CN105293599B - 一种提高毛发水解合成率制备水生态保护剂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高毛发水解合成率制备水生态保护剂的方法，所述方法包括下列步骤：1)将毛发洗干净，烘干，粉碎，在压力为20‑30Mpa常温下，加入角蛋白酶和去离子水反应得到溶液A；2)选取水杨酸，己二酸，丙二酸，丁二酸，棕榈酸中的一种或几种与去离子水混合均匀成溶液，与溶液A中，在10‑20Mpa，30‑40℃下反应，过滤得到溶液B；3)选取乙二胺四甲叉磷酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、胺三甲叉磷酸盐、酒石酸、庚糖酸盐、葡萄糖酸钠、海藻酸钠中的一种或几种与去离子水混合均匀，与溶液B中混合均匀，得到成品；本发明缩短了毛发水解的时间，提高了毛发水解成氨基酸的提取率，从而提高合成水生态保护剂的合成率。

Description

一种提高毛发水解合成率制备水生态保护剂的方法

技术领域

本发明涉及水生态保护剂制备技术领域。更具体地说，本发明涉及一种提高毛发水解合成率制备水生态保护剂的方法。

背景技术

在水产养殖的过程中，病害发生后采用化学药物控制不但养殖成本增加，而且会导致产品品质下降，环境污染严重。随着经济科技的进步发展，人们的环保意识逐渐提高，对于产品质量的要求也同样提高，对于环境污染也越来越重视，近年来出现了将毛发水解产物作为水生态保护剂的主要成分，在产业化生产中，通常是在养殖的中、后期根据养殖池塘底质、水质情况使用。在水源条件差的淡、海水养殖池塘或养殖区内，在集约化养殖系统中，由于残饵、粪便和其它有机碎屑等对底质、水质产生不良影响甚至积蓄有毒物质，适时、适量使用水生态保护剂有利于：(1)净化水质，防止底质酸化和水体富营养化；(2)抑制有害物质产生；(3)补充氧气，增强鱼、虾类的摄食能力；(4)补充钙元素，促进鱼、虾类生长和增强其对疾病的抵抗能力；(5)抑制有害细菌繁殖，降低疾病感染几率，保障养殖动物健康；(6)促使可利用浮游藻类稳定生长，抑制有害藻类大量繁殖。水生态保护剂使用是当今水产养殖的一项新举措，既能达到防病、防害的目的，又具有不污染水环境、价格低廉、使用方便等优点。

然而毛发约80％是角蛋白，角蛋白(keratin)系硬蛋白之一，是一类具有结缔和保护功能的纤维状蛋白质，由处于α-螺旋或β-折叠构象的平行的多肽链组成不溶或微溶于水的起着保护或结构作用的蛋白质，它必须经高温、高压、酸、碱或酶处理，变成短肽或游离氨基酸，才能被畜禽利用。羽毛主要由角蛋白构成，蛋白质含量及必需氨基酸含量极高，氨基酸组成相对稳定，是一种公认的具有较高营养价值，质量稳定的潜在优质蛋白源。而现阶段水解毛发的主要方法为高温高压水解，酸碱水解，酶解，然而高温高压水解由于在高温一般都在170-370℃，温度较高的情况下水解的氨基酸容易被损坏，甚至于碳化；酸碱水解选用的一般是强酸强碱，对于设备要求较高，耐腐蚀，同时水解时间长一般8-12个小时；酶解过程缓慢，耗时较长。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供一种提高毛发水解合成率制备水生态保护剂的方法，本发明方法主要是由毛发水解的产物十几种天然氨基酸和小分子肽，和用辅料乙二胺四甲叉磷酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、胺三甲叉磷酸盐、酒石酸、庚糖酸盐、葡萄糖酸钠、海藻酸钠中的一种或是几种调配，使得本发明所得的水生态保护剂活性强化，得到最佳效果，添加辅料不仅可以能与多种金属离子螯合成盐而沉降塘底，清除重金属离子，而且还能被微生物分解不会造成二次污染，同时使用本发明的方法毛发在高压常温下先用角蛋白酶水解成多肽，再用温和的二元酸在30-40℃下把多肽水解成小分子的氨基酸和小分子肽，这样大大缩短了水解的时间，同时在低温下水解的氨基酸不易损坏，碳化，而且大大提高了毛发水解成氨基酸的提取率，提高生产效率，降低了生产成本。

