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1、(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201310676766.7 (22)申请日 2013.12.11 C07K 14/435(2006.01) C07K 1/14(2006.01) (73)专利权人 浙江大学 地址 310027 浙江省杭州市西湖区浙大路 38 号 (72)发明人 杨明英 帅亚俊 周官山 王捷 朱良均 (74)专利代理机构 杭州中成专利事务所有限公 司 33212 代理人 唐银益 CN 101445546 A,2009.06.03, CN 102417733 A,2012.04.18, US 8309689 B2,2012.11.13, (54) 发明名称。
2、 一种绿色环保制备丝素蛋白粉末的方法 (57) 摘要 本发明涉及一种丝蛋白粉的制备及溶解的方 法， 通过脱胶、 预碱洗、 高温高压处理、 纯化、 预浓 缩和干燥、 进行超细粉碎等步骤进行， 本发明采用 的高温高压方法与超低浓度的碱液相结合来溶解 丝素纤维， 能完全溶解丝纤维， 打破了高温高压法 不能用来溶解丝纤维蛋白的先例， 利用极低浓度 的碱液， 和其它现有技术相比， 不破坏天然丝素蛋 白内部结构， 工艺简单、 高效， 成本显著降低， 生产 周期短， 生物安全性高， 简单方便， 不产生其它废 弃物， 对环境无污染。 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 夏颖 (19)中华人民共和。
3、国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 103739691 B 2016.04.20 CN 103739691 B 1/1 页 2 1.一种丝素蛋白粉的制备的方法， 其特征是采用如下步骤 ： (1) 脱胶 ： 将蚕茧壳或下脚 茧丝在沸水中进行脱胶， 得到丝素纤维 ； (2) 预碱洗 ： 将得到的丝素纤维加入到低碱量的碱 溶液中， 室温下静置 0-4 小时 ； (3) 高温高压处理 ： 将上述步骤中的物质转移到高压灭菌器 中， 恒温恒压一定时间后得到丝蛋白溶液 ； (4) 纯化 ： 将丝蛋白溶液用盐酸中和， 装入透析 袋内进行透析处理， 或离心方法进行纯化。
4、 ； (5) 预浓缩和干燥 ： 将得到的丝蛋白溶液浓缩至 一定的浓度， 干燥后即得丝素蛋白粉 ； (6) 进行超细粉碎 ： 使粉末的粒径控制在一定的范围 内,所述步骤(2)中的碱的种类为NaOH、 LiOH、 KOH、 Ca(OH)2、 Ba(OH)2中的一种或多种， 使用 的低碱量的碱溶液的摩尔浓度为 1-0.01mol/L， 所述步骤 (3) 中的温度范围为 100-140， 高温高压时间维持 5-120 分钟。 2.根据权利要求 1 所述的丝素蛋白粉的制备方法， 其特征在于 ： 所述步骤 (1) 中的丝 素纤维种类为家蚕丝、 野蚕丝、 蜘蛛丝或重组丝蛋白。 3.根据权利要求 1 所述的丝。
5、素蛋白粉的制备方法， 其特征在于 ： 所述步骤 (4) 中透析 时间 24 小时之内。 4.根据权利要求 1 所述的丝素蛋白粉的制备方法， 其特征在于 ： 所述步骤 (5) 中的丝 蛋白溶液浓缩方法为风干、 自然蒸发、 反渗透浓缩或真空旋转蒸发浓缩。 5.根据权利要求 1 所述的丝素蛋白粉的制备方法， 其特征在于 ： 所述步骤 (5) 中的丝 蛋白溶液干燥方法为冷冻干燥、 烘干、 自然晾干或喷雾干燥。 6.根据权利要求 1 所述的丝素蛋白粉的制备方法， 其特征在于 ： 所述步骤 (6) 中使用 的超细粉碎目的为了使得丝素蛋白粉颗粒更加均匀， 其中粒径控制在 1-40 微米。 7.根据权利要求 。
