[发明专利]制革废弃皮胶原制备胶原多肽纳米球的方法

说明书

技术领域

本发明属于制革废弃物的再利用，涉及一种制革废弃皮胶原制备胶原多肽纳米球的方法。采用本发明制得的胶原多肽纳米球可用于含重金属离子废水的处理，可广泛用于矿冶、化工、电镀、机械行业在环境保护和修复方面的处理。

背景技术

    制革废弃皮胶原往往是由于制革生产中修边、片皮和削匀等操作工序产生大量的边角余料。据统计，我国制革行业中每年产生的废弃皮胶原达140万吨。但该部分天然可再生资源至今仍然没有被很好地利用，不仅是资源的巨大浪费，而且会造成严重的环境污染。因此，回收再利用这些制革废弃皮胶原对制革工业的可持续发展具有重要意义。

    制革废弃皮胶原（制革生产中由于修边、片皮和削匀等操作工序会产生大量的边角余料，俗称制革废弃皮胶原，也称制革下脚料；主要成分是胶原蛋白，约占总量的80～90%，富含甘氨酸和脯氨酸残基，前者的含量达到总氨基酸残基的1/3后者则接近1/4。）是宝贵的蛋白资源。在过去，制革废弃皮胶原主要用作生产饲料添加剂，但由于存在基因病的风险，近年来欧美及我国已禁止使用制革下脚料生产饲料添加剂。另一方面，由于蛋白质分子中具有丰富的官能团以及其良好的生物降解性，可从制革废弃皮胶原中提取工业蛋白并以此生产各种助剂。因此，在充分认识胶原蛋白结构的基础上，利用制革废弃皮胶原制备纳米球并应用于相关领域，是制革废弃物的再利用过程，具有显著的经济效益、社会效益和生态效益。

    现有技术中，制备胶原多肽纳米球的典型方法是通过自组装过程将多肽与无机纳米粒子表面连接，形成具有一定结构的胶原多肽纳米球。Stucky等（G. D. Stucky, Charge-driven flocculation of poly(L-lysine)s gold nanoparticle assemblies leading to hollow microspheres, Journal of American Leather and Chemistry Association, 2004, 126: 5292-5299）利用“分级组装”的原理由聚赖氨酸通过电荷诱导组装形成了以多肽为中心的金纳米粒子和二氧化硅纳米粒子空心球结构。不难看出，该类研究的胶原多肽纳米球主要集中在利用多肽的自组装特性，并通过在无机纳米材料如金、三氧化二铁颗粒表面组装而形成。另一种制备多肽纳/微米球的方法是直接通过乳化固化法和溶胶-凝胶法获得。乳化固化法是一种新的乳液制备方法，其以一定的压力使分散相穿过一个均一的多孔膜进入连续相而获得，该方法简单、耗能低、剪切应力小、表面活性剂用量少，所得乳滴粒径均一。溶胶-凝胶法是往多肽水溶液中加入非溶剂如乙醇等，使多肽去溶剂化而析出形成微球。比较两种方法，膜乳法在保证球粒径均一性上具有明显的优势，而且制备条件温和，但是这种方法由于受到膜孔径的影响，不太适合制备纳米球。而溶胶-凝胶法则较适合于制备多肽纳米球。

    现有多肽纳米球的研究一般以纯化多肽为原料，而其价格昂贵的特点限制了大规模应用。以成本低低廉的制革废弃皮胶原多肽为原料制备胶原多肽纳米球更具有后续应用可行性，此类研究尚未见相关报道。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种制革废弃皮胶原制备胶原多肽纳米球的方法。

本发明的内容是：制革废弃皮胶原制备胶原多肽纳米球的方法，其特征是步骤为：

a、取制革废弃皮胶原，经物理粉碎为50～200目的皮块，再采用水解方法获得分子量为500D-5000D的水解胶原多肽；

b、称取0.1g水解胶原多肽，溶于50～200ml液体中，搅拌5～120min，得到水解胶原多肽溶液；

c、在温度0～30℃条件下，取水解胶原多肽溶液置于容器中、调节pH值为4～9，将容器置于震荡器（可以采用上海一恒科学仪器有限公司制造的，恒温培养摇床，THZ-103B）上，按水解胶原多肽溶液：醇类溶剂为1∶1～15的体积比取醇类溶剂，在20r/min的震荡频率下，将醇类溶剂滴加入容器内的水解胶原多肽溶液中，滴加完毕后，将容器密封，置于摇床中，震荡10～60min，再于室温下静置0～10小时，制得含胶原多肽纳米球的溶液；离心分离，弃去上清液，余留物经冷冻干燥（可以在-50℃的温度下，冷冻干燥24小时），即制得胶原多肽纳米球。

本发明的内容中：步骤a中所述制革废弃皮胶原是未经铬鞣制的动物皮的边角余料；亦即是动物皮经浸水、去肉、脱脂、脱毛、浸灰膨胀、脱灰、软化等工序处理产生的边角余料；动物皮包括牛皮、羊皮、猪皮等各种动物皮。