丝素蛋白技术工艺及应用范围的立项申请

第一节  丝素蛋白的简介

丝素蛋白，是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，含量约占蚕丝的70%～80%，含有18种氨基酸，其中甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)和丝氨酸(Ser)约占总组成的80%以上。丝素本身具有良好的机械性能和理化性质，如良好的柔韧性和抗拉伸强度、透气透湿性、缓释性等，而且经过不同处理可以得到不同的形态，如纤维、溶液、粉、膜以及凝胶等。（立项申请）

第二节  丝素蛋白的技术工艺

蚕丝蛋白主要含有丝素和丝胶二种不同的蛋白质，经脱胶后得到不溶性丝素蛋白，丝蛋白在一定的条件下水解即可制得可溶性丝蛋白(丝素肽)，生产中采用的水解法主要有酸水解法(硫酸、盐酸)、碱(氢氧化钠)水解法和酶水解法等，笔者等经反复探索，认为用于化妆品添加剂采用盐酸水解法最理想，而用于食品添加剂采用酶法水解较合适。

经研究分析蚕丝蛋白质与人体皮肤角质朊结构极为相似，但它为纤维状蛋白质，分子量在3～30万左右，不溶于水，用于保护头发、皮肤的蛋白质类制品，国际上公认的水解蛋白的分子量在1000～5000左右，分子量太大或太小，头发、皮肤都不易吸收利用。经过多年反复试验，我们找到了一条用料省、得率高、产品质量稳定，没有三废排放的工艺技术路线，即采用水解法，并严格控制反应条件，使蛋白质不完全水解。在技术处理上掌握水解成多肽的形成：得到分子量在一定范围内的蚕丝蛋白丝素肽，它既保持蚕丝蛋白与皮肤良好的亲和性、吸湿性与放湿性，赋于皮肤毛发自然光泽，起保湿作用，又易于渗入皮肤与毛发内部，很快被吸收，为皮肤和毛发正常代谢提供必需的养分，对防止皮肤与毛发受化学和机械损伤起到保护作用。其提取工艺流程是：

蚕种场削口茧及下脚丝一丝素蛋白一水解一过滤提纯一滤液pH测试调整一浓缩一灭菌一成品。

①削口茧、下脚丝去杂脱胶：即把蚕种场制种的削口茧壳内的脱皮或缫丝厂的下脚丝中的杂质剔除，然后在一定浓度的弱碱溶液中煮沸半小时，取出茧丝用水漂洗几次拧干(脱胶)。②水解：严格控制反应的温度、浴比、时间、溶剂浓度等条件，掌握至多肽的形式终止水解。③过滤提纯：滤去没有完全水解的固体物质及杂质。④pH调整：用pH调节剂调整pH在6．5~7．0左右。⑤浓缩：把pH调整后的水解液上柱在薄膜浓缩器上进行浓缩。⑥灭菌：(浓缩后的水解蛋白液如在食品上应用用酶制剂继续酶解，控制分子量在300~800左右中止，然后灭菌。)加入微量防腐剂，以防霉菌的滋生。

第三节  丝素蛋白的应用

纤维效性

蚕丝是天然的蛋白质纤维，其中含有70%左右的丝素，而丝素中蛋白质丰富，含有18种氨基酸．其中亮氨酸可加速细胞的新陈代谢，丝氨酸、苏氨酸可延缓皮肤老化，色氨酸、酪氨酸能吸收紫外线，因此将丝素蛋白的各种优异功能转移到与人类朝夕相处的服用纤维中，对人类皮肤进行呵护，使人类拥有健康的皮肤．符合新世纪人类的绿色消费观念。

同时，在各种服用纤维中加入丝蛋白．可以改善纤维的各种性能，如可一定程度的提高吸湿性．增进染色性和抗静电性，有利于穿着舒适性。

● 丝素蛋白在棉织物防皱整理中的应用

丝素蛋白洗发露

随着国内外绿色环保意识的不断增强，无甲醛防皱整理已成为必然发展趋势。已开发的无甲醛整理剂如环氧树脂、双羟乙基砜、多元羧酸以及水溶性聚氨酯等，在应用中取得了一定的成效．但都存在一定的缺点。要选用一种具有防皱性强，强力损伤小，不泛黄．低毒，价廉等综合性能好的防皱整理剂还比较困难。

● 丝素蛋白在毛织物中的应用

把丝素涂层在羊毛纤维表面可形成双组分纤维，产生一种既具有丝织物的手感又具有羊毛纤维天然特性的织物．被溶的蛋白质被涂层在用多官能团的树脂预处理过的羊毛织物表面，再通过使用实验室的轧染机在纤维表面形成丝蛋白的均匀涂层。所有处理后的织物样品同未被处理的织物样品相比，都有柔软感和毛茸感．特别是毛/丝织物。