6、1 所述的丝素蛋白粉的制备方法， 其特征在于 ： 所述步骤 (6) 中得到 的丝素蛋白粉可溶解在甲酸、 六氟异丙醇、 六氟丙酮溶剂中， 制成再生丝蛋白溶液。 权 利 要 求 书 CN 103739691 B 2 1/4 页 3 一种绿色环保制备丝素蛋白粉末的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种丝蛋白粉的制备及溶解的方法， 属于天然高分子领域。 技术背景 0002 蚕丝茧壳由丝素纤维蛋白和丝胶蛋白组成。丝素纤维蛋白占蚕丝蛋白总量的 70% 80%， 是一种非常重要的纺织原料。野蚕丝蛋白 （柞蚕丝和天蚕丝等） 和蜘蛛丝也同属 天然纤维蛋白。 它们都具有优良的力学性能， 良好的生物相容性和稳定性。
7、， 本质是蛋白质等 特点， 在化妆品、 生物材料、 天然高分子、 食品、 保健品等领域有着广泛的用途。例如在化妆 品领域， 丝素已经作为制备美容产品的主要原料之一。丝素蛋白经加工后可以得到再生丝 素蛋白纳米纤维、 丝素蛋白粉末、 丝素蛋白膜、 丝素多孔材料等。 0003 天然丝蛋白在昆虫体内合成， 吐丝后形成具有良好力学性能的丝蛋白纤维。 然而， 一旦成丝纤维后， 其蛋白的二级结构也由无规卷曲变成高结晶度的结构 （主要是反平行的 -sheet结构） ， 使得丝纤维很难溶于水及一般的温和溶剂。 从而加工丝纤维蛋白变得具有 挑战性。 0004 目前溶解丝纤维蛋白的方法有很多种。例如， 使用高浓度的。
8、强酸、 强碱、 蛋白酶可 以溶解蚕丝纤维， 但溶剂强腐蚀性的特点会显著降低丝蛋白的分子量， 用这种方法制备的 丝素材料力学性能显著降低， 而且这些有毒有害的溶剂有违于生物安全性， 腐蚀生产设备， 对科研人员有潜在的危险， 对环境有危害等。另外， 高浓度的 LiBr、 LiSCN 和 CaCl2等中性 盐溶液也可以溶解家蚕丝， 但存在操作过程复杂， 溶解周期长 （透析时间3天以上） ， 成本高， 对环境有污染等特点。 0005 我国是产丝大国， 有充足的下脚茧和废丝资源。如何突破这些技术瓶颈， 低成本 地再利用下角茧、 废丝以及绢丝织物品等资源， 关键问题就是找到一种成本较低， 生产周期 短， 。
9、对环境友好， 操作简单、 安全的制备丝素粉方法。 发明内容 0006 本发明提供了一种绿色环保制备丝素蛋白粉末的方法， 这种方法不仅简单、 快速、 高效， 加工条件相对温和， 而且成本低廉， 对环境无污染， 降低了生产和污水处理成本， 不破 坏天然丝素蛋白内部结构。由于使用的是超低剂量的碱液， 避免了高浓度强酸或碱对丝素 蛋白的大幅度水解。这种方法可用于溶解家蚕丝蛋白、 野蚕丝蛋白 （柞蚕丝和天蚕丝等） 和 蜘蛛丝等再生纤维蛋白。为化妆品、 生物材料、 天然高分子、 保健品、 药品、 食品等领域提供 新方法， 具有良好的应用前景。 为了实现上述目的， 本发明提供的技术方案采用了如下具体 步骤 。
10、： 0007 本发明是一种丝素蛋白粉的制备的方法， 采用如下步骤 ： (1) 脱胶 ： 将蚕茧壳或下 脚茧丝在沸水中进行脱胶， 得到丝素纤维 ； (2) 预碱洗 ： 将得到的丝素纤维加入到低碱量的 碱溶液中， 室温下静置 0-4 小时 ； (3) 高温高压处理 ： 将上述步骤中的物质转移到高压灭菌 器中， 恒温恒压一定时间后得到丝蛋白溶液 ；（4） 纯化 ： 将丝蛋白溶液用盐酸中和， 装入透 说 明 书 CN 103739691 B 3 2/4 页 4 析袋内进行透析处理， 还可以离心方法进行纯化 ；（5） 预浓缩和干燥 ： 将得到的丝蛋白溶液 浓缩至一定的浓度， 干燥后即得丝素蛋白粉 ；（6。
