采用氯化咪唑類離子液體提取羽毛中角蛋白的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種從羽毛中提取角蛋白的方法，屬于角蛋白質(zhì)提取工藝技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]α -螺旋和β -折疊的分子結(jié)構(gòu)，所以提取其中蛋白質(zhì)的過程很困難。傳統(tǒng)的溶解羽毛提取角蛋白的方法有機(jī)械法、化學(xué)法和生物降解法。這些方法或多或少存在得到的角蛋白分子量較低、產(chǎn)率低、污染環(huán)境、成本高、溶劑回收困難等缺點(diǎn)。因此，開發(fā)高效綠色的羽毛中角蛋白的提取方法很有必要。
[0003]離子液體也稱為室溫離子液體或低溫熔融鹽，由于完全由離子組成，具有許多不同于常規(guī)分子溶劑的性質(zhì)，如不揮發(fā)、液程范圍寬、熱穩(wěn)定性好、溶解能力強(qiáng)、性質(zhì)可調(diào)、不易燃燒等，因而被視為綠色化學(xué)和清潔工藝中最有發(fā)展前途的溶劑，在電化學(xué)、分離、化學(xué)反應(yīng)、以及材料制備等方面得到了廣泛的應(yīng)用。因此，采用離子液體在溫和的條件下來提取羽毛中的角蛋白，非常值得研宄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]1、一種采用氯化咪唑類離子液體提取羽毛中角蛋白的方法，其特征在于具有如下的過程和步驟:
a.羽毛洗凈、干燥；
b.將羽毛、氯化咪挫類離子液體[Bmim]Cl或[Amim]Cl、Na2SO#P水按一定重量百分比加入燒杯中。各組分配比為:離子液體(60?80%)、水(10?20%)、Na2S03 (5?15%)、羽毛(3 ?10%)；
c.將上述燒杯放置于磁力攪拌器上攪拌加熱到80?110°C，使羽毛在攪拌條件下溶解50?80min，停止攪拌，趁熱將上述混合體系抽濾，分離出未溶解的羽毛固體殘?jiān)?br> d.將上述分離出的濾液，冷卻到室溫后，在不斷攪拌的條件下加入濾液體積2?5倍的純水，加完水后繼續(xù)緩慢攪拌0.5?lh，再靜置I?3h ;由于體系中離子液體濃度的降低，溶解在其中的羽毛角蛋白會(huì)重新析出；
e.將上述析出的羽毛角蛋白抽濾，分離得到角蛋白固體；將其放入烘箱中干燥，其收率為50.6?78.3% ;濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去掉水分后，離子液體及似2303可以重復(fù)利用。
[0005]有關(guān)本發(fā)明的特點(diǎn)和機(jī)理
用于打開雙硫鍵促進(jìn)角蛋白溶解的Na2SO3在加水析出角蛋白的過程中，打開的雙硫鍵恢復(fù)，Na2SO3則從角蛋白分子鏈上脫離下來溶解到離子液體/水溶液中。
【附圖說明】
[0006]圖1為本發(fā)明中羽毛角蛋白分子間氫鍵與離子液體[Bmim]Cl作用示意圖；
圖2為本發(fā)明中的羽毛溶解過程照片；
圖3為本發(fā)明中角蛋白加水中析出的照片； 圖4為本發(fā)明中提取出的角蛋白的紅外譜圖；
圖5為本發(fā)明中羽毛及提取出的角蛋白水解產(chǎn)物與標(biāo)準(zhǔn)氨基酸的離子色譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]實(shí)施例一
將鴨毛用去離子水沖洗干凈，放入烘箱中40°C下烘24h。稱取洗凈干燥的鴨毛0.5g，加入10ml燒杯中。向燒杯中加入8g離子液體[Bmim]Cl、2g去離子水以及IgNa2SO3tj將燒杯放在磁力加熱攪拌器上，在攪拌條件下升溫至90°C，在此溫度下攪拌溶解60min。60min后，趁熱抽濾，分離出濾液。待濾液冷卻至室溫時(shí)，在攪拌的條件下向?yàn)V液中緩慢加入約30ml去離子水，加完水后先緩慢攪拌約0.5h，再靜置約2h。將析出的角蛋白抽濾，分離得到角蛋白固體，放置40°C烘箱烘24h，角蛋白收率為75.1%。
[0008]分離出了角蛋白固體的濾液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去水分，離子液體與Na2SCV混合物可以重復(fù)利用。
[0009]為了了解蛋白質(zhì)在提取過程中可能發(fā)生的變化，分別將羽毛和提取出的角蛋白用6mol/L的鹽酸溶液在110°C下水解24小時(shí)，水解液用氨基酸分析儀進(jìn)行氨基酸分析。
[0010]對(duì)各附圖的解釋說明
