CN103951726A - 近临界水解羽毛角蛋白制备多肽表面活性剂的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种近临界水解羽毛角蛋白制备多肽表面活性剂的方法，属于生物质加工处理技术领域。多肽是一种绿色的表面活性剂，具有无毒、无刺激、环境友好、易降解、生物相容性好等优良性质，在生物工程、药物、食品、化妆品、环境工程等领域有着重要的应用。在近临界水中水解羽毛角蛋白制备多肽表面活性剂，不需要加入酸或碱作为催化剂，即可快速将角蛋白水解为小分子的多肽。该方法工艺简单、无环境污染，是一种环境友好的绿色工艺。当羽毛角蛋白与水的质量比为(0.5~2):15、温度160℃~200℃以及时间为30~90分钟，角蛋白的水解率可达到97%，制备的多肽表面活性剂水溶液的表面张力为37mN/m。
Description
技术领域
本发明涉及一种近临界水解即高温高压水解羽毛角蛋白制备多肽表面活性剂的工艺方法，属于生物质加工处理技术领域。
背景技术
羽毛是禽类表皮细胞角质化的衍生物，其中蛋白质含量为80%-90%，具有很高的回收利用价值。每年我国家禽屠宰场产生的羽毛数百万吨，其中一部分用作填充物、装饰品、饲料等，而绝大部分被丢弃填埋，造成经济的损失和环境的破坏。所以对羽毛进行加工，提取其中的角蛋白及对角蛋白进行进一步的加工处理，得到高附加价值的产物具有重要的意义。
生物表面活性剂因具有无毒、无刺激、生物相容性好、环境相容性好等优点受到科研工作者的关注，并在化工行业、食品工业、医药行业和农业等领域具有广阔的应用前景，但因其昂贵的价格而使得应用受限。环境友好的表面活性剂同样还包括以生物物质为基础的表面活性剂，这是以生物表面活性剂的自然结构为基础，合成的两性结构化合物，可通过生物技术或化学方法使用氨基酸、糖类、脂肪酸、松香酸及衍生物等来合成。多肽表面活性剂就是属于以生物物质为基础的表面活性剂，亲水基是几个带电荷的氨基酸，而疏水基则是几个不带电荷的非极性氨基酸组成，被称为类表面活性剂多肽。本方法是将从羽毛中提取出的再生角蛋白进一步加工处理，水解成具有一定表面活性、起泡性、乳化能力等的多肽表面活性剂。
近临界水通常指温度在170~370℃之间的压缩液态水，与常温常压水相比电离常数大，因而具备酸、碱催化功能，可使某些需要酸或碱的反应不必外加酸碱催化剂，是一个绿色环保的优良溶剂，在生物质资源化、有机合成及有机污染物的处理等领域具有广泛应用前景。
目前对羽毛蛋白质水解主要有酸水解和酶解，酸碱水解存在着易腐蚀设备、产率低、产生大量工业废水和耗时长等缺点。酶水解速度很慢，且酶价格昂贵，容易失去活性。本方法只加入水作为反应介质，在近临界状态下短时间内将角蛋白降解成小分子的多肽表面活性剂，是一种环境友好、价格低廉的方法。
发明内容
本发明在近临界水的条件下水解羽毛角蛋白制备多肽表面活性剂，该方法具有水解速度快、环保、绿色安全等特点。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种近临界水解羽毛角蛋白制备多肽表面活性剂的方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：
a. 取一定量的羽毛角蛋白固体放在烘箱中65-70℃干燥，并粉碎至20～40目，然后将其与一定量的去离子水放在水热高压反应釜中反应，角蛋白与水的质量比(0.5～2):15；反应条件是：温度160-200℃，压力1.6-3.9MPa，反应时间30-90分钟；
b. 反应结束后，将反应釜温度降至室温，将水解液进行抽滤，所得的滤液即为多肽表面活性剂。
具体实施方式
现将本发明的具体实施例叙述于后。
实施例1
将羽毛角蛋白固体放在烘箱中65℃干燥，粉碎至20～40目。称取1.0g干燥角蛋白和15g去离子水放入20mL水热高压反应釜中反应，反应温度为160℃，反应时间60分钟，反应中最大压强为1.6MPa。反应结束后，在反应釜温度降至室温时，将水解液进行抽滤。由固体残余物的量得到角蛋白的水解率为81.44%。抽滤所得的多肽滤液进行表面张力的测试，测得表面张力为44 mN/m。起泡力测定方法为：将水解液配成浓度为1%的溶液，取20mL于100mL具塞量筒中，上下摇晃20下，静置30秒，记录泡沫体积V，起泡力=泡沫体积V/试液体积，起泡力为3.85。
实施例2
将羽毛角蛋白固体放在烘箱中65℃干燥，粉碎至20～40目。称取1.5g干燥角蛋白和15g去离子水放入20mL水热高压反应釜中反应，反应温度为200℃，反应时间60分钟，反应中最大压强为3.9MPa。反应结束后，在反应釜温度降至室温时，将水解液进行抽滤。由固体残余物的量得到角蛋白的水解率为96.42%。抽滤所得的多肽滤液进行表面张力的测试，测得表面张力为37 mN/m，起泡力测定方法为：将水解液配成浓度为1%的溶液，取20mL于100mL具塞量筒中，上下摇晃20下，静置30秒，记录泡沫体积V，起泡力=泡沫体积V/试液体积，起泡力为2。
实施例3
将羽毛角蛋白固体放在烘箱中65℃干燥，粉碎至20～40目。称取1.0g干燥角蛋白和15g去离子水放入20mL高温高压反应釜中反应，反应温度为180℃，反应时间90分钟，反应中最大压强为2.6MPa。反应结束后，在反应釜温度降至室温时，将水解液进行抽滤。由固体残余物的量得到角蛋白的水解率为95.21%。抽滤所得的多肽滤液进行表面张力的测试，测得表面张力为41 mN/m，起泡力测定方法为：将水解液配成浓度为1%的溶液，取20mL于100mL具塞量筒中，上下摇晃20下，静置30秒，记录泡沫体积V，起泡力=泡沫体积V/试液体积，起泡力为2.6。
实施例4
将羽毛角蛋白固体放在烘箱中65℃干燥，粉碎至20～40目。称取2.0g干燥角蛋白和15g去离子水放入20mL水热高压反应釜中反应，反应温度为200℃，反应时间30分钟，反应中最大压强为3.7MPa。反应结束后，在反应釜温度降至室温时，将水解液进行抽滤。由固体残余物的量得到角蛋白的水解率为83.69%。抽滤所得的多肽滤液进行表面张力的测试，测得表面张力为40 mN/m，起泡力测定方法为：将水解液配成浓度为1%的溶液，取20mL于100mL具塞量筒中，上下摇晃20下，静置30秒，记录泡沫体积V，起泡力=泡沫体积V/试液体积，起泡力为2.25。
Claims (1)
1.一种近临界水解羽毛角蛋白制备多肽表面活性剂，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：
a. 取一定量的羽毛角蛋白固体放在烘箱中65-70℃干燥，并粉碎至20～40目，然后将其与一定量的去离子水放在水热高压反应釜中反应，角蛋白与水的质量比(0.5~2):15；反应条件是：温度160-200℃，压力1.6-3.9MPa，反应时间30-90分钟；
b. 反应结束后，将反应釜温度降至室温，将水解液进行抽滤，所得的滤液即为多肽表面活性剂。
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