CN105200106A - 一种利用废蚕丝制备丝胶蛋白的方法 - Google Patents

一种利用废蚕丝制备丝胶蛋白的方法 Download PDF

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Abstract

一种利用废蚕丝制备丝胶蛋白的方法,属于废弃物利用技术领域。本发明针对目前我国存在大量的废蚕丝未得到充分利用,提取废蚕丝中丝胶蛋白成本高,提取率不足50%的问题,本发明提供了一种利用柠檬酸、氢氧化钠溶液及硅藻土与废蚕丝进行充分混合进行脱胶,然后加入胰蛋白酶、缫丝废液、磷酸氢二钠溶液等混合发酵,对发酵液进行透析、喷雾干燥得到高纯度、高提取率丝胶蛋白的方法。通过实例证明充分利用废蚕丝资源,使制作成本低,使用发酵对丝胶蛋白进行分离,简单易行,所得的丝胶蛋白纯度达到90~95%,提取率达到93~97%。

Description

一种利用废蚕丝制备丝胶蛋白的方法
技术领域
本发明公开了一种利用废蚕丝制备丝胶蛋白的方法,属于废弃物利用技术领域。
背景技术
蚕茧丝中存在两种蛋白质,即丝胶蛋白和丝素蛋白,且丝胶蛋白位于丝素纤维的外围。丝胶蛋白是由18种氨基酸组成的,具有吸湿保湿、抗菌、抗氧化、促进矿物质沉积、促进细胞生长以及抗凝血等多种功能,因此,丝胶蛋白在食品、化妆品、生物医学等领域中具有广泛的应用前景。
丝胶蛋白是一种球蛋白。约占蚕丝总重量的20%-30%。当蚕营茧时,丝胶起着黏合作用,使两根单丝包覆于一体构成茧丝。含大量侧链带亲水基团的氨基酸如丝氨酸、天冬氨酸等,因丝胶蛋白具有护肤、美容以及保健等功能,因此,具有较大市场需求量。丝胶蛋白具有复杂的结构与性能,通常认为茧层丝胶由三种水溶性不同的丝胶蛋白组成,溶解性从外到内逐渐降低,外层为易溶性丝胶,内层为难溶性丝胶。丝胶蛋白的特殊结构为丝胶蛋白的提取带来了困难。
在原料蚕加工过程中会产生大量的废蚕丝,对其进行深加工成本高,所以工厂直接将其丢弃,即浪费资源,又对环境造成污染。
发明内容
本发明主要解决的技术问题:针对目前我国存在大量的废蚕丝未得到充分利用,提取废蚕丝中丝胶蛋白成本高,提取率不足50%的问题,本发明提供了一种利用柠檬酸、氢氧化钠溶液及硅藻土与废蚕丝进行充分混合进行脱胶,然后加入胰蛋白酶、缫丝废液、磷酸氢二钠溶液等混合发酵,对发酵液进行透析、喷雾干燥得到高纯度、高提取率丝胶蛋白的方法。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
(1)取废蚕丝放入清洗池,向其中加入温度为5~10℃的去离子水浸没废蚕丝5~8cm,搅拌10~15min后过滤,再用温度为20~25℃的去离子水冲洗2~3次,然后将其自然风干;
(2)将上述风干后的废蚕丝使用测刀将其切割成1~3cm的短丝,再把短丝放入容器中,向其中加入去离子水浸没废蚕丝,加热至70~80℃,再向其中加入质量分数为75~80%的柠檬酸溶液,其加入量为去离子水水体积的0.5~1%,使用质量分数为30~35%的氢氧化钠溶液调节pH值为8.0~9.0,搅拌10~15min,然后升温至90~100℃,向其中加入搅拌废蚕丝质量2~4%的硅藻土,搅拌1~2h后,静置15~20min,将漂浮的废蚕丝取出;
(3)将上述所得的废蚕丝放入发酵池中,向其中加入胰蛋白酶,加入量为废蚕丝质量的5~6%,再加入缫丝废液浸没废蚕丝,加入废蚕丝质量的2~4%的牛肉膏搅拌均匀,使用质量分数0.5~1.2%的磷酸氢二钠溶液调节pH为7.5~8.5,密封搅拌发酵,温度设定28~35℃,转速为120~150r/min,待废蚕丝完全消失后,升温至35~40℃,转为通风发酵10~15h,发酵结束后,过滤得发酵液;
(4)把上述所得的发酵液放入离心机中10~15min,转速设定为11000~15000r/min,取分离液放入容器中,向其中加入活性炭,加入量为发酵液质量的10~15%,搅拌20~30min,静置过滤;
(5)将上述所得的过滤液倒入截留分子量为1000~1200的透析袋中,用去离子水透析2~3天,取出透析后的粘稠液,备用,再将透析液放入容器中向其中加入鞣酸,直至无沉淀产生,过滤得沉淀物;
(6)将上述所得的沉淀物与粘稠液混合均匀,放入喷雾干燥机中进行喷雾干燥,收集固体,即可得到丝胶蛋白。
本发明的有益效果:
(1)充分利用废蚕丝资源,使制作成本低;
(2)使用发酵对丝胶蛋白进行分离,简单易行;
(3)本发明所得的丝胶蛋白纯度达到90~95%,提取率达到93~97%。
具体实施方式
取废蚕丝放入清洗池,向其中加入温度为5~10℃的去离子水浸没废蚕丝5~8cm,搅拌10~15min后过滤,再用温度为20~25℃的去离子水冲洗2~3次,然后将其自然风干;将上述风干后的废蚕丝使用测刀将其切割成1~3cm的短丝,再把短丝放入容器中,向其中加入去离子水浸没废蚕丝,加热至70~80℃,再向其中加入质量分数为75~80%的柠檬酸溶液,其加入量为去离子水体积的0.5~1%,使用质量分数为30~35%的氢氧化钠溶液调节pH值为8.0~9.0,搅拌10~15min,然后升温至90~100℃,向其中加入搅拌废蚕丝质量2~4%的硅藻土,搅拌1~2h后,静置15~20min,将漂浮的废蚕丝取出;将上述所得的废蚕丝放入发酵池中,向其中加入胰蛋白酶,加入量为废蚕丝质量的5~6%,再加入缫丝废液浸没废蚕丝,加入废蚕丝质量的2~4%的牛肉膏搅拌均匀,使用质量分数0.5~1.2%的磷酸氢二钠溶液调节pH为7.5~8.5,密封搅拌发酵,温度设定28~35℃,转速为120~150r/min,待废蚕丝完全消失后,升温至35~40℃,转为通风发酵10~15h,发酵结束后,过滤得发酵液;把上述所得的发酵液放入离心机中10~15min,转速设定为11000~15000r/min,取分离液放入容器中,向其中加入活性炭,加入量为发酵液质量的10~15%,搅拌20~30min,静置过滤;将上述所得的过滤液倒入截留分子量为1000~1200的透析袋中,用去离子水透析2~3天,取出透析后的粘稠液,备用,再将透析液放入容器中向其中加入鞣酸,直至无沉淀产生,过滤得沉淀物;将上述所得的沉淀物与粘稠液混合均匀,放入喷雾干燥机中进行喷雾干燥,收集固体,即可得到丝胶蛋白。
