[发明专利]一种用废蚕丝制备丝短肽及丝氨基酸的方法

说明书

一、技术领域

本发明属于蚕丝利用技术领域，具体涉及一种用废蚕丝制备丝短肽及丝氨基酸的方法。

二、背景技术

丝短肽及丝氨基酸溶于水、渗透力强，可营养皮肤，阻断紫外线，抑制黑色素生成，一些丝短肽或丝氨基酸还有药用价值，如丙氨酸保护肝脏，甘氨酸和丝氨酸防治高血压、脑血栓和脑溢血等疾病。因此，丝短肽及丝氨基酸可广泛用于医药、食品、日化等领域，作为营养剂、药物、日化及表面活性剂等的原料。

目前，以废蚕丝为原料制备丝氨基酸的方法有酸法、碱法或酶法。例如《蚕业科学》2006年第四期中的“采用正交试验优化柞蚕丝肽生产条件”一文中，公开的方法是：以柞蚕丝为原料，经脱胶后，在硫酸高温下水解、中和、脱色得到产品。该方法的主要缺点是：所用硫酸浓度较高，水解时间长，水解副产物多，水解物分子量不均一，中和废渣多，原料未完全利用，不利于可持续发展。又如2009年3月11日公布的公开号为CN101381758A的“由蚕丝提取丝素肽的方法”专利，公开的方法是以碳酸钠溶液精炼后的蚕丝为原料，加入到氯化钙溶液中溶解，用蛋白酶进行水解反应，水解液经超滤和纳滤分离后，得到的料液经喷雾干燥得到丝素肽粉末。该方法的主要缺点是：丝素在氯化钙中溶解度低、酶在高浓度盐的条件下易变性、水解效率低、产品中盐含量高、含盐废水量大，有“三废”产生，不利于可持续发展。

三、发明内容

本发明的目的是针对现有制备丝短肽及丝氨基酸方法的不足之处，提供一种用废蚕丝制备丝短肽及丝氨基酸的方法。该方法具有水解条件温和，水解率高，操作简单，成本较低，清洁安全等特点。采用本方法制备出的丝短肽及丝氨基酸具有溶解性好、纯度高，可广泛应用于化妆品、医药、食品等领域。

本发明的主要原理是：蒸汽爆破法是将原料置于高温、高压的环境中，原料被过热液体润胀，孔隙中充满蒸汽，当瞬间解除高压时，原料孔隙中的过热液体迅速汽化，体积急剧膨胀而使细胞“爆破”。经该法预处理原料的结晶结构被打破，使酶的可及性显著增加，从而提高水解效率。丝蛋白是由数条肽链通过分子间相互作用(氢键和疏水相互作用等)组成的天然高分子，将其放置于适当高温和压力的环境中进行蒸汽“爆破”，能使其分子间的连接部分或全部断裂。“爆破”的丝蛋白大量的肽键暴露出来，供稀酸和蛋白酶附着和水解，生成丝短肽及丝氨基酸。丝短肽由数个氨基酸组成，分子量显著大于丝氨基酸，经过膜分离，将分子量较大的丝短肽和分子量较小的丝氨基酸分离，经脱色、分离获得丝短肽和丝氨基酸、真空浓缩等处理，可制备出丝短肽及丝氨基酸浓缩液。

实现本发明目的的技术方案是：一种用废蚕丝制备丝短肽及丝氨基酸的方法，先以废蚕丝为原料，采用蒸汽爆破法进行预处理，再在一定压力下用稀硫酸水解，进行适当脱酸处理后，接着加入酸性蛋白酶水解，然后进行脱色、中和、精制，最后进行真空浓缩及调配得到产品。其具体的方法步骤如下：

(1)预处理

以废蚕丝为原料，先用铡刀将废蚕丝铡成长度为1～3cm的短丝段，再放置于不锈钢高压反应釜中，然后再与高压蒸汽发生器连接，组成自制的蒸汽爆破装置。接着再按照铡成长度为1～3cm的短丝段的质量(g)∶不锈钢高压反应釜的体积(mL)比为1∶10～30的比例，先将短丝段加入不锈钢高压反应釜中，再通入高压蒸汽，直至釜内压力达到3.0～6.0MPa时为止，保持30～60分钟后开启中压蝶阀，进行爆气处理，收集爆气短丝段。对于收集的爆气短丝段，用于下一步的稀硫酸水解。

(2)稀硫酸水解

第(1)步完成后，按照第(1)步收集的爆气短丝段的质量(g)∶体积浓度为1～3％硫酸的体积(mL)比为1∶10～20的比例，先将爆气短丝段放置于搪玻璃反应釜中，再在搪玻璃反应釜中加入稀硫酸并密闭反应釜，然后再升温至130～150℃，在压力为0.3～0.45MPa的条件下，进行水解2～4小时。水解完成后，向反应釜夹层中通入冷却水，待反应釜降温至40～60℃后开启放料阀，将水解液泵入抽滤机中，进行抽滤。弃滤渣，收集滤液。对于收集的滤液，即稀硫酸水解液，用于下一步的脱酸。

(3)脱酸