山羊毛提取L—胱氨酸水解条件的研究
山羊毛提取L—胱氨酸工艺及其反应条件的研究
工 艺废 水 综 合 利 用 研 究 ， 以提 高 经 济 效 益 和 减 少 环 境 污 染 ； ） 发 新 的 原 料 路 线 ， ３开 以扩 大 胱 氨 酸 生 产
能 力 。其 中 寻 求 开 发 新 的 原 料 路 线 及 其 生 产 工 艺 是 胱 氨 酸生 产 技 术 进 步 的 重 要 课 题 ］ ２ 。 我 国 是 主 要 羊 毛产 地 ， 羊 毛 、 绵 山羊 绒 可 纺 性 能 好 利 用 率 极 高 ， 山羊 毛 可 纺性 能 差 （ 断 裂 、 而 易 摩
摘 要 ： 通 过 研 究 获 得 了 山 羊 毛 酸 水 解 、 水 中 和 、 性 炭 脱 色 的 适 宜 工 艺 条 件 。 工 艺 胱 氨 酸 收 率 在 来 回 收 氨 活 该 母 液 情 况 下 达 ４ ６ 以 上 ， 品 质 量 达 ＨＧ ０ ０９ ． 产 ２ ３ — １优 质 品 标 准 。
关 键 词 ；Ｌ一 氨 酸 ； 山 羊 毛 ； 提 取 工 艺 ； 反 应 条 件 胱 中 图 分 类 号 ：Ｔ ３ ． Ｑ９ ６ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ
１ 前 言
胱 氨 酸 是 一 种 应 用 价 值 极 高且 唯 一 具 有 活性 巯 基 的 氨 基 酸 ， 由于 其 独 特 的 生 理 功 能 和 化 学 特 性 ， 在 医药 、 品 、 食 日用 化 学 品 、 化 及 营 养 等 方 面 应 用 广 泛 且 市场 需 求 量 大 。 目前 ， 际市 场 氨 基 酸 类 产 生 国 品 （ 括 氨 基 酸 及 其 衍 生 物 ） 交 易 量 ５ ０ｋ 左 右 ， 易 金 额 约 ３ 包 年 ０ ｔ 交 Ｏ亿 美 元 ， 需 求 逐 年 增 长 率 为 ５ 且
准 。
收 稿 日期 ： ０ ２ ０ ０ ； 订 日期 ： ０ ２ ０ ～ １ ２ ０ １ ４ 修 ２０ — ３ ８ 作 者 简 介 ： 国 军 （９ ６ ） 男 ， 授 。 王 １５ ， 教
化学专业论文 从毛发中提取胱氨酸的研究
Study on Extraction of Cystine from Hair 从毛发中提取胱氨酸的研究 作者姓名学科门类专业名称 化 学 理 学摘要在同样的实验条件条件下，分别从羊毛、鸡毛、狗毛、人发等不同的毛发中提取胱氨酸。
实验结果表明：从人发中提取胱氨酸产率最高。
从毛发水解提取胱氨酸的原理出发，探讨了盐酸浓度及用量、不同水解温度、不同pH值、不同中和所用的碱对胱氨酸产率的影响，实验结果表明：采用36%的盐酸作为水解剂，水解温度保持在105℃～109℃，醋酸钠作为pH调节剂，控制pH＝4.5～5，此时胱氨酸的最高产率可达到6.4%。
关键词：胱氨酸；毛发水解；水解条件；产率AbstractIn the same experimental condition, extracting cystine from different hairs (the feather of wool, chicken, hair and dog)was studied. The experimental results indicate that the production of extracting cystine from hair is the highest.Key words:Cystine; Hydrolyzing hairs; Hydrochloric condition; Recover目录摘要 (I)前言.......................................................................................................................................... - 1 - 1 文献综述................................................................................................................................ - 2 - 1.1胱氨酸的提取方法.. (2)1.2氨基酸的性质 (2)1.3氨基酸分离提纯采用的方法 (2)1.3.1 特殊沉淀法............................................................................................................... - 2 -1.3.2 离子交换法............................................................................................................... - 2 -1.3.3 萃取法....................................................................................................................... - 