本发明提供的技术方案为：

一种提高毛发水解合成率制备水生态保护剂的方法，所述方法包括下列步骤：

1)、将毛发清洗干净，放入烘箱干燥至毛发的水分为10-20％，将毛发粉碎为10-20μm的长度，在压力为20-30Mpa，常温下，加入角蛋白酶和去离子水，不断搅拌反应10-20分钟，得到混合溶液A；其中所述的毛发、角蛋白酶与去离子水的重量份数比为100-150∶5-10∶100-150。

2)、选取水杨酸，己二酸，丙二酸，丁二酸，棕榈酸中的一种或几种，与去离子水按重量份数比10-15∶50-60混合均匀成溶液，再按与步骤1)中所述的混合溶液A的重量比为2-4∶1-2混合均匀，在压力为10-20Mpa，温度为30-40℃下，不断搅拌反应20-30分钟，过滤得到溶液B。

3)、选取乙二胺四甲叉磷酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、胺三甲叉磷酸盐、酒石酸、庚糖酸盐、葡萄糖酸钠、海藻酸钠中的一种或几种与去离子水按重量份数比5-10∶90-120混合均匀成溶液，再按与去离子水，步骤2)中所述的混合溶液B的重量比为10-15∶300-350∶40-50混合均匀，得到成品。

优选的是，步骤1)中所述的角蛋白酶为猴发癣菌，串孢属菌，烟曲霉，短尾帚霉中的一种或几种。

优选的是，步骤1)中所述的角蛋白酶为猴发癣菌。

优选的是，步骤1)中所述的去离子水的pH值为8-9，步骤2)中所述的去离子水的pH值≤7，步骤3)中的去离子水的pH值为7。

优选的是，步骤1)中所述搅拌的速度为50-100rmp，步骤2)所述搅拌的速度为50-60rmp。

优选的是，步骤2)中选取水杨酸，与去离子水按重量份数比15∶50混合均匀成溶液。

优选的是，步骤2)后将所述的溶液B进行脱色处理，所述脱色为通过中空纤维过滤器。

优选的是，步骤3)所述乙二胺四甲叉磷酸钠与去离子水按重量份数比10∶120混合均匀成溶液。

本发明至少包括以下有益效果：

(1)本发明通过由于毛发水解的小分子氨基酸和小分子肽是生态保护的主要成分，而毛发在高压常温下先用角蛋白酶水解成多肽，再用温和的二元酸在30-40℃下把多肽水解成小分子的氨基酸和小分子肽，这样大大缩短了水解的时间，同时在低温下水解的氨基酸和小分子肽不易损坏，碳化，而且大大提高了毛发水解成氨基酸和小分子肽的提取率，最终提高了合成水生态保护剂的合成率。

(2)水解的所用毛发先粉碎成小段增大反应接触面积有利加快毛发水解反应的速率，添加的角蛋白酶能把毛发中的角蛋白先分解成多肽，在高压下能加快角蛋白酶分解角蛋白的速度，毋需在高温下进行，毛发或是分解成的多肽都不碳化，不损坏其中的氨基酸；选择水杨酸，己二酸，丙二酸，丁二酸，棕榈酸中的一种或几种，比强酸强碱的腐蚀性小，对反应设备要求不高，原来使用的耐腐蚀陶瓷反应釜成本昂贵，现在只要是一般的反应釜，大大地降低生产成本，在高压下酸解小分子氨基酸和小分子肽，提高反应速率，缩短反应时间。

(3)同时利用中空纤维过滤器进行脱色，使得水解氨基酸溶液透明澄清，在脱色的过程中不损失氨基酸。

(4)选取乙二胺四甲叉磷酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、胺三甲叉磷酸盐、酒石酸、庚糖酸盐、葡萄糖酸钠、海藻酸钠中的一种或几种作为辅料与氨基酸混合形成水生态保护剂，使得本发明所得的生态保护剂活性强化，得到最佳效果，添加辅料不仅可以能与多种金属离子螯合成盐而沉降塘底，清除重金属离子，而且还能被微生物分解不会造成二次污染，起到更好地保护水生态环境。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明 的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

具体实施方式

结合下面实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

实施例1

一种提高毛发水解合成率制备水生态保护剂的方法，包括下列步骤：

1)、将毛发清洗干净，放入烘箱干燥至毛发的水分为10％，将毛发粉碎为10μm的长度，在压力为20Mpa，常温下，加入角蛋白酶和去离子水，不断搅拌反应10分钟，得到混合溶液A；其中所述的毛发、角蛋白酶与去离子水的重量份数比为100∶5∶100，水解的所用毛发先粉碎成小段增大反应接触面积有利加快毛发水解反应的速率，添加的角蛋白酶能把毛发中的角蛋白先分解成多肽，在高压下能加快角蛋白酶分解角蛋白的速度，毋需在高温下进行，毛发或是分解成的多肽都不碳化，不损坏其中的小分子氨基酸和小分子肽。

