申请日2015.08.07
公开(公告)日2015.12.09
IPC分类号C07K14/435; C07K1/30; C07K1/14
摘要
本发明涉及一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法。本发明以柞蚕丝工业废水为原料，利用Folin-酚比色法对溶液中蛋白质总含量进行检测，并观察柞蚕丝废水的颜色与有无沉淀，测量其pH。利用盐析法粗体溶液中的丝胶蛋白，并且进行透析操作去除蛋白溶液中大量的盐离子。有机沉淀法进一步提取溶液中的丝胶蛋白，提高溶液中蛋白质纯度，以达到从柞蚕丝生产废水制备丝胶蛋白的目的。本发明不仅防止环境污染，解决了污水处理的问题，同时可将提取的丝胶蛋白应用于化妆品、食品、纤维与纺织业、医药和生物材料等领域，在现代新工业的研究中具有重大的意义。
权利要求书
1.一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法，其特征在于：将柞蚕丝脱胶工业废水 经盐析法得丝胶蛋白粗提物，然后经透析法去除丝胶蛋白粗提物中的盐离子，再经醇析法 得丝胶蛋白精提物，经冷冻干燥获得丝胶蛋白冻干粉。
2.根据权利要求1所述的一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法，其特征在于：所 述的盐析法步骤是：于柞蚕丝脱胶工业废水中加入硫酸铵，充分搅拌至硫酸铵溶解，用盐 酸调节混合液的pH至3.8-4.5，0-5℃静置10-15小时，离心，去除上清液，取沉淀物为丝胶蛋 白粗提物。
3.根据权利要求1所述的一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法，其特征在于：所 述的透析法步骤是：将盐析法获得的丝胶蛋白粗提物装入透析袋中，将透析袋置于蒸馏水 中，在磁力搅拌器上进行透析，每5-10小时换一次蒸馏水，透析20-30h，得去除了盐离子的 丝胶蛋白粗提物。
4.根据权利要求1所述的一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法，其特征在于：所 述的醇析法步骤是：于透析后获得的去除了盐离子的丝胶蛋白粗提物中加入-20～-25℃的无 水乙醇至乙醇的体积百分浓度为70-80%，-15～-25℃下静置10-15小时，离心，去除上清液， 取沉淀物为丝胶蛋白精提物。
5.根据权利要求1所述的一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法，其特征在于： 所述的冷冻干燥步骤是：将醇析法获得的丝胶蛋白精提物溶于缓冲溶液中，然后置于培养 皿中，用保鲜膜封口包紧，用针头在保鲜膜上扎孔透气，之后于-20～-25℃冷冻2-3小时， 再在-75～-85℃下冷冻10-15小时，冷冻后置于真空冷冻干燥机中进行干燥，得目标产物丝 胶蛋白冻干粉。
6.根据权利要求5所述的一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法，其特征在于： 所述的缓冲溶液是：按重量百分比，甘露醇3%，甘氨酸0.075%，pH为8，水余量。
说明书
一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法
技术领域
本发明涉及一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法，利用盐析法制备高纯 度、可用于医药、化妆品和食品等领域的丝胶蛋白。
背景技术
柞蚕丝是我国特有的天然纺织原料之一，由丝素和丝胶两种物质构成。其中丝素外围的 丝胶占蚕丝总量的20%-30%，在蚕丝中它将两根单丝包覆于一体起着黏合作用，具有吸湿 性、易溶性、抗凝血性和抗氧化性等作用。丝胶蛋白是一种丝胶状的球蛋白，相对分子量为 1.4-31.4万，由18种氨基酸组成，主要含有丝氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸和乙氨酸等。丝胶 蛋白的二级结构以无卷曲为主，并含有部分β构象，几乎不含α构象。接近丝素的内层丝胶 中含β结构的比例相对外层丝胶来说要高，但外层丝胶在环境条件，特别是湿度的影响下， 部分无规则卷曲能向β结构发生不可逆转化。