3 -1.3.4 毛细电渗析............................................................................................................... - 3 - 1.4胱氨酸的性质. (3)1.5从毛发中提取胱氨酸的工艺 (3)1.5.1 不同种类的毛发....................................................................................................... - 3 -1.5.2 反应终点的确定....................................................................................................... - 4 -1.5.3 活性炭脱色的机理................................................................................................... - 4 -1.5.4 脱色酸碱度............................................................................................................... - 4 -1.5.5 活性炭用量............................................................................................................... - 4 - 1.6胱氨酸的应用. (5)1.7课题研究的意义 (5)1.8研究问题的提出及方案设计 (6)2 实验部分................................................................................................................................ - 7 - 2.1试剂与仪器.. (7)2.1.1 原料及试剂............................................................................................................... - 7 -2.1.2 仪器设备................................................................................................................... - 7 - 2.2反应原理 (8)2.3水解工艺过程 (8)2.4实验方法 (8)2.4.1 原料预处理............................................................................................................... - 8 -2.4.2 水解........................................................................................................................... - 8 -2.4.3 中和........................................................................................................................... - 8 -2.4.4 过滤、脱色............................................................................................................... - 8 -2.4.5 结晶与提纯............................................................................................................... - 9 - 2.5产物分析测试. (9)2.5.1 IR的测定................................................................................................................... - 9 -2.5.2 比旋光度的测定....................................................................................................... - 