2)、选取水杨酸，己二酸，丙二酸，丁二酸与去离子水按重量份数比10∶50混合均匀成溶液，按与混合溶液A的重量比为2∶1混合均匀，在压力为10Mpa，温度为30℃下，不断搅拌反应20分钟，过滤得到溶液B，选择的水杨酸，己二酸，丙二酸，丁二酸，比强酸强碱的腐蚀性小，对反应设备要求不高，原来使用的耐腐蚀陶瓷反应釜成本昂贵，现在只要是一般的反应釜，大大地降低生产成本，在高压下酸解小分子氨基酸和小分子肽，提高反应速率，缩短反应时间。

3)、选取乙二胺四甲叉磷酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、胺三甲叉磷酸盐、酒石酸、庚糖酸盐、葡萄糖酸钠与去离子水按重量份数比5∶90混合均匀成溶液，按与去离子水，混合溶液B的重量比为10∶300∶40混合均匀，得到成品，易被生物吸收并且分解，起到更好地保护水生态环境。

实施例2

一种提高毛发水解合成率制备水生态保护剂的方法，包括下列步骤：

1)、将毛发清洗干净，放入烘箱干燥至毛发的水分为20％，将毛发粉碎为20μm的长度，在压力为30Mpa，常温下，加入角蛋白酶猴发癣菌和去离子水，不断搅拌反应20分钟，其中搅拌的速度为100rmp，得到混合溶液A；其中所述的毛发、角蛋白酶与去离子水的重量份数比为150∶10∶150，所述的去离子水的pH值为8，水解的所用毛发先粉碎 成小段增大反应接触面积有利加快毛发水解反应的速率，添加的角蛋白酶能把毛发中的角蛋白先分解成多肽，在高压下能加快角蛋白酶分解角蛋白的速度，毋需在高温下进行，毛发或是分解成的多肽都不碳化，不损坏其中的小分子氨基酸和小分子肽。

2)、选取水杨酸与去离子水按重量份数比15∶50混合均匀成溶液，其中所述的去离子水的PH值≤7，步骤3)中的去离子水的PH值为7，按与混合溶液A的重量比为4∶1混合均匀，在压力为20Mpa，温度为40℃下，不断搅拌反应30分钟，其中搅拌的速度为50rmp，过滤得到溶液B，所述的溶液B进行脱色处理，所述脱色为通过中控纤维过滤器，选择水杨酸比强酸强碱的腐蚀性小，对反应设备要求不高，原来使用的耐腐蚀陶瓷反应釜成本昂贵，现在只要是一般的反应釜，大大地降低生产成本，在高压下酸解小分子氨基酸和小分子肽，提高反应速率，缩短反应时间。

3)、选取乙二胺四甲叉磷酸钠与去离子水按重量份数比10∶120混合均匀成溶液，按与去离子水，混合溶液B的重量比为15∶350∶50混合均匀，得到成品，易被生物吸收并且分解，起到更好地保护水生态环境。

实施例3

一种提高毛发水解合成率制备水生态保护剂的方法，包括下列步骤：

1)、将毛发清洗干净，放入烘箱干燥至毛发的水分为15％，将毛发粉碎为15μm的长度，在压力为25Mpa，常温下，加入角蛋白酶猴发癣菌，串孢属菌，烟曲霉和去离子水，不断搅拌反应15分钟，其中搅拌的速度为75rmp，得到混合溶液A；其中所述的毛发、角蛋白酶猴发癣菌，串孢属菌，烟曲霉与去离子水的重量份数比为125∶7∶125，所述的去离子水的pH值为9，水解的所用毛发先粉碎成小段增大反应接触面积有利加快毛发水解反应的速率，添加的角蛋白酶能把毛发中的角蛋白先分解成多肽，在高压下能加快角蛋白酶分解角蛋白的速度，毋需在高温下进行，毛发或是分解成的多肽都不碳化，不损坏其中的小分子氨基酸和小分子肽。

