一种利用l-半胱氨酸再生羊毛角蛋白的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于羊毛纤维的再生利用的技术领域，特别涉及一种利用L-半胱氨酸再生羊毛角蛋白的方法。
【背景技术】
[0002]羊毛角蛋白质纤维作为人类利用较早的天然纤维材料之一，由于羊毛品质和纺织技术的限制，每年都有大量的短纤维、粗纤维被废弃，使得这类纤维的再生利用及方法的研宄一直为人们所关注。羊毛纤维主要成分为α-角蛋白，角蛋白分子通过双硫键、氢键、盐键和其它键作用形成高度交联的三维稳定结构，由于其结构的复杂致密性，其在一般条件下不溶解，传统溶解羊毛蛋白的方法是通过强碱、强酸、还原剂或氧化剂等试剂破坏蛋白质分子的双硫键或肽键分解成短肽，这些方法普遍存在大量无机酸、碱、还原剂或氧化剂等环境不友好溶剂的浪费，对环境造成严重的影响。
[0003]L-半胱氨酸又叫巯基丙氨酸，是一种具有生理功能的氨基酸，是组成蛋白质的20多种氨基酸中惟一具有还原性基团巯基(-SH)的氨基酸。作为一种还原剂，通过改变蛋白质分子之间和蛋白质分子内部的二硫键，减弱了蛋白质的结构，使蛋白质就伸展开来。L-半胱氨酸有很多优点，首先L-半胱氨酸，分子内还有巯基，具有一定还原性；其次L-半胱氨酸没有毒性，实验条件比较温和，对实验要求较低；再次L-半胱氨酸价格便宜，来源广泛，资源充分。相对于毒性高、价格昂贵的巯基乙醇、巯基乙酸和三(2-羧乙基)膦等，具有相当大的优势。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种利用L-半胱氨酸再生羊毛角蛋白的方法，该方法操作简单，使用的药品及设备成本低廉，易于实现工业化生产；该方法以纺织过程中被废弃羊毛、羊绒等纤维及不能直接用于纺织加工的羊毛等动物短纤维为原料，既节约资源，又保护环境；制备得到的固体粉末具有洁白色泽、分子量高等的特点。
[0005]本发明的一种利用L-半胱氨酸再生羊毛角蛋白的方法，包括:
[0006](I)将羊毛纤维在H2O2的碱性溶液中清洗，然后用水清洗，再用乙醇-丙酮混合溶剂脱脂12?24h，烘干，将得到的羊毛纤维剪碎；其中，清洗的温度为40?60°C，浴比为30:1?40:1，脱脂过程使用的脱脂剂浸没羊毛纤维即可；
[0007](2)将步骤(I)中剪碎后的羊毛纤维加入到L-半胱氨酸-尿素复合液体中，浴比10:1?30:1，用NaOH溶液调节pH值至9.5?10.5，密封，升温至65?85°C，机械振荡3?8h，得到羊毛角蛋白溶液；其中，L-半胱氨酸用量为10?50g/L，尿素的用量为5?1mol/L ；
[0008](3)对步骤(2)中得到的羊毛和角蛋白的混合溶液进行热过滤，取滤液，得到羊毛角蛋白溶液；
[0009](4)对步骤(3)中得到的羊毛角蛋白溶液透析48?72h ；
[0010](5)透析完成后，边搅拌边向透析液中加醋酸溶液，调节pH至4.0?4.5，使角蛋白完全析出；静置2?3h后，去除上清液，对沉淀进行离心；
[0011](6)将步骤(5)中离心所得沉淀放入-60°c冰箱冷冻6?12h，然后在冷冻干燥机上干燥48?72h，得到角蛋白固体；
[0012](7)用粉碎机将步骤(6)中得到的角蛋白固体粉碎成粉末，得到羊毛角蛋白粉末。
[0013]所述步骤⑴中H2O2碱性溶液中30% H2O2的浓度为4-8mL/L，纯碱的浓度为5-15g/Lo
[0014]所述步骤(I)中乙醇-丙酮混合溶剂中乙醇与丙酮的体积比为1:1?2:1。
[0015]所述步骤(I)中羊毛纤维剪碎至I?5cm长。