11、） 进行超细粉碎 ： 使粉末的粒径控制在一定 的范围内。 0008 作为进一步地改进， 本发明所述步骤 （1） 中的丝纤维蛋白种类为家蚕丝、 野蚕丝、 蜘蛛丝或重组丝蛋白， 丝纤维蛋白作为原料的形式为茧壳、 脱胶丝纤维、 废丝或绢丝织物。 0009 作为进一步地改进， 本发明所述步骤 （2）中的碱的种类为 NaOH、 LiOH、 KOH、 Ca(OH)2、 Ba(OH)2中的一种或多种。 0010 作为进一步地改进， 本发明所述步骤 （2） 中的使用的低碱量的碱溶液的摩尔浓度 为 1-0.01mol/L。 0011 作为进一步地改进， 本发明所述步骤 （3） 中的温度范围为 100-140， 。
12、高温高压时 间维持 5-120 分钟。 0012 作为进一步地改进， 本发明所述步骤 （4） 中透析时间 24 小时之内。 0013 作为进一步地改进， 本发明所述步骤 （5） 中的丝蛋白溶液浓缩方法为风干、 自然蒸 发、 反渗透浓缩或真空旋转蒸发浓缩。 0014 作为进一步地改进， 本发明所述步骤 （5） 中的丝蛋白溶液干燥方法为冷冻干燥、 烘 干、 自然晾干或喷雾干燥。 0015 作为进一步地改进， 本发明所述步骤 （6） 中使用的超细粉碎目的为了使得丝素蛋 白粉颗粒更加均匀， 其中粒径控制在 1-40 微米。 0016 作为进一步地改进， 本发明所述步骤 （6） 中得到的丝素蛋白粉可溶解。
13、在甲酸、 六氟 异丙醇、 六氟丙酮溶剂中， 制成再生丝蛋白溶液。 0017 本发明还公开了根据上述方法制备得到再生丝素蛋白溶液的方法由于上述技术 方案的运用， 本发明与现有技术相比具有以下突出特点 ： 0018 （1） 本发明采用的高温高压方法与超低浓度的碱液相结合来溶解丝素纤维， 此方 法能完全溶解丝纤维， 打破了高温高压法不能用来溶解丝纤维蛋白的先例 ； 0019 （2） 本发明利用极低浓度的碱液， 和其它现有技术相比， 不破坏天然丝素蛋白内部 结构， 工艺简单、 高效， 成本显著降低， 生产周期短， 生物安全性高， 简单方便， 不产生其它废 弃物， 对环境无污染 ； 0020 （3） 该。
14、发明不仅局限于溶解家蚕丝蛋白， 还可以溶解野蚕丝蛋白和蜘蛛丝蛋白， 本 发明可以溶解各种形态的丝蛋白 ： 蚕茧丝、 脱胶丝纤维、 废丝、 绢丝织物 ； 0021 （4） 制备的丝素粉粒径具有可控性， 即可制备具有高长径比的纤维管， 也可制备超 细结构的丝素颗粒。 附图说明 0022 图 1- 为实施例 1 中高温碱法制备得到的丝素蛋白粉的照片 ； 0023 图 2- 为实施例 1 中高温碱法制备得到的具有高长径比的丝素蛋白粉的电子扫描 图。 具体实施方式 0024 以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明 ： 说 明 书 CN 103739691 B 4 3/4 页 5 0025 实施。
15、例 1 0026 (1) 脱胶 ； 将 7g 蚕茧壳在 700mL 浓度为 0.5wt%Na2CO3水溶液煮沸进行脱胶处理两 次， 用水清洗脱胶蚕丝并脱干后， 得到丝素纤维 ； (2) 预碱洗 ； 将得到的丝素纤维全部加入 到 80mL 的 NaOH 溶液 (0.02mol/L） 中， 室温下静置 30min ； (3) 高温高压处理 ； 将上述步骤中 的体系物质转移到高压灭菌器中， 121保持 20min， 得到丝蛋白溶液。 （4） 纯化 ； 将上述步 骤得到的丝蛋白溶液用0.1mol/L的盐酸中和， pH为7.0， 然后装入透析袋内， 用去离子水进 行透析 24h ；（5） 预浓缩和干燥 。