丝胶蛋白的功效：①在化妆品领域中，丝胶蛋白有抑制酪氨酸酶的活性以及抗氧化的 作用，因此具有美白，抗皱的功效。②在食品领域，丝胶蛋白内所含的氨基酸90%可以被 人体所吸收，是一种良好的抗冻保护剂，对食品细胞和蛋白质有良好的冻结保护作用，也增 加肠道对钙离子、锌离子、铁离子以及镁离子的吸收。③在医药领域，丝氨酸能降低血液 中胆固醇的含量，防止高血压。天门冬氨酸能降低血氨，对肝和心肌有保护作用，可治疗心 绞痛，对心肌梗塞有防护效果。甘氨酸能降低血液中的血糖，防止糖尿病，防止血凝、血 栓，还能提高肌肉活力，防止胃酸过多，对治疗呼吸道疾病有显著的作用。④丝胶蛋白可 作为固定化酶载体，用丝胶膜作固定化酶载体可使酶的抗热性、抗电渗性、酶活的稳定性明 显提高，但固定化酶的得率较低。
在柞蚕丝的加工过程中，丝素应用于纺织业，丝胶则作为废弃物，随生产废水排放。然 而丝胶蛋白是高浓度有机废水，如不经过处理直接排入河道，将大量的消耗水中的溶解氧， 导致水的化学需氧量严重超标，破坏原有水的水质，对当地水体造成污染，不仅造成环境污 染，同时大量的丝胶蛋白丢弃，也造成资源的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以柞蚕丝脱胶工业废水为原料，快速有效提取丝胶蛋白的方 法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋 白的方法，将柞蚕丝脱胶工业废水经盐析法得丝胶蛋白粗提物，经透析法去除丝胶蛋白粗提 物中的盐离子，经醇析法得丝胶蛋白精提物，经冷冻干燥获得丝胶蛋白冻干粉。
上述的一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法，所述的盐析法步骤是：于柞 蚕丝脱胶工业废水中加入硫酸铵，充分搅拌至硫酸铵溶解，用盐酸调节混合液的pH至3.8- 4.5，0-5℃静置10-15小时，离心，去除上清液，取沉淀物为丝胶蛋白粗提物。
上述的一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法，所述的透析法步骤是：将盐 析法获得的丝胶蛋白粗提物装入透析袋中，将透析袋置于蒸馏水中，在磁力搅拌器上进行透 析，每5-10小时换一次蒸馏水，透析20-30h，得去除了盐离子的丝胶蛋白粗提物。
上述的一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法，所述的醇析法步骤是：于透 析后获得的去除了盐离子的丝胶蛋白粗提物中加入-20～-25℃的无水乙醇至乙醇的体积百分 浓度为70-80%，-15～-25℃下静置10-15小时，离心，去除上清液，取沉淀物为丝胶蛋白精提 物。
上述的一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法，所述的冷冻干燥步骤是：将 醇析法获得的丝胶蛋白精提物溶于缓冲溶液中，然后置于培养皿中，用保鲜膜封口包紧，用 针头在保鲜膜上扎孔透气，之后于-20～-25℃冷冻2-3小时，再在-75～-85℃下冷冻10-15小 时，冷冻后置于真空冷冻干燥机中进行干燥，得目标产物丝胶蛋白冻干粉。
上述的一种从柞蚕丝脱胶工业废水中制备丝胶蛋白的方法，其特征在于：所述的缓冲溶 液是：按重量百分比，甘露醇3%，甘氨酸0.075%，pH为8，水余量。
本发明，盐对蛋白质的溶解度有显著影响，在盐浓度较低时，由于静电作用，使蛋白质 分子外围聚集了一些带相反电荷的离子，从而加强了蛋白质和水的作用，减弱了蛋白质分子 间的作用，故增加了蛋白质的溶解度。但是随着盐浓度的增加，大量的盐离子可与蛋白质竞 争溶剂中的水分子，从而破坏蛋白质颗粒表面的水化层，失去水化层的裸露蛋白质分子易于 聚集和沉淀。本发明利用硫酸铵进行盐析，硫酸铵不仅价格便宜，浓度高时也不会引起蛋白 质活性丧失，适合工厂大规模使用。本发明，通过大量的试验确定，盐析时，必须调节混合 液的pH至3.8-4.5，在pH3.8-4.5下，蛋白质更容易沉降，更完全的提取丝胶蛋白。
本发明，透析法采用蒸馏水，透析袋中大分子的蛋白质不能穿过半透膜而被截留于膜 内，可透析的小分子经扩散作用不断透过膜而相互渗透。水分子从渗透压低的一侧向渗透压 高的一侧移动，而电解质物质则从浓度高的一侧向浓度低的一侧移动，直到两边浓度达到平 衡，经透析法将透析袋中的大部分盐脱除，利于丝胶蛋白的提纯。
本发明，以无水乙醇为有机溶剂进行醇析。有机溶剂的浓度和温度是影响蛋白质变性的 关键因素，因此必须控制有机溶剂的温度和浓度。本发明经大量试验，确定加入的无水乙醇 的温度为-20～-25℃，浓度为70-80%(v/v)。
本发明的有益效果是：本发明不仅防止环境污染，解决了污水处理的问题。经本发明提 取的丝胶蛋白粉末呈白色，可将其应用于化妆品、食品、医药和生物材料等领域。本发明提 取方法简单，成本低，并且提取率高。