分 | 毫微克/微升 | 克/100克 | 百分含量 |
谷氨酸 | 17732.55 | 0.1065 | 7.77 |
天门冬氨酸 | 42865.15 | 0.2575 | 18.79 |
苏氨酸 | 17447.20 | 0.1048 | 7.65 |
丝氨酸 | 56136.50 | 0.3373 | 24.61 |
甘氨酸 | 20394.40 | 0.1225 | 8.94 |
丙氨酸 | 12181.05 | 0.0732 | 5.34 |
胱氨酸 | 1645.68 | 0.0099 | 0.72 |
缬氨酸 | 11213.55 | 0.0674 | 4.92 |
甲硫氨酸 | 406.13 | 0.0024 | 0.18 |
亮氨酸 | 10643.70 | 0.0639 | 4.67 |
异亮氨酸 | 5225.45 | 0.0314 | 2.29 |
酪氨酸 | 2626.99 | 0.0518 | 1.15 |
赖氨酸 | 2312.10 | 0.0139 | 1.01 |
苯丙氨酸 | 4197.79 | 0.0252 | 1.84 |
氨 | 4539.01 | 0.0273 | 1.99 |
精氨酸 | 12607.70 | 0.0757 | 5.56 |
脯氨酸 | 1378.65 | 0.0083 | 0.60 |
组氨酸 | 4533.66 | 0.0272 | 1.99 |
总计 | 228087.23 | 1.3704 | 100.00 |
表1
在本发明实施例中,观察上表可知,天门冬氨酸和丝氨酸在废水提取物中含量大于40%,亲水性氨基酸(赖氨酸、组氨酸、天门冬氨酸、丝氨酸、丝氨酸等)的含量在70%以上,证实提取物为丝胶蛋白。
实施例二
图2表示本发明实施例二提供的丝胶提取方法的实现流程图。
在步骤S201中,将1000Kg丝绸废水用超滤膜过滤后离心,取上清液;
在本发明实施例中,以丝绸废水进行回收提取。
在步骤S202中,在上清液中边搅拌边慢慢加入饱和硫酸铵溶液后,将溶液放在磁力搅拌器上搅拌,使蛋白质充分沉淀;
在步骤S203中,离心溶液,弃上清液保留沉淀;
在本发明实施例中,以5000转/min离心50分钟,取上清液。
在步骤S204中,将沉淀物加蒸馏水搅拌后采用固相萃取法分离出的硫酸铵,得到纯的蛋白质溶液;
在本发明实施例中,在2℃的温度下边搅拌边慢慢加入饱和硫酸铵溶液到上清液中,使其体积比达到1∶1,然后将溶液放在磁力搅拌器上搅6个小时,使蛋白质充分沉淀。蛋白质溶液以5000转/min离心50分钟,弃上清液保留沉淀,沉淀物再加蒸馏水搅拌,使溶液含水量达到70%,然后采用固相萃取法分离出的硫酸铵,得到纯的蛋白质溶液。
在步骤S205中,用低温干燥法使所述蛋白质溶液结晶,得到纯的丝胶蛋白粉。
在本发明实施例中,用低温干燥法使蛋白质溶液结晶,得到丝胶蛋白粉6.7Kg左右。
在本发明实施例中,抽出其中100g进行氨基酸成分分析,结果如表2所示:
成分 | 毫微克/微升 | 克/100克 | 百分含量 |
天门冬氨酸 | 42865.13 | 0.2574 | 18.79 |
丝氨酸 | 56133.50 | 0.3370 | 24.60 |
谷氨酸 | 17732.60 | 0.1068 | 7.78 |
甘氨酸 | 20394.40 | 0.1225 | 8.94 |
丙氨酸 | 12181.05 | 0.0732 | 5.34 |
精氨酸 | 12607.70 | 0.0757 | 5.56 |
亮氨酸 | 10643.70 | 0.0639 | 4.67 |
异亮氨酸 | 5225.45 | 0.0314 | 2.29 |
缬氨酸 | 11213.55 | 0.0674 | 4.92 |
总计 | 184294.07 | 1.1353 | 83.08 |
表2
在本发明实施例中,表2数据显示,丝胶各主要成分所占例与实验室结果基本一致,因此本发明方法应用于工业化生产是可行的。
本发明实施例安全、高效、节能,所提取蛋白质的生物活性不被破坏,适用于工业化生产。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种丝胶的提取方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
丝绸废水用超滤膜过滤后离心,取上清液;
在所述上清液中边搅拌边慢慢加入饱和硫酸铵溶液后,将所述溶液放在磁力搅拌器上搅拌,使蛋白质充分沉淀;
离心所述溶液,弃上清液保留沉淀;
将所述沉淀物加蒸馏水搅拌后采用固相萃取法分离出的硫酸铵,得到纯的蛋白质溶液;
用低温干燥法使所述蛋白质溶液结晶,得到纯的丝胶蛋白粉。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述丝绸废水用超滤膜过滤后离心是以5000转/min离心40-50分钟。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述加入的饱和硫酸铵溶液与上清液的体积比是1∶1。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将所述溶液放在磁力搅拌器上的搅拌在0-5℃的温度条件下进行。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述将所述溶液放在磁力搅拌器上的搅拌时间为6-8个小时。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述离心所述溶液,弃上清液保留沉淀是在0-5℃的温度条件下进行。
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