蚕蛹蛋白的提取与阳离子化改性研究

来源 :陕西科技大学 | 被引量 : 12次 | 上传用户:shihaiquanhanhan
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蚕蛹富含蛋白质、脂肪和甲壳素等多种化学成分,但由于缺乏深度的开发利用,蚕蛹常被直接粉碎用做肥料或动物饲料,附加值很低。本论文通过对蚕蛹进行脱脂、酶法水解提取蚕蛹蛋白以及季铵盐阳离子化改性,制得了一种阳离子化的蚕蛹蛋白水解物,初步探索了产物在皮革复鞣填充中的应用性能。研究结果可为蚕蛹的综合开发利用提供一种有效的技术途径。首先对蚕蛹的脱脂工艺技术方法进行了优化实验。以脱脂率为指标,选用无水乙醇、丙酮、石油醚、环己烷和正己烷五种溶剂对蚕蛹脱脂,通过对比实验发现正己烷的脱脂效果最好。以正己烷为脱脂溶剂,采用单因素实验法考察溶剂用量、脱脂温度、脱脂时间及脱脂次数对蚕蛹脱脂率的影响,并通过正交试验优化了脱脂的工艺条件,结合实际应用认为最适的工艺参数为:正己烷用量5mL/g,脱脂温度45℃,脱脂时间60min,在连续萃取三次条件下蚕蛹的脱脂率为96.70%。其次通过单因素实验和正交试验对脱脂蚕蛹酶法水解提取蛋白工艺方法进行了研究。以水解度为指标,用木瓜蛋白酶、1398中性蛋白酶和2709碱性蛋白酶对脱脂蚕蛹进行水解对比实验,发现1398中性蛋白酶的水解效果最佳。以1398中性蛋白酶水解脱脂蚕蛹蛋白,通过单因素实验考察了水解温度、底物浓度、(E/S)酶用量以及pH对蛋白质水解度的影响规律。在单因素实验的基础上得到脱脂蚕蛹水解工艺的最适参数为:水解温度50℃,底物浓度4%,酶用量2%,pH7.0,水解4h后测得水解中蛋白质的水解度达20%。蚕蛹蛋白水解液经5%活性炭脱色、脱臭后,采用凝胶渗透色谱法(GPC)测定其相对分子质量及其分布,结果显示蚕蛹蛋白水解液分子量在600~5000D,证实经1398中性蛋白酶水解所得蚕蛹蛋白水解液成分主要为长链多肽,还有少量的短链多肽或小分子氨基酸。以三甲胺、浓盐酸和环氧氯丙烷为原料,合成了季铵盐3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵,其在碱性条件下环化成醚,用该醚化剂作为水解蚕蛹蛋白改性的中间体,合成出阳离子化改性蚕蛹蛋白。实验中考察了醚化剂中间体与水解蚕蛹蛋白中的氨基的摩尔比、反应温度和体系的pH等因素对水解蚕蛹蛋白阳离子化改性的影响;结果表明,阳离子化水解蚕蛹蛋白的最适条件为:n(醚化剂中间体):n(水解蚕蛹蛋白中氨基)=1.1:1,反应温度60℃,体系的pH9。分别对改性前后的水解蚕蛹蛋白进行红外光谱分析,发现季铵盐与水解蚕蛹蛋白的多肽链上的氨基发生了接枝反应。同时,对改性前后的水解蚕蛹蛋白做氨基酸分析发现,季铵盐与水解蚕蛹蛋白的结合点主要在组氨酸、苏氨酸、丝氨酸、酪氨酸及苯丙氨酸上,通过计算发现反应前后氨基酸减少11.73%,可推断水解蚕蛹蛋白多肽链的平均接枝率在10%以上。将阳离子改性蚕蛹蛋白对铬鞣坯革进行复鞣,结果发现:经复鞣后的成革,粒面紧实、丰满,且对染料的上染率与常规铬鞣革相比提高了3.3%,皮革增厚率为2%,撕裂强度提高了3.5%。结果表明阳离子化水解蚕蛹蛋白可以做为一种增色型的蛋白复鞣剂。
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