CN105399809B - 一种羊毛角蛋白的提取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种羊毛角蛋白的提取方法，包括如下步骤：(1)将羊毛浸入复配离子液体处理；将松散的羊毛加入到复配离子液体中；真空80‑100℃真空条件下加热至80‑100℃,带搅拌，加热2‑4h至羊毛溶解为米黄色液体。(2)向步骤(1)处理后的液体加入缓冲液。经(2)处理的溶液进行离心分离获得羊毛角蛋。(4)再向分离出的液体中加入缓冲液，循环步骤(2)和步骤(3)，重复萃取4‑10次，最终将分离出来的羊毛角蛋全部混合。

Description

一种羊毛角蛋白的提取方法
技术领域
本发明属于利用废旧纺织品回收角蛋白的技术领域，更具体地说，涉及一种羊毛角蛋白的提取方法。
背景技术
我国是世界上第二大羊毛生产国，近年来，羊毛产量不断增长，接近40万吨；同样的，因劣质、废旧和工艺损耗等原因，每年又会有十几万吨的羊毛资源被废弃而没有得到充分利用，而羊毛纤维中角蛋白质成分含量高达80％以上。羊毛角蛋白基本上分布在羊毛鳞片表外层和原纤中，相对纯度很高，是实用价值高的角蛋白资源。随着人们对各种废弃资源回收利用的深入研究以及近年来纺织界人士对羊毛价值提升技术的研究，人们对废弃羊毛利用的研究逐渐从早期的低值应用(制作劣质毛毡)发展到高附加值应用研究(角蛋白资源利用)。
由于羊毛耐酸不耐碱，且分子间或内的二硫键和肽键极易被强酸和碱破坏而溶解，因此一般羊毛角蛋白的提取主要采用此类方法。但是这种方法会使分子受到剧烈的破坏，溶解产物只能是低分子量的物质。另外由于应用领域不同，再生的方法也不尽相同，目标回收率(回收的目标成分占角蛋白总量的比重)也会有很大差异。假设目标回收率仅为30％，则再生利用的角蛋白质重量可达3万吨以上，不同产率的价格也有很大差异。由废变宝，社会效益和经济效益十分可观。
而目前的角蛋白的降解方法主要有机械法]、酸碱法、还原法、氧化法、酶法等。机械法由主要分为高压水解法、高压膨化法、挤压法、挤出法，这些方法都是在低压高温的状态下进行的，所以对设备的要求极高，而且产率低，角蛋白的纯度也不高。酸碱法，是用CaOH溶液溶解羽毛得到分子量在2万KD以下的角蛋白；或用NaOH溶解的方法得到较高的羽毛角蛋白分子量(2万-10万KD)；因此一般可溶蛋白质的收率越高其分子量越低，另外提取角蛋白的过程中会产生碱性废水和废酸蒸气，这些对环境是极大的威胁。还原法，主要是巯基乙酸钠水溶液被氧化成二乙酸钠溶液溶解或者用巯基乙酸直接溶解，得到的羽毛角蛋白产率比较低，分子量也不高(4万-8万)；此法制得的角蛋白溶液粘度不高，产率也不高。氧化法和酶法是用过氧乙酸、卤素、双氧水等氧化剂去氧化二硫键；或在氧化预处理时加入酶再冷却离心得到上清液，最后直接冷冻干燥。过氧酸腐蚀性强，可及性差，虽然过氧化氢价格便宜，但是反应剧烈，极其容易水解。酶法得到的羊毛分子量小于2kD的角蛋白多肽，但是结晶度低，热稳定性也相对较差。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述技术问题，本发明提出了一种高分子量高产率的环保型回收角蛋白的方法。
为实现上述发明目的本发明采用了以下技术方案：一种羊毛角蛋白的提取方法，包括如下步骤：
(1)将羊毛浸入复配离子液体处理；将松散的羊毛加入到复配离子液体中；真空80-100℃真空条件下搅拌加热至80-100℃，加热2-4h至羊毛溶解为米黄色液体。
(2)向步骤(1)处理后的液体加入缓冲液。
(3)经(2)处理的溶液进行离心分离获得羊毛角蛋白。
(4)再向分离出的液体中加入缓冲液，循环步骤(2)和步骤(3)，重复萃取4-10次，最终将分离出来的羊毛角蛋白全部混合。
本发明所述步骤(1)中的复配离子液体由氯化1-烯丁基-3-甲基咪唑和1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐组成，混合比例为6-9重量份的氯化1-烯丁基-3-甲基咪唑与1-4重量份的1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐相混合。