用浓度为0．5%的丝素丝胶水溶液对有一定染色牢度的实验羊毛白布以1：20的加工浴比，在不同温度下进行一个小时的处理．然后在40cC的流水中洗15分钟，而后自然风干。染色性良好，在纤维鉴别染色上显示出接近丝绸的色相，使用SEM观察，羊毛鳞片表面和羊毛鳞片间有被丝胶和丝素附着的现象，摩擦系数变小，触感有滑爽感、身骨感和厚实感。

将羊毛的机织织物先进行阴离子化预处理，然后浸渍在溶有阳离子树脂的丝素水溶液中，该树脂通过与羊毛的离子键结合使丝素微粒固定在羊毛纤维上。

经过修饰的羊毛纤维表面均匀而牢固的附着上了丝素微粒，使羊毛织物具有丝绸的质感和光泽，并且改善了耐用性：由于丝素附着均匀，织物无染色瑕疵；丝素牢固的吸附在纤维上，重复洗涤不会脱落．耐洗性良好。

生物医用

丝素是一种源于蚕丝的天然高分子蛋白质，其含量占蚕丝的70%～80%，含有18种氨基酸，其中的11种为人体必需氨基酸;另一方面，丝素蛋白对人体无毒害作用，安全可靠，具有良好的生物相容性，适于开发成功能性材料 [1] 。因此，随着对其独特氨基酸组成及结晶结构等理化特性研究的深入，国内外对丝素的应用正从传统的纺织领域积极向多领域探索，丝素蛋白在生物医学材料领域的应用也日趋广泛和深入。

1 丝素蛋白在固定化酶和抗体方面的研究与应用

丝素作为固定化载体材料的研究早在上个世纪八十年代就有报道。从最早采用丝素蛋白材料固定葡萄糖氧化酶开始，丝素蛋白材料已被研究用于固定多种酶和抗体。

黄晨等 曾研究过丝素膜固定青霉素酰化酶。他们以丝素蛋白膜和Sephsrose CL4B（交联琼脂糖）为载体固定青霉素酰化酶（PA），详细研究了固定化前后酶性质的变化。结果表明与自由酶相比，固定化酶的热稳定性及pH值稳定性有很大的提高，此外研究发现用丝素蛋白膜为载体比用sepharose为载体制备的固定化酶具有更高的热稳定性，显示了丝素蛋白作固定化酶载体的优越性。丝素膜也可以与其它物质一起形成共混膜来固定各种酶。纪平雄等曾用丝素-壳聚糖合金膜固定超氧化物歧化酶。他们采用富含自由氨基的丝素-壳聚糖合金膜为载体，吸附固定从柞蚕蛹提取分离的超氧化物歧化酶（SOD），研究并确定了固定化的最佳条件，分别为酶浓度38U/ml、pH6.3、温度4℃～8℃、时间15h。制得的固定化酶活力为89.1U/g载体，酶的活力回收达到35.9%。

第四节  丝素蛋白行业的发展现状

长期以来，蚕丝主要作为衣服原料使用，自七十年代末期，国内外研究人员才开始重视蚕丝新用途的研究及产品开发。经八、九十年代各国科研人员的共同努力，已在日用化工、医药及生物材料、保健功能性食品等领域取得了令人瞩目的成就。如日本利用蚕丝蛋白水溶液添加丙烯酸，经接枝聚合反应，获得高吸水性的聚合体作为药力缓和剂来提高药效；又用丝素蛋白来固化丙氨酸酶，防止直接口服与肠内消化酶发生作用而失去活性，从而提高丙氨酸酶对消化酶的稳定性等等。

我国应用蛋白质作为护肤原料有着悠久的历史，在唐、宋、明、清历代宫庭太医院医案中就有应用鸡蛋清、人乳、蜂蜜、动物蛋白等等作为护肤原料的记载。二十世纪30年代，德国的一家化学公司在进行羊毛染色时得到进一步的证明，即通过添加一种蛋白质使另一种蛋白质得到保护；70年代后期在“一切回到大自然中去”的召感下，越来越多的天然动植物蛋白原料被相继开发和利用。如珍珠蛋白、猪皮水解蛋白、动物胶(骨胶、明胶等)蚕丝蛋白等等，并在日用化工、医药工业上被广泛应用，而且日益受到人们的信赖。笔者等从八十年代开始，开展蚕丝蛋白(丝素肽)的提取及在日用化工中的应用研究，至今己开发出系列产品10多只，深受消费者的好评，课题先后被列入省重点攻关、省“星火计划”推广项目等，产生了较好的社会与经济效益。

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