9 -2.5.3 折光率的测定........................................................................................................... - 9 -3 结果与讨论.......................................................................................................................... - 10 - 3.1红外测定结果分析 (10)3.2旋光度的测定结果 (10)3.3折光率的测定结果 (11)3.4从不同毛发中提取胱氨酸结果分析 (11)3.5各种因素对从人发中提取胱氨酸产率的影响 (12)3.5.1 盐酸浓度对胱氨酸产率的影响............................................................................. - 12 -3.5.2 水解温度对胱氨酸产率的影响............................................................................. - 12 -3.5.3 盐酸的不同用量对胱氨酸产率的影响................................................................. - 12 -3.5.4 pH值对产率的影响................................................................................................ - 13 -3.5.5 中和时用的碱对产率的影响................................................................................. - 13 - 结论.......................................................................................................................................... - 15 - 致谢............................................................................................................. 错误！未定义书签。
羊毛中提取胱氨酸
ｌｐ ｄ ｅ ｏ ｄ ｔ ｔ ｓ ｎ ｈ ｕ ｔ ｉ ａ ｔ ｉｉ ． ｉ ｉ ｉ ｐ ｒ ｘｉ ｅ ｓ ａ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍａ ｏ ｄ ｒ ｈｒｔ ｓ Ｃｌ ｎ 自从 Ｈｕ ｈ ｆＩ 从亮 脑内分 离出 亮脑啡肽 以来 ，对 针灸 ｇ ｅ， ｌ 首先 Ｒ ｈｅ ｕｍ ａ ｏｌ ９８ ２： ９． ｔ ，ｌ ３， ２５ 镇痛 机 制 的研 究起 了 巨大 的 推动 作 用 。成柏 华 ｆ ８ ’在家 兔 实验 ４ 】 ｄ Ｒ， ｋ ｏ Ｇ， ｉｈ ｏ ，ｔ １ Ｌｐｄ ｐ ｒ ｘｄ ｔ ｎ ａ ｏ 中观 察 到针 刺对 中枢 和外 周 亮脑啡 肽 有同步 影 响 ，针刺后 ，组 【 Ｗａ ｅＣ Ｊｃ ｓｎ Ｐ Ｈ ｇ ｔｎ Ｊｅ ａ． ｉｉ ｅ ｏ ｉａｉ ａ ｄ ｍａ ｏ ￣ａ ｙ ｅ ｉ ｈ ｙ ｏ ｉ ｌ ｆ ｉ ｎ ｌ ｓ ｆ ｎ ｌｎ ｈ ｄ ｎ ｔ ｅ ｓ ｎ ｖ ａ ｕ ｄ ａ ｄ ｐ ａ ｍａ ｏ ｌ 织中亮脑啡肽（Ｅ 增高，肾上腺髓质内 Ｌ Ｋ下降而血浆中升 Ｌ Ｋ） Ｅ ｐ ｔ ｎ ｓ ｗｉｈ ｒ ｅ ｍａ ｏ ｄ ａ ｔ ｒ ｉ． ｈ ｍ ｔ １ ８ ， ６ ａ ｅ ｔ ｔ ｈ ｕ ｔ ｉ ｒ ｈ ｉ ｓ Ｃ ｉ Ａｃａ， ９ ７ １ ４： ｉ ｔ 高。ＲＡ患者针灸治疗后 Ｌ Ｋ含量明显升高 ，Ｐ＜０ ０ ，证 Ｅ ．ｌ ２ ４５． 实针 灸治疗对 Ｒ Ａ患者有 消炎镇 痛作用 ， 但副 作用 比非 甾类抗炎 ５ Ｐ ｓｕｅ Ｃ ｋ ｏ ｓ ｉ Ｓ ｆ ｔ Ｇ， ａ Ｓ ｐ ｒｘ ｄ ｓ ａ ｅ ５ ｒ ａ Ｓ ｔ１ ｄ ｍｕ 药低。本研究发现针灸治疗后 Ｅ Ｒ与 Ｒ Ｓ Ｆ滴度下降明显，有待 ［］ ａｑ ｉ ，ａ ｕ ｓｄ ，ａ ａｉ ｅ ．ｕ ｅｏ ｉｅ ｉ ｔｓ ｎｏ ｙ ｉ ｐ ｌｍ ｏ ｐ ｏ ｕ ｌ ｒ ｌｕ ｏ ｙ ｅ ｎ ｙ ｏ ｉ ｐ ｎ ｙ ｆｓ ｒ ｈ ｎ ｃｅ ｅ ｃ ｃ ｔ ｓ ａ ｋ ｌ ｓ ａ ｎｇ ｓ ｏ ｄｆ ． ｉ ｉ 进一步了解针灸治疗对免疫调节的关系。
山羊毛提取L—胱氨酸工艺研究
亦 可提 高山羊 毛 的经济价 值 ，对综 合利用 山羊毛 资 源优 势 ，实现 资源优 势 向商 品优势 和经 济优 势 的转 化 ，促 进 氨基 酸生产 技术 进步具 有 重要意 义 。
２ 山羊毛提取 Ｌ 胱氨酸工艺研究进展 一