2)、选取己二酸，丙二酸，丁二酸，棕榈酸与去离子水按重量份数比15∶60混合均匀成溶液，其中所述的去离子水的PH值≤7，步骤3)中的去离子水的PH值为7，按与混合溶液A的重量比为1∶1混合均匀，在压力为15Mpa，温度为35℃下，不断搅拌反应25分钟，其中搅拌的速度为55rmp，过滤得到溶液B，所述的溶液B进行脱色处理，所述脱色为通过中控纤维过滤器，选择己二酸，丙二酸，丁二酸，棕榈酸比强酸强碱的腐蚀性小，对反应设备要求不高，原来使用的耐腐蚀陶瓷反应釜成本昂贵，现在只要是一般的反应釜， 大大地降低生产成本，在高压下酸解小分子氨基酸和小分子肽，提高反应速率，缩短反应时间。

3)、选取乙二胺四甲叉磷酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、胺三甲叉磷酸盐、酒石酸、庚糖酸盐与去离子水按重量份数比7∶100混合均匀成溶液，按与去离子水，混合溶液B的重量比为13∶320∶45混合均匀，得到成品，易被生物吸收并且分解，起到更好地保护水生态环境。

实施例4

一种提高毛发水解合成率制备生态保护剂的方法，包括下列步骤：

1)、将毛发清洗干净，放入烘箱干燥至毛发的水分为18％，将毛发粉碎为15μm的长度，在压力为28Mpa，常温下，加入角蛋白酶短尾帚霉和去离子水，不断搅拌反应18分钟，其中搅拌的速度为80rmp，得到混合溶液A；其中所述的毛发、角蛋白酶短尾帚霉与去离子水的重量份数比为135∶7∶130，所述的去离子水的pH值为8.5，水解的所用毛发先粉碎成小段增大反应接触面积有利加快毛发水解反应的速率，添加的角蛋白酶能把毛发中的角蛋白先分解成多肽，在高压下能加快角蛋白酶分解角蛋白的速度，毋需在高温下进行，毛发或是分解成的多肽都不碳化，不损坏其中的小分子氨基酸和小分子肽。

2)、选取己二酸，丙二酸，丁二酸与去离子水按重量份数比14∶57混合均匀成溶液，其中所述的去离子水的pH值≤7，步骤3)中的去离子水的pH值为7，按与混合溶液A的重量比为4∶1.5混合均匀，在压力为18Mpa，温度为38℃下，不断搅拌反应27分钟，其中搅拌的速度为58rmp，过滤得到溶液B，所述的溶液B进行脱色处理，所述脱色为通过中控纤维过滤器，选择己二酸，丙二酸，丁二酸比强酸强碱的腐蚀性小，对反应设备要求不高，原来使用的耐腐蚀陶瓷反应釜成本昂贵，现在只要是一般的反应釜，大大地降低生产成本，在高压下酸解小分子氨基酸和小分子肽，提高反应速率，缩短反应时间。

3)、选取酒石酸、庚糖酸盐、葡萄糖酸钠、海藻酸钠与去离子水按重量份数比8∶100混合均匀成溶液，按与去离子水，混合溶液B的重量比为10∶330∶48混合均匀，得到成品，易被生物吸收并且分解，起到更好地保护水生态环境。

实施例5

一种提高毛发水解合成率制备生态保护剂的方法，包括下列步骤：

1)、将毛发清洗干净，放入烘箱干燥至毛发的水分为12％，将毛发粉碎为13μm的长度，在压力为28Mpa，常温下，加入角蛋白酶猴发癣菌和去离子水，不断搅拌反应17 分钟，其中搅拌的速度为90rmp，得到混合溶液A；其中所述的毛发、角蛋白酶与去离子水的重量份数比为135∶8∶125，所述的去离子水的pH值为8，水解的所用毛发先粉碎成小段增大反应接触面积有利加快毛发水解反应的速率，添加的角蛋白酶能把毛发中的角蛋白先分解成多肽，在高压下能加快角蛋白酶分解角蛋白的速度，毋需在高温下进行，毛发或是分解成的多肽都不碳化，不损坏其中的小分子氨基酸和小分子肽。

2)、选取丁二酸，棕榈酸与去离子水按重量份数比14∶52混合均匀成溶液，其中所述的去离子水的pH值≤7，步骤3)中的去离子水的pH值为7，按与混合溶液A的重量比为2∶1.5混合均匀，在压力为16Mpa，温度为33℃下，不断搅拌反应24分钟，其中搅拌的速度为54rmp，过滤得到溶液B，所述的溶液B进行脱色处理，所述脱色为通过中空纤维过滤器，选择丁二酸，棕榈酸比强酸强碱的腐蚀性小，对反应设备要求不高，原来使用的耐腐蚀陶瓷反应釜成本昂贵，现在只要是一般的反应釜，大大地降低生产成本，在高压下酸解小分子氨基酸和小分子肽，提高反应速率，缩短反应时间。

