一种利用废蚕丝制备丝胶蛋白的方法.pdf

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％。

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。

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％。