本发明所述步骤(2)的缓冲液由磷酸氢二钾溶液与柠檬酸组成。
本发明所述步骤(2)中在加入缓冲液后，在温度20-30℃条件下，在超声波处理器中处理10-60min。
本发明所述缓冲液其配置比例是取1-2重量份0.2mol/l的磷酸氢二钾溶液和3-5重量份的0.1mol/l柠檬酸混合，并加入余量的去离子水，两者混合后的缓冲液pH＝3.8-4.2。
与现有技术相比，本发明所述的一种羊毛角蛋白的提取方法具有以下有益效果：
1)复配离子液体对羊毛损伤小，获得的角蛋的分子量大，可达100KD。
2)角蛋白提取率高，提取率大于90％。
3)最后分离出来的米黄色液体为混合离子液体可以重复使用，对环境影响小。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明所述的一种羊毛角蛋白的提取方法做进一步的阐述，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
实施例1
本实施例所述的一种羊毛角蛋白的提取方法，包括以下步骤：
(1)将羊毛扯松，加入复配离子液体，羊毛与复配离子液体的比重为1g:10ml。所述复配离子液体由氯化1-烯丁基-3-甲基咪唑和1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐组成，混合比例为6重量份的氯化1-烯丁基-3-甲基咪唑与1重量份的1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐相混合；真空条件下加热至80℃,带搅拌，加热4h至完全溶解为米黄色液体，观察不到白色的羊毛。
(2)将经步骤(1)处理的羊毛溶解液，放入分液体漏斗中，加入10ml缓冲液，缓冲液配置是取1重量份0.2mol/l的磷酸氢二钾溶液和3重量份的0.1mol/l柠檬酸混合，并加入余量的去离子水，两者混合后的缓冲液pH＝4.05，加入缓冲液后在温度20-30℃条件下，在超生波处理器中处理10min。
(3)经步骤(2)处理的溶液进行离心分离获得羊毛角蛋白；
(4)分离出下层米黄色液体，再向分离出的液体中加入缓冲液，循环步骤(2)和步骤(3)，重复萃取5次，用离心机离心得到固体，即为角蛋白。
采用上述方案角蛋白回收率为92％，分子量分布为101.8KD。最后分离出来的米黄色液体为混合离子液体可以重复使用。
实施例2
(1)将羊毛扯松，加入复配离子液体，羊毛与复配离子液体的比重为1g:10ml。所述复配离子液体由氯化1-烯丁基-3-甲基咪唑和1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐组成，混合比例为6重量份的氯化1-烯丁基-3-甲基咪唑与1重量份的1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐相混合；真空条件下加热至90℃,带搅拌，加热4h至完全溶解为米黄色液体，观察不到白色的羊毛。
(2)将经步骤(1)处理的羊毛溶解液，放入分液体漏斗中，加入10ml缓冲液，缓冲液配置是取2重量份0.2mol/l的磷酸氢二钾溶液和4重量份的0.1mol/l柠檬酸混合，并加入余量的去离子水，两者混合后的缓冲液pH＝3.94，加入缓冲液后在温度20-30℃条件下，在超生波处理器中处理20min。
(3)经步骤(2)处理的溶液进行离心分离获得羊毛角蛋白；
(4)分离出下层米黄色液体，再向分离出的液体中加入缓冲液，循环步骤(2)和步骤(3)，重复萃取6次，用离心机离心得到固体，即为角蛋白。
采用上述方案角蛋白回收率为92.8％，分子量分布为121.6KD。最后分离出来的米黄色液体为混合离子液体可以重复使用。
实施例3
本实施例所述的一种羊毛角蛋白的提取方法，包括以下步骤：