实例1
取4kg废蚕丝放入清洗池,向其中加入温度为5℃的去离子水浸没废蚕丝5cm,搅拌10min后过滤,再用温度为20℃的去离子水冲洗2次,然后将其自然风干;将上述风干后的废蚕丝使用测刀将其切割成1cm的短丝,再把短丝放入容器中,向其中加入去离子水浸没废蚕丝,加热至70℃,再向其中加入质量分数为75%的柠檬酸溶液,其加入量为去离子水水体积的0.5%,使用质量分数为30%的氢氧化钠溶液调节pH值为8.0,搅拌10min,然后升温至90℃,向其中加入0.08kg硅藻土,搅拌1h后,静置15min,将漂浮的废蚕丝取出;将上述所得的废蚕丝放入发酵池中,向其中加入0.09kg胰蛋白酶,再加入缫丝废液浸没废蚕丝,加入0.08kg的牛肉膏搅拌均匀,使用质量分数0.5%的磷酸氢二钠溶液调节pH为7.5,密封搅拌发酵,温度设定28℃,转速为12r/min,待废蚕丝完全消失后,升温至35℃,转为通风发酵10h,发酵结束后,过滤得发酵液;把上述所得的发酵液放入离心机中10min,转速设定为11000r/min,取分离液放入容器中,向其中加入活性炭,加入量为发酵液质量的10%,搅拌20min,静置过滤;将上述所得的过滤液倒入截留分子量为1000的透析袋中,用去离子水透析2天,取出透析后的粘稠液,备用,再将透析液放入容器中向其中加入鞣酸,直至无沉淀产生,过滤得沉淀物;将上述所得的沉淀物与粘稠液混合均匀,放入喷雾干燥机中进行喷雾干燥,收集固体,即可得到丝胶蛋白。
本发明方法独特,所得的丝胶蛋白为1.12kg,提取率达到93.3%,通过检测纯度达到90%。
实例2
取4kg废蚕丝放入清洗池,向其中加入温度为10℃的去离子水浸没废蚕丝8cm,搅拌15min后过滤,再用温度为25℃的去离子水冲洗3次,然后将其自然风干;将上述风干后的废蚕丝使用测刀将其切割成3cm的短丝,再把短丝放入容器中,向其中加入去离子水浸没废蚕丝,加热至80℃,再向其中加入质量分数为80%的柠檬酸溶液,其加入量为去离子水体积的1%,使用质量分数为35%的氢氧化钠溶液调节pH值为9.0,搅拌15min,然后升温至100℃,向其中加入0.16kg硅藻土,搅拌2h后,静置20min,将漂浮的废蚕丝取出;将上述所得的废蚕丝放入发酵池中,向其中加入0.24kg胰蛋白酶,再加入缫丝废液浸没废蚕丝,加入0.16kg的牛肉膏搅拌均匀,使用质量分数1.2%的磷酸氢二钠溶液调节pH为8.5,密封搅拌发酵,温度设定35℃,转速为150r/min,待废蚕丝完全消失后,升温至40℃,转为通风发酵15h,发酵结束后,过滤得发酵液;把上述所得的发酵液放入离心机中15min,转速设定为15000r/min,取分离液放入容器中,向其中加入活性炭,加入量为发酵液质量的15%,搅拌30min,静置过滤;将上述所得的过滤液倒入截留分子量为1200的透析袋中,用去离子水透析3天,取出透析后的粘稠液,备用,再将透析液放入容器中向其中加入鞣酸,直至无沉淀产生,过滤得沉淀物;将上述所得的沉淀物与粘稠液混合均匀,放入喷雾干燥机中进行喷雾干燥,收集固体,即可得到丝胶蛋白。
本发明方法独特,所得的丝胶蛋白为1.16kg,提取率达到96.7%,通过检测纯度达到95%。
实例3
取4kg废蚕丝放入清洗池,向其中加入温度为8℃的去离子水浸没废蚕丝6cm,搅拌12min后过滤,再用温度为22℃的去离子水冲洗3次,然后将其自然风干;将上述风干后的废蚕丝使用测刀将其切割成2cm的短丝,再把短丝放入容器中,向其中加入去离子水浸没废蚕丝,加热至75℃,再向其中加入质量分数为76%的柠檬酸溶液,其加入量为去离子水体积的0.7%,使用质量分数为32%的氢氧化钠溶液调节pH值为8.5,搅拌12min,然后升温至95℃,向其中加入0.12kg的硅藻土,搅拌2h后,静置17min,将漂浮的废蚕丝取出;将上述所得的废蚕丝放入发酵池中,向其中加入0.21kg胰蛋白酶,再加入缫丝废液浸没废蚕丝,加入0.1kg的牛肉膏搅拌均匀,使用质量分数1%的磷酸氢二钠溶液调节pH为8.0,密封搅拌发酵,温度设定30℃,转速为130r/min,待废蚕丝完全消失后,升温至37℃,转为通风发酵12h,发酵结束后,过滤得发酵液;把上述所得的发酵液放入离心机中12min,转速设定为12000r/min,取分离液放入容器中,向其中加入活性炭,加入量为发酵液质量的12%,搅拌25min,静置过滤;将上述所得的过滤液倒入截留分子量为1100的透析袋中,用去离子水透析3天,取出透析后的粘稠液,备用,再将透析液放入容器中向其中加入鞣酸,直至无沉淀产生,过滤得沉淀物;将上述所得的沉淀物与粘稠液混合均匀,放入喷雾干燥机中进行喷雾干燥,收集固体,即可得到丝胶蛋白。
本发明方法独特,所得的丝胶蛋白为1.164kg,提取率达到97%,通过检测纯度达到94%。

