CN103789846A - 柞蚕茧壳的中性蛋白酶精炼工艺方法 - Google Patents

Abstract

一种柞蚕茧壳的中性蛋白酶精炼工艺方法，预处理采用正压法前处理工艺或皂碱法前处理工艺；中性蛋白酶脱胶：预处理柞蚕茧壳100份，浴比1∶10~15；中性蛋白酶：以5万单位中性蛋白酶计，5~7份；水温40~45℃，pH值6.5~7.5，脱胶至检测蚕丝纤维的残胶率为3%~5%。蚕丝在蛋白酶的作用下，丝胶肽键水解断裂成氨基酸和多肽而除去，丝素不受影响,尤其预处理采用高温高压蒸煮预处理,节约能源,沒有化学品的污染,精干绵手扯强力大、纤维蓬松柔软有光泽，无生、滑皮茧。脱胶的污水含有丝胶蛋白和少量中性蛋白酶制剂，经蛋白絮凝剂沉淀，进行脱水，干燥处理，得到的丝胶蛋白可以粗加工成有机肥料，既改善了环境，又增加了社会效益。

Description

柞蚕茧壳的中性蛋白酶精炼工艺方法

技术领域

本发明涉及一种柞蚕茧壳脱胶工艺方法，具体说涉及一种中性蛋白酶脱胶工艺方法。 

背景技术

柞蚕丝是由丝胶和丝素组成，丝胶包裹着丝素，丝素占84%，丝胶占12%~16%左右，含有2.5%左右的蜡质色素和无机物，丝胶、丝素都是由蛋白质和氨基酸组成，丝胶包裹在丝素外层，正常利用蚕丝纺纱、织布需要将丝胶脱掉，这个脱胶过程叫精炼。最传统的精炼方法就是皂碱法，皂碱化学脱胶的原理是利用丝胶和丝素对于碱的稳定性、敏感性差异不同而除去丝胶，丝胶较丝素易被水解溶于水中，经过洗涤除去。传统的皂碱化学方法脱胶工艺，主要缺点是脱胶不匀，除油效果差，丝纤维的强度损失大，耗水，耗能，污染环境，蚕丝纤维pH值为9~11，为碱性，是一类资源高消费的工艺。二十世纪八十年代，人们开始对新型的酶制剂脱胶工艺进行研究，2709碱性蛋白酶用于蚕丝脱胶相对成熟。由于丝胶四层结构，越贴近丝素内层，结构越紧密，所以在蛋白酶脱胶之前，要进行渗透、膨润预处理。在当时，这种预处理仍采用少量的皂碱预处理，2709碱性蛋白酶，需要在碱性的练液环境中，才能发挥有效作用。所以这种脱胶方式只是在脱胶效果，降低能源消耗做出一定的贡献，由于碱液的使用，仍对环境造成很大污染，达不到生态、环保清洁生产的要求。 

