[发明专利]蛋白质基表面活性剂丝蛋白酸钙的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蛋白质基表面活性剂的制备方法，特别是一种利用氯化钙溶解蚕丝纤维制备蛋白质基表面活性剂丝蛋白酸钙的方法。

背景技术

通过CaC1₂ 或LiBr等溶解茧丝，最早是日本学者在研究蚕丝结构中，后来中国苏州大学的王建南等在研究蚕丝晶态结构中[氯化钙微溶解过程中桑蚕丝的晶态结构研究，江苏蚕业，2004，（1）：6-8]，浙江工程学院胡国梁等在研究丝蛋白凝胶中[丝素蛋白的胶凝和凝胶稳定性的研究，浙江工程学院学报，1999，16（3）：172-176]，福建师范大学黄曦和李敏在研究丝蛋白膜中[丝蛋白膜的加工工艺和应用概述，福建师范大学学报(自然科学版)，2005，21（2）：115-120]采用过，但是利用此原理和技术用于研究和生产丝蛋白质基表面活性剂未见有文献报道。

蚕丝深加工过程中产生的副产物废茧废丝的合理开发利用是急待解决的迫切问题。目前，废茧废丝主要用于丝肽粉、丝棉被和绢纺材料的生产。因此，通过丝蛋白酸钙的制备，特别是丝蛋白酸钙的钙离子浓度与表面活性性能展示关联控制技术构建，为废茧废丝的开发利用另劈新径。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种利用氯化钙溶解蚕丝纤维制备蛋白质基表面活性剂丝蛋白酸钙的方法，该方法制备得到的丝蛋白酸钙，实验结果表明不但符合食品添加剂的要求，安全卫生，而且其乳化和发泡性十分优秀和稳定。

解决上述技术问题的技术方案是：一种蛋白质基表面活性剂丝蛋白酸钙的制备方法，该方法是利用氯化钙溶解蚕丝纤维，通过氯化钙的钙离子配位在丝蛋白的酪氨酸、丝氨酸的侧链羟基处，形成螯合物，破坏了丝蛋白多肽链之间的次级键，从而使丝蛋白分子间结合力下降，使蚕丝纤维发生溶胀、分纤、断裂，丝蛋白分子结构松驰，使丝纤维最终溶解成为丝蛋白酸钙。

该方法具体包括以下步骤：

（1）取40～55%（W/V）氯化钙溶液，加热煮沸，然后按每100毫升氯化钙溶液加入5～30克茧丝计，向氯化钙溶液中加入茧丝，加热维持氯化钙溶液沸腾1～30分钟，沸腾过程保持氯化钙溶液浓度为40～55%（W/V），冷却至室温后，用4-8层纱布过滤，收取滤液，即为丝蛋白酸钙溶液；

（2）驱除步骤（1）中得到的丝蛋白酸钙溶液中多余钙离子，采用的方法是水透析、膜透析、离子交换、反渗透或电渗析，要求丝蛋白酸钙的钙含量控制在15～60mg/100g；

（3）驱除多余钙盐后，符合需要的丝蛋白酸钙溶液，经过浓缩、干燥后即得丝蛋白酸钙成品。

步骤（2）中所述驱除步骤（1）中得到的丝蛋白酸钙溶液中多余钙离子，采用的方法是水透析，即将丝蛋白酸钙溶液装入分子量为8000～14000的透析袋中，置于流动的自来水中透析6～24小时，再用蒸馏水透析1～3小时。

所述的茧丝是指蚕茧、蚕丝、废蚕茧和废蚕丝中的一种、两种、三种或四种。

本发明的进一步技术方案是：步骤（1）中，按每100毫升氯化钙溶液加入5～20克茧丝计，向氯化钙溶液中加入茧丝，加热维持氯化钙溶液沸腾10～20分钟。

步骤（3）中所述的干燥是喷雾干燥或冷冻干燥。

蚕丝主要由疏水氨基酸组成，通过广泛的氢键，使丝蛋白分子间和分子内紧密结合而不溶于大多数溶剂包括水、稀酸和稀碱。蚕丝蛋白含有两相的半结晶聚合物，包含结晶区和非结晶区。结晶区结构致密不易发生变化，非结晶区结构随着外界条件的改变易发生变化。本发明利用氯化钙溶液短时间处理桑蚕丝后，钙离子配位在酪氨酸、丝氨酸等的侧链羟基(-OH)处，形成螯合物，破坏了多肽链之间的次级键(主要是分子间力和氢键)，从而使分子间结合力下降，使纤维发生溶胀、分纤、断裂，分子结构松驰，使丝纤维最终溶解成为丝蛋白酸钙。加热处理可以加快蚕丝溶解过程。在溶解过程中，不仅非结晶区部分发生溶解，溶剂分子同时渗透到桑蚕丝的结晶区，使部分结晶区转化为非结晶区，即部分紧密有序的结构即结晶区转化为无序松散的结构即非结晶区。这样使得不溶于水的蚕丝转化成丝蛋白酸钙而溶于水。我们的实验结果还表明，随着溶煮时间的延长，丝蛋白分子会变得越来越小。通常，酸、碱或酶水解的水溶性丝蛋白或肽，几乎没有表面活性性能，但是由于钙离子化处理改变了丝蛋白或肽的亲水/亲油平衡值（HLB值），致使丝蛋白酸钙表现十分稳定优秀的乳化和发泡性能。因此，通过钙离子浓度的控制，控制丝蛋白酸钙HLB值，从而控制丝蛋白酸钙的表面活性展示。