(1)将羊毛扯松，加入复配离子液体，羊毛与复配离子液体的比重为1g:10ml。所述复配离子液体由氯化1-烯丁基-3-甲基咪唑和1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐组成，混合比例为8重量份的氯化1-烯丁基-3-甲基咪唑与4重量份的1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐相混合；真空条件下加热至100℃,带搅拌，加热4h至完全溶解为米黄色液体，观察不到白色的羊毛。
(2)将经步骤(1)处理的羊毛溶解液，放入分液体漏斗中，加入10ml缓冲液，缓冲液配置是取2重量份0.2mol/l的磷酸氢二钾溶液和4重量份的0.1mol/l柠檬酸混合，并加入余量的去离子水，两者混合后的缓冲液pH＝3.9，加入缓冲液后在温度20-30℃条件下，在超生波处理器中处理30min。
(3)经步骤(2)处理的溶液进行离心分离获得羊毛角蛋白；
(4)分离出下层米黄色液体，再向分离出的液体中加入缓冲液，循环步骤(2)和步骤
(3)，重复萃取9次，用离心机离心得到固体，即为角蛋白。
采用上述方案角蛋白回收率为93.1％，分子量分布为89.2KD。最后分离出来的米黄色液体为混合离子液体可以重复使用。
实施例4
本实施例所述的一种羊毛角蛋白的提取方法，包括以下步骤：
(1)将羊毛扯松，加入复配离子液体，羊毛与复配离子液体的比重为1g:10ml。所述复配离子液体由氯化1-烯丁基-3-甲基咪唑和1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐组成，混合比例为6重量份的氯化1-烯丁基-3-甲基咪唑与1重量份的1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐相混合；真空条件下加热至95℃，带搅拌，加热4h至完全溶解为米黄色液体，观察不到白色的羊毛。
(2)将经步骤(1)处理的羊毛溶解液，放入分液体漏斗中，加入10ml缓冲液，缓冲液配置是取2重量份0.2mol/l的磷酸氢二钾溶液和5重量份的0.1mol/l柠檬酸混合，并加入余量的去离子水，两者混合后的缓冲液pH＝4，加入缓冲液后在温度20-30℃条件下，在超生波处理器中处理60min。
(3)经步骤(2)处理的溶液进行离心分离获得羊毛角蛋白；
(4)分离出下层米黄色液体，再向分离出的液体中加入缓冲液，循环步骤(2)和步骤(3)，重复萃取10次，用离心机离心得到固体，即为角蛋白。
采用上述方案角蛋白回收率为93.3％，分子量分布为107.3KD。最后分离出来的米黄色液体为混合离子液体可以重复使用。

Claims (4)

1.一种羊毛角蛋白的提取方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将羊毛浸入复配离子液体处理；将松散的羊毛加入到复配离子液体中；真空条件下搅拌并加热至80-100℃，加热2-4h至羊毛溶解为米黄色液体；
(2)向步骤(1)处理后的液体加入缓冲液；
(3)经步骤(2)处理的溶液进行离心分离获得羊毛角蛋白；
(4)再向分离出的液体中加入缓冲液，循环步骤(2)和步骤(3)，重复萃取4-10次，最终将分离出来的羊毛角蛋白全部混合；
所述复配离子液体由氯化1-烯丁基-3-甲基咪唑和1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐组成，混合比例为6-9重量份的氯化1-烯丁基-3-甲基咪唑与1-4重量份的1-乙基-3甲基咪唑醋酸盐相混合；
所述步骤(2)中在加入缓冲液后，在温度20-30℃条件下，在超声波处理器中处理10-60min。
2.根据权利要求1所述的一种羊毛角蛋白的提取方法，其特征在于：所述步骤(2)的缓冲液由磷酸氢二钾溶液与柠檬酸组成。
3.根据权利要求2所述的一种羊毛角蛋白的提取方法，其特征在于：缓冲液的配置是取1-2重量份0.2mol/l的磷酸氢二钾溶液和3-5重量份的0.1mol/l柠檬酸混合。
4.根据权利要求3所述的一种羊毛角蛋白的提取方法，其特征在于：缓冲液pH＝3.8-4.2。
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