发明内容

针对现有蚕丝脱胶工艺方法上的不足，本发明提供一种脱胶均匀，除油效果好，丝纤维的强度损失小，蚕丝纤维pH值为中性，节能和无污染环境的蚕丝的中性蛋白酶精炼工艺方法。 

解决上述问题的具体技术措施是：一种柞蚕茧壳的中性蛋白酶精炼工艺方法，包括预处理，其特征是： 

（1） 预处理

预处理采用正压法前处理工艺或皂碱法前处理工艺；

a. 正压法前处理工艺：

投料：以质量份计，柞蚕茧壳100份；水1000~1100份；

蒸汽压力：0.10~0.25兆帕；

时间：40~90min；

冲洗：将预处理的柞蚕茧壳取岀，在常温下用水冲洗5~10 min；脱水7min。

b. 皂碱法前处理工艺： 

投料：以质量份计，柞蚕茧壳100份；水2500~3000份；纯碱5份；硅酸钠3.75份；中性皂2.5份；

温度：95~100℃；

时间：120~240min；

冲洗：将预处理的柞蚕茧壳取岀，在常温下用水冲洗10~15 min；

脱水7min。

（2）中性蛋白酶脱胶 

投料：上述预处理柞蚕茧壳100份；

浴比：1∶10~15；

中性蛋白酶：以5万单位中性蛋白酶计，5~7份；

水温：控制在40~45℃；

pH值：6.5~7.5；

脱胶至检测蚕丝纤维的残胶率为3%~5%。

本发明的有益效果:蚕丝在蛋白酶的作用下，丝胶肽键水解断裂成氨基酸和多肽而除去，丝素不受影响, 尤其预处理采用高温高压蒸煮, 节约能源, 沒有化学品的污染, 精干绵手扯强力大、纤维蓬松柔软有光泽，无生、滑皮茧。由于脱胶下来的污水只有丝胶蛋白和少量中性蛋白酶制剂，没有任何化学品，经过蛋白絮凝剂沉淀，刮起丝胶蛋白凝聚物，进行脱水，干燥处理，得到的丝胶蛋白可以粗加工成有机肥料。既改善了环境，又增加了社会效益，如进行精细加工成纯度很高的丝肽、蚕丝氨基酸，在食品、医药、化妆品等领域得到广泛应用。 

具体实施方式

蛋白酶脱胶原理：丝素、丝胶都是蛋白质，但是两者在化学组成结构和极性上是不相同的，丝素含有较多的非极性氨基酸，结晶度较高，性质稳定。丝胶中蛋白质分子由大量含亲水性基团的极性氨基酸组成，结晶度较丝素低。蚕丝的蛋白酶脱胶就是利用丝素和丝胶这种结构特性不同而除去丝胶保留丝素，在蛋白酶的作用下，丝胶肽键水解断裂成氨基酸和多肽而除去，丝素不受影响。而且丝胶与酶的活性中心的结合是可逆的，这种结合使得蛋白质特定肽键因弯曲变形而被活化，更易于受到水分子的攻击，形成氨基和羧基断裂成小分子多肽或氨基酸溶解在水中。据此原理，可用于蚕丝复练。 

中性蛋白酶：中性蛋白酶是由枯草芽孢杆菌经发酵提取而得的，属于一种内切酶，可用于各种蛋白质水解处理。在一定温度和pH值条件下，能将大分子蛋白质水解为氨基酸等产物，可广泛应用于动植物蛋白的水解。 

 实施例1 

（1）预处理

柞蚕茧壳手工除杂去除杂质，按正压法进行渗透处理，正压法前处理工艺已另案申请发明专利。在高温高压罐中投入柞蚕茧壳24公斤，水240公斤，升温，保持蒸汽压力0.10兆帕，时间40min，降压至常压，打开高温高压罐取岀柞蚕茧壳，冷却至常温。

冲洗：将预处理的柞蚕茧壳，在常温下用水冲洗5 min。 

正压法处理时间由蒸汽压力决定，蒸汽压力越大，处理时间越短。当超过0.25兆帕时，处理时间对结果影响不大，但耗能高，生产安全性差，故不宜采用超过0.25兆帕压力。预处理效果，按常规采用感官鉴定方法。 

（2）蛋白酶脱胶 

投入预处理过的柞蚕茧壳48公斤，加水480公斤，投入5万单位中性蛋白酶（山东潍坊苏柯汉生物有限公司）2.4公斤，中性蛋白酶的用量依据预处理的效果，预处理渗透好，中性蛋白酶用量可选低量。不同活性的中性蛋白酶，可依据活性以5万单位中性蛋白酶为基数换算用量。水温40~45℃。温度对中性蛋白酶的活性影响较大，温度低于40℃酶的活性低，脱胶时间长，温度高于45℃，蛋白酶失去活性。pH值6.5，是中性蛋白酶的活性最佳pH值范围。时间120min，检测蚕丝的残胶率为4.3%，停止脱胶。

上述柞蚕茧壳中性蛋白酶脱胶后技术指标迏到现行企业标准： 

化学检验指标

序号	项   目	标准要求	检测指标
				1	残胶率	3%~5%	4.3%
2	残油率	0.5%以下	0.15%
				3	洁净度	80以上	85

脱胶的污水只含有丝胶蛋白和少量中性蛋白酶制剂，没有任何化学品，经过蛋白絮凝剂沉淀，刮起丝胶蛋白凝聚物，进行脱水，干燥处理，得到的丝胶蛋白可以粗加工成有机肥料。既改善了环境，又增加了社会效益，如进行精细加工成纯度很高的丝肽、蚕丝氨基酸，在食品、医药、化妆品等领域能得到广泛应用。