3)、选取乙二胺四甲叉磷酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、胺三甲叉磷酸盐与去离子水按重量份数比6∶95混合均匀成溶液，按与去离子水，混合溶液B的重量比为12∶310∶42混合均匀，得到成品，易被生物吸收并且分解，起到更好地保护水生态环境。

采用发明实施例1-5的方法与现有方法1对比试验，测试毛发水解的氨基酸的提取率和水解反应时间，方法1为常规的采用浓盐酸水解毛发，得到试验结果如下表1：

试验结果对比表1

	氨基酸提出率	水解反应时间
			实施例1	50％	30分钟
实施例2	53％	50分钟
			实施例3	55％	40分钟
实施例4	48％	45分钟
			实施例5	46％	41分钟
对比方法1	29％	10小时

由表1可见，本发明通过由于毛发水解的小分子氨基酸和小分子肽是生态保护的主要成分，而毛发在高压常温下先用角蛋白酶水解成多肽，再用温和的二元酸在30-40℃下把多肽水解成小分子的氨基酸和小分子肽，这样大大缩短了水解的时间，同时在低温下水解的氨基酸和小分子肽不易损坏，碳化，而且大大提高了毛发水解成氨基酸和小分子肽的提取率，最终提高了合成水生态保护剂的合成率。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (8)

1.一种提高毛发水解合成率制备水生态保护剂的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：

1)、将毛发清洗干净，放入烘箱干燥至毛发的水分为10-20％，将毛发粉碎为10-20μm的长度，在压力为20-30Mpa，常温下，加入角蛋白酶和去离子水，不断搅拌反应10-20分钟，得到混合溶液A；其中所述的毛发、角蛋白酶与去离子水的重量份数比为100-150∶5-10∶100-150；

2)、选取水杨酸，己二酸，丙二酸，丁二酸，棕榈酸中的一种或几种，与去离子水按重量份数比10-15∶50-60混合均匀成溶液，按与步骤1)中所述的混合溶液A的重量比为2-4∶1-2混合均匀，在压力为10-20Mpa，温度为30-40℃下，不断搅拌反应20-30分钟，过滤得到溶液B；

3)、选取乙二胺四甲叉磷酸钠、二乙烯三胺五甲叉膦酸盐、胺三甲叉磷酸盐、酒石酸、庚糖酸盐、葡萄糖酸钠、海藻酸钠中的一种或几种与去离子水按重量份数比5-10∶90-120混合均匀成溶液，按与去离子水，步骤2)中所述的混合溶液B的重量比为10-15∶300-350∶40-50混合均匀，得到成品。

2.根据权利要求1所述的提高毛发水解合成率制备水生态保护剂的方法，其特征在于，步骤1)中所述的角蛋白酶为猴发癣菌，串孢属菌，烟曲霉，短尾帚霉中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述提高毛发水解合成率制备水生态保护剂的方法，其特征在于，步骤1)中所述的角蛋白酶为猴发癣菌。

4.根据权利要求1所述提高毛发水解合成率制备水生态保护剂的方法，其特征在于，步骤1)中所述的去离子水的pH值为8-9，步骤2)中所述的去离子水的pH值≤7，步骤3)中的去离子水的pH值为7。

5.根据权利要求1所述的提高毛发水解合成率制备水生态保护剂的方法，其特征在于，步骤1)中所述搅拌的速度为50-100rmp，步骤2)所述搅拌的速度为50-60rmp。

6.根据权利要求1所述的提高毛发水解合成率制备水生态保护剂的方法，其特征在于，步骤2)中选取水杨酸，与去离子水按重量份数比15∶50混合均匀成溶液。

7.根据权利要求1所述提高毛发水解合成率制备水生态保护剂的方法，其特征在于，步骤2)中还包括将所述溶液B进行脱色处理，所述脱色为通过中空纤维过滤器。

8.根据权利要求1所述的提高毛发水解合成率制备水生态保护剂的方法，其特征在于，步骤3)所述乙二胺四甲叉磷酸钠与去离子水按重量份数比10∶120混合均匀成溶液。