Keratin je prášekvláknitý protein produkovaný živočišnými epiteliálními buňkami. Hlavní složky, které tvoří vlasy, peří, rohy, brnění, kopyta, hedvábí atd., mají na zvířata ochranný účinek. Lze jej rozdělit do dvou kategorií: jednou je alfa keratin, což je protein nacházející se ve vlasech, rozích, nehtech, kopytech atd., s bohatým obsahem cysteinu v molekule; Dalším typem je beta keratin, jako je hedvábný fibroin, který ve své molekule neobsahuje cystein ani cystein, ale má vysoké hladiny glycinu, alaninu a serinu. Chemické vlastnosti jsou extrémně stabilní, s obzvláště vysokým obsahem disulfidových vazeb. Za normálních podmínek je nerozpustný ve vodě, solných roztocích, zředěných kyselinách a zředěných alkalických roztocích, ale může se rozpouštět v roztocích anorganických sulfidů. Kožedělný průmysl využívá anorganické sulfidy k odstranění kůže využitím této vlastnosti. Vlna a hedvábí, složené převážně z keratinu, jsou extrémně důležité textilní materiály. Hedvábný fibroin je keratin, který tvoří 70-75 % hedvábí a je nerozpustnou částí hedvábí. Jeho vnější vrstva je potažena sericinem (typ globulinu), který tvoří asi 22-24 %. Není vláknitý a lze jej rozpustit v horké vodě. V hedvábném průmyslu musí být přírodní hedvábí (běžně známé jako surové hedvábí) vařeno ve vodě, aby se rozpustil a odstranil sericinový protein, aby bylo možné přírodní hedvábí zpracovat na jasná a velmi měkká hedvábná vlákna pro tkaní.
1. Mechanická metoda
Mechanická extrakce keratinu zahrnuje hlavně zahřívání a tlak, aby se rozbily a hydrolyzovaly disulfidové vazby mezi molekulami keratinu ve vlasových vláknech a dokonce i uvnitř nich, čímž se keratin ve vlasech přemění na rozpustný keratin. Mechanické metody lze rozdělit na metodu vysokotlaké hydrolýzy a metodu vysokotlaké expanze, metodu extruze a metodu extruze. Během procesu hydrolýzy lze do reakční nádoby přidat kyselinu a zásadu, aby se vytvořila metoda vysokoteplotní tlakové hydrolýzy zředěné kyseliny a metoda hydrolýzy vysokoteplotní tlakové zředěné zásady. Mezi nimi je expanzní metoda lepší, protože její teplota hydrolýzy je relativně nízká, doba je relativně krátká a produkt je sypký a snadno se prášek.
2. Chemická metoda
Podle různých použitých surovin a činidel lze chemické metody obecně rozdělit na acidobazickou úpravu, redukci, oxidaci atd. Při rozpouštění keratinu chemickými metodami se často přidává určité množství denaturačních činidel, povrchově aktivních látek atd. narušují mezimolekulární síly, vodíkové vazby atd., aby se zvýšila rozpustnost molekul keratinu.
Základním procesem acidobazické úpravy je nejprve nabobtnat vlasy kyselinou nebo zásadou a následně je při určité teplotě hydrolyzovat za získání rozpustného keratinu. Pro zlepšení účinnosti rozpouštění je obvykle nutné jej používat ve spojení s redukčním činidlem. Během tohoto procesu může koncentrace kyselosti a zásaditosti, stejně jako teplota reakce, ovlivnit molekulovou hmotnost a výtěžnost keratinu. Během procesu acidobazického rozpouštění nevyhnutelně dochází k hydrolýze peptidových vazeb a rozkladu disulfidových vazeb v makromolekulách proteinů. Proto je u této metody nutné vyřešit rozpor mezi výtěžkem a molekulovou hmotností keratinu. Obecně lze keratin s větší molekulovou hmotností získat za kratší dobu rozpouštění, ale výtěžek keratinu je nižší; Prodloužené rozpouštění však může snadno způsobit přerušení peptidových vazeb v molekulách keratinu, což má za následek produkty s nižší molekulovou hmotností; Čím vyšší je výtěžek rozpustného keratinu, tím menší je jeho molekulová hmotnost.
2.2 Redukční metoda využívá redukční činidlo k redukci disulfidových vazeb v molekulách keratinu na thiolové skupiny, což vede k rozpustnému keratinu. Používanými redukčními činidly jsou obecně thiolové sloučeniny, jako je merkaptoacetát sodný, 2-merkaptoethanol, kyselina merkaptooctová a dithiothreitol. Keratin obsahující velké množství thiolových skupin získaný redukcí musí být chráněn vhodnými činidly kvůli vysoce reaktivní povaze thiolových skupin, které se snadno oxidují, aby se získal stabilní roztok keratinu; Typicky se k ochraně thiolových skupin používají povrchově aktivní látky, jako je dodecylsulfonát sodný [22] nebo rhamnolipidy. Tyto látky mohou také snižovat povrchové napětí molekul keratinu a zvyšovat rozpustnost keratinu [23]. Kromě toho mohou být sulfidy kovů také použity jako redukční činidla, jako je sulfid sodný, který může redukovat disulfidové vazby a rozpouštět keratin; Guanidin nebo guanidin hydrochlorid lze také použít k úplnému natažení peptidového řetězce, úplnému odhalení funkčních skupin a poté redukci a extrakci denaturačním činidlem. Použití kombinace redukčních činidel: siřičitanové/karboxamidové sloučeniny/organické sloučeniny sodné soli smíchané se surovinami, použití postupné redukce k otevření disulfidových vazeb a poté ochrana keratinu povrchově aktivními látkami může zabránit oxidaci keratinu. Distribuce molekulové hmotnosti hlavních produktů je mezi 40-80 kD. Činidla použitá v redukční metodě jsou relativně mírná, s menším poškozením peptidového řetězce, což má za následek vyšší molekulovou hmotnost a výtěžek keratinových produktů; Obvykle se upřednostňuje metoda chemické extrakce.
3 Oxidační metoda
Základním principem je použití oxidantů k oxidaci disulfidových vazeb v keratinu na skupiny kyseliny sulfonové, čímž vzniká rozpustný keratin.
Oxidačními činidly používanými v oxidační metodě jsou obecně peroxidy, jako je kyselina mravenčí, kyselina peroctová a peroxid vodíku. Sulfonace Na2S03 a oxidace hydroxidem měďnatoamonným přeměňují cystinovou skupinu na S-thiocystein a centrifugujte gel jako keratin pomocí filtračního systému s mírnou gravitací. Oddělte gel jako roztok vysoce S-sulfonovaného keratinu, přidejte chelatační činidlo a poté použijte metodu izoelektrického bodu k vysrážení a separaci intermediárního vláknitého proteinu a S-sulfonovaného keratinu s vysokým obsahem síry. Během oxidačního procesu však nevyhnutelně dojde k fenoménu oxidačního lomu peptidového řetězce, takže průměrná molekulová hmotnost keratinu získaná oxidační metodou není vysoká.
4 Biologický zákon
Hlavní metodou je využití degradace keratinu keratinázou k štěpení nerozpustného keratinu na rozpustný keratin. Díky specifické degradační funkci přírodního keratinu keratinázou může výrazně zlepšit rozpustnost keratinu. Tato metoda však obecně trvá dlouho a produkty jsou většinou peptidy s nižší molekulovou hmotností.
Yolanda
Mobil: +86 -29-86107037-8012
E-mail:sales9@konochemical.com
Tel/Wechat: 18729555803