实施例2  

（1）预处理

柞蚕茧壳手工除杂去除杂质，在高温高压罐中投入柞蚕茧壳24公斤，水240公斤，升温，保持蒸汽压力0.20兆帕，时间50min，降压至常压，打开高温高压罐取岀柞蚕茧壳，冷却至常温。

冲洗：将预处理的柞蚕茧壳取岀，在常温下用水冲洗8 min。 

（2）蛋白酶脱胶 

 投入预处理过的柞蚕茧壳48公斤，加水580公斤，投入5万单位中性蛋白酶（山东潍坊苏柯汉生物有限公司）2.9公斤，水温40~45℃，pH值6.8，时间120min，检测蚕丝的残胶率为3.8%，停止脱胶。

残胶率3.8%，残油率 0.21，洁净度90。 

其他同实施例1。 

实施例3 

（1）预处理

柞蚕茧壳手工除杂去除杂质，按正压法进行渗透处理，在高温高压罐中投入柞蚕茧壳24公斤，水264公斤，升温，保持蒸汽压力0.25兆帕，时间60min，降压至常压，打开高温高压罐取岀柞蚕茧壳，冷却至常温。

冲洗：将预处理的柞蚕茧壳取岀，在常温下用水冲洗10min。 

（2）蛋白酶脱胶 

 投入预处理过的柞蚕茧壳48公斤，加水720公斤，投入5万单位中性蛋白酶（山东潍坊苏柯汉生物有限公司）3.36公斤，水温45℃，pH值7.5，时间60min，检测蚕丝的残胶率为3.2%，停止脱胶。

残胶率3.2%，残油率 0.22，洁净度85。 

其他同实施例1。 

实施例4  

（1）预处理

柞蚕茧壳手工除杂去除杂质，按皂碱法进行渗透处理，在处理罐中投入柞蚕茧壳24公斤，纯碱1.7公斤，硅酸钠1.2公斤，中性皂0.8公斤，双氧水4.8公斤。温度95~100℃，时间120min。取岀柞蚕茧壳，冷却至常温。

冲洗：将预处理的柞蚕茧壳取岀，在常温下用水冲洗15 min，检查pH值为7.5。该方法适用于没有高温高压设备条件的工艺。 

（2）蛋白酶脱胶 

 投入预处理过的柞蚕茧壳48公斤，加水580公斤，投入5万单位中性蛋白酶（山东潍坊苏柯汉生物有限公司）2.9公斤，水温40℃，pH值7.5，时间120min，检测蚕丝的残胶率为3.3%，停止脱胶。

残胶率3.3%，残油率0.23，洁净度90。 

Claims (3)

1.一种柞蚕茧壳的中性蛋白酶精炼工艺方法，包括预处理，其特征是：

（1）预处理

预处理采用正压法前处理工艺或皂碱法前处理工艺；

（2）中性蛋白酶脱胶  

    投料：上述预处理柞蚕茧壳100份；

    浴比：1∶10~15；

    中性蛋白酶：以5万单位中性蛋白酶计，5~7份；

    水温：控制在40~45℃；

    pH值:6.5~7.5；

    脱胶至检测蚕丝纤维的残胶率为3%~5% 。

2.按权利要求1一种柞蚕茧壳的中性蛋白酶精炼工艺方法所述的正压法前处理工艺，其特征是：

投料：以质量份计，柞蚕茧壳100份；水1000~1100份；

蒸汽压力：0.10~0.25兆帕；

时间：40~90min；

冲洗：将预处理的柞蚕茧壳取岀，在常温下用水冲洗5~10 min；

脱水7min。

3.按权利要求1一种柞蚕茧壳的中性蛋白酶精炼工艺方法所述的皂碱法前处理工艺，其特征是：

投料：以质量份计，柞蚕茧壳100份；水2500~3000份；纯碱5份；硅酸钠3.75份；中性皂2.5份；

温度：95~100℃；

时间：120~240min；

冲洗：将预处理的柞蚕茧壳取岀，在常温下用水冲洗10~15 min；

脱水7min。