Claims (1)

1.一种利用废蚕丝制备丝胶蛋白的方法,其特征在于具体制备步骤为:
(1)取废蚕丝放入清洗池,向其中加入温度为5~10℃的去离子水浸没废蚕丝5~8cm,搅拌10~15min后过滤,再用温度为20~25℃的去离子水冲洗2~3次,然后将其自然风干;
(2)将上述风干后的废蚕丝使用测刀将其切割成1~3cm的短丝,再把短丝放入容器中,向其中加入去离子水浸没废蚕丝,加热至70~80℃,再向其中加入质量分数为75~80%的柠檬酸溶液,其加入量为去离子水水体积的0.5~1%,并使用质量分数为30~35%的氢氧化钠溶液调节pH值为8.0~9.0,搅拌10~15min,然后升温至90~100℃,向其中加入废蚕丝质量2~4%的硅藻土,搅拌1~2h后,静置15~20min,将漂浮的废蚕丝取出;
(3)将上述所得的废蚕丝放入发酵池中,向其中加入胰蛋白酶,加入量为废蚕丝质量的5~6%,再加入缫丝废液浸没废蚕丝,加入废蚕丝质量的2~4%的牛肉膏搅拌均匀,使用质量分数0.5~1.2%的磷酸氢二钠溶液调节pH为7.5~8.5,密封搅拌发酵,温度设定28~35℃,转速为120~150r/min,待废蚕丝完全消失后,升温至35~40℃,转为通风发酵10~15h,发酵结束后,过滤得发酵液;
(4)把上述所得的发酵液放入离心机中10~15min,转速设定为11000~15000r/min,取分离液放入容器中,向其中加入活性炭,加入量为发酵液质量的10~15%,搅拌20~30min,静置过滤;
(5)将上述所得的过滤液倒入截留分子量为1000~1200的透析袋中,用去离子水透析2~3天,取出透析后的粘稠液,备用,再将透析液放入容器中向加入鞣酸,直至无沉淀产生,过滤得沉淀物;
(6)将上述所得的沉淀物与粘稠液混合均匀,放入喷雾干燥机中进行喷雾干燥,收集固体,即可得到丝胶蛋白。
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