[0016]所述步骤(2)中NaOH溶液的浓度为200g/L。
[0017]所述步骤⑵中振荡的时间为4?7h。
[0018]所述步骤(3)中过滤除去5 μπι以上的固体杂质。
[0019]所述步骤(4)中透析时透析膜的截留分子量为8000?14000，每隔3?4h换一次去离子水。
[0020]所述步骤(5)中离心的条件为离心转速为lOOOOrpm，温度为10?20°C，时间为1min0
[0021]所述步骤(J)中得到的羊毛角蛋白粉末置于4°C待用。
[0022]本发明所用的角蛋白原料为固体废弃羊毛，其化学机理是用还原方法切断角蛋白分子链间的-S-S-键，在此基础上调节反应体系的PH至合适值，并且选用具有强烈膨化作用的尿素，使蛋白大分子充分溶胀直至溶解，得到角蛋白溶液及固体，其中溶液具有的显著特征，其固相粉末制品具有洁白色泽，其工艺流程为:原料一氧化洗净一剪碎一溶解一热过滤一角蛋白溶液一透析一沉析一离心一冷冻干燥一角蛋白粉体。
[0023]本发明制备得到的角蛋白溶液可以用于织物整理、制膜及纺丝等，角蛋白粉末性质稳定，在一定条件下可以贮存较长时间，可以用于创伤医学，也可以与其他聚合物进行复合纺丝，应用于组织工程等。
[0024]有益效果
[0025](I)本发明所使用的药品及设备成本低廉，操作简单，易于实现工业化生产；
[0026](2)本发明所使用的还原剂没有毒性，来源广泛，资源充分；
[0027](3)本发明以纺织过程中被废弃羊毛、羊绒等纤维及不能直接用于纺织加工的羊毛等动物短纤维为原料，既节约资源，又保护环境；
[0028](4)本发明提取的羊毛角蛋白具有分子量高，提取率高等显著特点。
【具体实施方式】
[0029]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0030]实施例1
[0031](I)将羊毛纤维在H2O2碱性溶液中洗净，其中30% H2O2的浓度为6mL/L，纯碱的浓度为1(^/1，温度为50°0，浴比40:1。再用乙醇-丙酮混合溶剂脱脂12h，70°C烘干，然后将烘干后的羊毛剪碎。其中，脱脂过程使用的脱脂剂浸没羊毛纤维即可，乙醇-丙酮混合溶剂中乙醇与丙酮的体积比为2:1。
[0032](2)将剪碎后的羊毛纤维加入到L-半胱氨酸-尿素复合液体中，其中浴比20:1，L-半胱氨酸用量为20g/L，尿素的用量为8mol/L。用200g/L的NaOH调节pH值至10左右，盖上塞子密封，升温至75°C，机械振荡5h后，得到羊毛和角蛋白的混合溶液。
[0033](3)对羊毛、角蛋白混合溶液进行热过滤，取滤液，得到羊毛角蛋白溶液。
[0034](4)对所得到的滤液透析72h，透析膜的截留分子量为8000?14000，每隔3h换一次去离子水。透析完成后，得到羊毛角蛋白纯溶液。
[0035]实施例2
[0036](I)将羊毛纤维在H2O2碱性溶液中洗净，其中30% H2O2的浓度为6mL/L，纯碱的浓度为1(^/1，温度为501，浴比40:1。再用乙醇-丙酮混合溶剂脱脂12h，然后将烘干后的羊毛剪碎。其中，脱脂过程使用的脱脂剂浸没羊毛纤维即可，乙醇-丙酮混合溶剂中乙醇与丙酮的体积比为2:1。
[0037](2)将剪碎后的羊毛纤维加入到L-半胱氨酸-尿素复合液体中，其中浴比20:1，L-半胱氨酸用量为10g/L，尿素的用量为8mol/L。用200g/L的NaOH调节pH值至10左右，盖上塞子密封，升温至75°C，机械振荡5h后，得到羊毛和角蛋白的混合溶液。
[0038](3)对羊毛、角蛋白混合溶