16、； 将得到的丝蛋白溶液通过风干方法蒸发部分水分， 得到丝 素蛋白溶液浓度为 8wt的丝素蛋白溶液。冷冻干燥后即得丝素蛋白粉。 0027 实施例 2 0028 (1)脱胶 ； 将5g柞蚕茧壳在500mL浓度为0.5wt%Na2CO3水溶液煮沸进行脱胶处理， 每次 30min， 重复三次。之后用水清洗脱胶柞蚕蚕丝， 得到柞蚕丝素纤维 ； (2) 预碱洗 ； 将得 到的柞蚕丝素纤维加入到 80mL 的 NaOH 溶液 (0.1mol/L) 中， 室温下静置 2 小时 ； (3) 高温 高压处理 ； 将上述步骤中的体系物质转移到高压灭菌器中， 121保持 30min， 得到柞蚕丝 蛋白溶液。 （4） 。
17、纯化 ； 将上述步骤得到的柞蚕丝蛋白溶液用 1mol/L 的盐酸中和， 装入透析 袋内， 用去离子水进行透析 24h ；（5） 预浓缩和干燥 ； 将得到的丝蛋白溶液通过风干方法蒸 发部分水分， 得到柞蚕丝素蛋白溶液浓度为 6wt。烘干后即得柞蚕丝素蛋白粉。 0029 实施例 3 0030 (1) 脱胶 ； 将 7g 蚕茧壳在 700mL 浓度为 0.5wt%Na2CO3水溶液煮沸进行脱胶处理两 次， 用水清洗脱胶蚕丝并脱干后， 得到丝素纤维 ； (2) 高温高压处理 ； 将得到的丝素纤维全 部加入到 0.01mol/L 的 KOH 溶液中， 然后转移到高压灭菌器中， 121保持 30min， 。
18、得到丝蛋 白溶液。 （3） 纯化 ； 将上述步骤得到的丝蛋白溶液用 0.5mol/L 的盐酸中和， 装入透析袋内， 用去离子水进行透析 12h ；（4） 预浓缩和干燥 ； 将得到的丝蛋白溶液通过真空旋转蒸发法浓 缩， 得到丝素蛋白溶液浓度为 5wt的丝素蛋白溶液。冷冻干燥后即得丝素蛋白粉 ；（5） 将 1g 丝素蛋白粉溶解在 10mL 甲酸溶液当中， 可制备再生丝素蛋白溶液。 0031 实施例 4 0032 （1） 脱胶 ； 将 7g 废弃的蚕茧茧衣先用沸水进行脱胶处理两次， 用水清洗脱胶蚕丝 并脱干后， 得到丝素纤维 ； (2) 高温高压处理 ； 将得到的丝素纤维全部加入到 0.01mol/。
19、L 的 NaOH 溶液中， 然后转移到高压灭菌器中， 121保持 30min， 得到丝蛋白溶液。 （3） 纯化 ； 将 上述步骤得到的丝蛋白溶液用 0.1mol/L 的盐酸中和， 装入透析袋内， 用去离子水进行透析 24h ；（4） 预浓缩和干燥 ； 将得到的丝蛋白溶液预浓缩， 得到丝素蛋白溶液浓度为 5wt的丝 素蛋白溶液。干燥后即得丝素蛋白粉。 0033 实施例 5 0034 (1) 脱胶 ； 将 10g 蚕茧壳在 1000mL 浓度为 0.5wt%Na2CO3水溶液煮沸进行脱胶处理 两次， 用水清洗脱胶蚕丝并脱干后， 得到丝素纤维 ； (2) 预碱洗 ； 将得到的丝素纤维全部加 入到 1。
20、00mL 的 NaOH 溶液 (0.01mol/L） 中， 室温下静置 20min ； (3) 高温高压处理 ； 将上述步 骤中的体系物质转移到高压灭菌器中， 121保持 10min， 得到丝蛋白溶液 ；（4） 纯化 ； 将上 述步骤得到的丝蛋白溶液在14000转/分钟在转速下离心6分钟， 重复一次， 收集沉淀 ；（5） 干燥 ； 将步骤 （4） 中的沉淀蛋白冷冻干燥， 即得丝素蛋白粉。 0035 最后， 还需要注意的是， 以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然， 本发明不限 说 明 书 CN 103739691 B 5 4/4 页 6 于以上实施例， 还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导 出或联想到的所有变形， 均应认为是本发明的保护范围。 说 明 书 CN 103739691 B 6 1/1 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103739691 B 7 。