圖1為角蛋白分子間氫鍵與離子液體[Bmim]Cl之間作用的示意圖。由于羽毛角蛋白分子鏈間復(fù)雜的分子間作用力，其在大多數(shù)溶劑中難以溶解，有效的破壞其分子間作用力是角蛋白溶解提取的前提，因此，所用的溶劑首先需要破壞角蛋白分子間的作用，使角蛋白分子游離出來。咪唑類離子液體對(duì)角蛋白具有較好的溶解能力，其中以Cl—為陰離子的咪唑類離子液體，由于Cl—的強(qiáng)極性，易形成氫鍵，非常有利于破壞角蛋白分子間的氫鍵，從而加速溶解。
[0011]圖2顯示0.5g羽毛在8g離子液體、2g水以及l(fā)gNa2S03體系中90°C溶解過程的照片。隨著時(shí)間的增加，羽毛的羽片溶解非?？?，在20min時(shí)，羽片大部分溶解。在40min時(shí)，未溶解的主要是羽毛桿，在60min時(shí)完全溶解。
[0012]圖3為本發(fā)明中角蛋白加水中析出的照片。
[0013]對(duì)于提取出的角蛋白，圖4為其紅外光譜圖。其在3295CHT1附近有多肽(-C0-NH-)的特征吸收峰，在1646U524U233CHT1即酰胺I帶、酰胺II帶和酰胺III帶處也有較強(qiáng)吸收，可見提取物具有多肽特征，含有酰胺鍵，屬于蛋白質(zhì)。結(jié)合酰胺I帶、酰胺II帶和酰胺III帶，表明是存在β —折疊、無規(guī)卷曲的二級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。因此，此方法從羽毛中提取角蛋白能夠很好地保持以β —折疊為主二級(jí)結(jié)構(gòu)。溶解過程中只是雙硫鍵、氫鍵、鹽式鍵等維系三、四級(jí)結(jié)構(gòu)的破壞。
[0014]圖5是羽毛及角蛋白水解液與標(biāo)準(zhǔn)氨基酸的離子色譜圖，羽毛和角蛋白主要的氨基酸出峰時(shí)間基本吻合，表明提取出的角蛋白的氨基酸組成與羽毛相比沒有發(fā)生變化，應(yīng)該是相同的蛋白質(zhì)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用氯化咪唑類離子液體提取羽毛中角蛋白的方法，其特征在于具有如下的過程和步驟: a.羽毛洗凈、干燥； b.將羽毛、氯化咪挫類離子液體[Bmim]Cl或[Amim]Cl、Na2SO#P水按一定重量百分比加入燒杯中；各組分配比為:氯化咪唑類離子液體(60?80%)、水(10?20%)、Na2S03 (5?15%)、羽毛(3 ?10%)； c.將上述燒杯放置于磁力攪拌器上攪拌加熱到80?110°C，使羽毛在攪拌條件下溶解50?80min，停止攪拌，趁熱將上述混合體系抽濾，分離出未溶解的羽毛固體殘?jiān)? d.將上述分離出的濾液，冷卻到室溫后，在不斷攪拌的條件下加入濾液體積2?5倍的純水，加完水后繼續(xù)緩慢攪拌0.5?lh，再靜置I?3h ;由于體系中離子液體濃度的降低，溶解在其中的羽毛角蛋白會(huì)重新析出； e.將上述析出的羽毛角蛋白抽濾，分離得到角蛋白固體；將其放入烘箱中干燥，其收率為50.6?78.3% ;濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去掉水分后，離子液體及似2303可以重復(fù)利用。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種從羽毛中提取角蛋白的方法，屬角蛋白質(zhì)提取工藝技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以氯化咪唑類離子液體為主要介質(zhì)，加入少量的Na2SO3來溶解提取羽毛中的角蛋白。按重量百分比將羽毛（3～10%）、氯化類離子液體[Bmim]Cl或[Amim]Cl（60～80%）、Na2SO3（5～15%）和水（10～20%）加入燒杯中。放置于磁力攪拌器上攪拌加熱到80～110℃，時(shí)間為50～80min，趁熱抽濾。濾液冷卻至室溫后，攪拌下加入濾液體積2～5倍的純水，繼續(xù)緩慢攪拌0.5～1h，再靜置1～3h。由于體系中離子液體濃度的降低，溶解在其中的羽毛角蛋白會(huì)重新析出。將析出的角蛋白抽濾，分離得到角蛋白固體，收率為50.6～78.3%。分離出了角蛋白后的濾液經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去掉水分后，離子液體及Na2SO3可以重復(fù)利用。
【IPC分類】C07K1-14, C07K14-465
【公開號(hào)】CN104774254
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510144957
【發(fā)明人】陳晉陽, 丁巳芫, 鄒米華, 季益梅, 楊玄宇
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)
【公開日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年3月31日