毛 富含胱氨 酸达 ９ 一ｌ％ ，并 含有 精 氨 酸 、丝 氨 ％ ｌ 酸 、亮 氨酸 、酪 氨酸等 多种 氨基 酸 ，因此 开发 山羊 毛 原料 路线制 取胱 氨酸及 母 液综 合利用 提取 其 他氨 基酸 工 艺技术 ，不 仅 可 解 决农 牧 民卖 毛 难 的 问 题 ，
产 品 （ 括 氨 基 酸 及 其 衍 生 物 ） 年 交 易 量 约 ５ 包 ０ 万 ｔａ ／ ，交易 金额约 ３ 亿 美元 ，且 需求 逐 年 增长 率 ０ 为 ５ 一８ ％ ％。 特 别 是 由 于 胱 氨 酸 货 源 缺 口较 大 ， 致 使价 格高 达 ｌ 万元／。我 国是 世界上 Ｌ 】 ｔ 一胱氨 酸
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化
工
进
展
Ｃ Ｅ Ｃ ＬＩＤ Ｓ Ｒ Ｎ Ｎ ＩＥ ＲＮ Ｒ￣． Ｓ Ｈ ＭＩＡ Ｕ Ｔ Ｙ Ａ Ｄ Ｅ ＧＮ Ｅ ＩＧＰ Ｉ ｑ Ｓ Ｎ Ｅ
２Ｏ Ｏ２年第 ２ 卷第 ２ ｌ 期
山羊 毛提 取 Ｌ一胱 氨 酸 工 艺研 究
王 国军 熊洁 羽 赵 德建 黄红 缨 李 锋
１ 胱氨 酸的市场 和生产现状
胱氨 酸是一 种应 用价 值极 高且惟 一 具有活 性巯 基 的氨基酸 ，由于 其 独特 的生 理 功 能 和化 学 特 性 ，
原料 采用 酸水解 提取 法 生产胱 等特点 ，但 因工 艺技 术 问题 收率 较低 ，且原 料来 源短 缺或 价格 较 高 ，致使 生产 成本 较高 限制 了生产 的发 展。 近年来 对 胱氨 酸研 究
羊毛角蛋白的溶解机制研究
羊毛角蛋白的溶解机制研究作者：萨如拉春花刘鑫岩谭颖慧尹利国宫川剛棚桥光彦来源：《赤峰学院学报·自然科学版》2019年第09期摘要：以羊毛为原料，采用熔融尿素法溶解羊毛分析其溶解机制.分别使用谷氨酸、胱氨酸、精氨酸、丝氨酸、亮氨酸、甘氨酸、甘氨酰甘氨酸、甘氨酰亮氨酸、甘氨酰甘氨酰甘氨酸等标准化合物替代羊毛角蛋白中主要的氨基酸、肽键及化学键，与150℃熔融尿素反应20min，经乙酸乙酯分液3次，有机层脱水浓缩，丙酮溶解，GC-MS分析，检测其反应产物及化学键的变化.结果表明：在使用不同标准化合物与熔融尿素反应中发现，仅胱氨酸、亮氨酸和甘氨酰-L-亮氨酸与尿素发生化学反应，部分二硫键及肽键发生断裂，其余标准化合物与尿素未发生化学反應.综上可知，在溶解条件为150℃ 20min时，尿素仅切断羊毛角蛋白中少量二硫键或肽键，使得羊毛角蛋白仍保持较高的分子量.关键词：熔融尿素法;羊毛;溶解机制;角蛋白中图分类号：TS102.311; 文献标识码：A; 文章编号：1673-260X（2019）09-0030-03羊毛作为一种天然蛋白质资源，在国际上被认为是一种具有潜在价值的蛋白质，其蛋白含量高达99%[1].羊毛产业的废弃物、旧衣料品等每年大量产生[2]，仅其中一部分被重复利用，大部分废弃物被焚烧处理或填埋处理，这不仅污染了环境，更主要的是浪费了大量的蛋白质资源[3].因此，为了减轻环境负担，发展可持续性开发利用，研究羊毛角蛋白的提取方法和应用价值是目前亟待解决的问题.羊毛角蛋白的提取溶解是其再利用的至关重要的步骤，它对羊毛角蛋白的性能及其应用具有显著的影响[4].然而，大分子羊毛角蛋白内的二硫键使肽链内部和肽链之间发生交联，形成立体网状结构，使之难以溶解[5]，这给羊毛角蛋白的提取造成极大地困难.目前羊毛角蛋白的提取方法主要有酸碱法[6]、还原法[7]、酶法[8]、离子液体法[9]等，这些方法不仅需要大量的化学试剂造成环境污染，而且成本高、周期长、效率低.因此，开发新型的羊毛角蛋白提取技术是行之有效的方法之一，为实现高效、经济、环保的目标奠定基础[10].棚桥光彦等开发了新型的羊毛角蛋白的提取方法-熔融尿素溶解法[11].本方法只使用尿素和乙醇，而尿素的熔融温度低，安全可靠，成本低，适合于大量生产，且尿素与乙醇可以回收循环利用.另外需要的时间短，尿素和羊毛角蛋白的分离过程简便，分离的蛋白质可以直接当作有机肥料或饲料等产品.经过实验已经确认羊毛在熔融尿素中可完全溶解，但具体的溶解机制尚不明确.因此，本文使用标准化合物替代角蛋白中的主要氨基酸、肽键及化学键与熔融尿素进行化学反应，使用GC-MS分析反应产物及二硫键及肽键的断裂状况，旨在探究熔融尿素法提取羊毛角蛋白的溶解机制.1 实验材料和方法1.1 材料、试剂及仪器设备材料：羊毛日本毛绒株式会社.试剂：尿素、乙酸乙酯、氯化钠、硫酸钠、丙酮，化学试剂均为分析纯.标准化合物：谷氨酸、胱氨酸、精氨酸、丝氨酸、亮氨酸、甘氨酸、甘氨酰甘氨酸、甘氨酰亮氨酸和甘氨酰甘氨酰甘氨酸.仪器设备：高温油浴锅、日本岛津气相色谱质谱联用仪（GC-MS）-QP5050A.1.2 实验方法1.2.1 标准化合物的选择为了分析熔融尿素溶解羊毛的反应机理，分别选用谷氨酸、胱氨酸、精氨酸、丝氨酸、亮氨酸、甘氨酸、甘氨酰甘氨酸、甘氨酰亮氨酸、甘氨酰甘氨酰甘氨酸等标准化合物来替代羊毛角蛋白中的主要氨基酸、肽键及化学键与尿素进行化学反应.1.2.2 尿素与标准化合物的化学反应于干燥试管中加入2g尿素，在150℃油浴锅中加热至尿素熔融，再加入0.2g标准化合物，150℃反应20min，取出试管加入8mL的蒸馏水，冷却至室温，加入乙酸乙酯10mL，进行3次分液.有机层由20mL的食盐水脱水一次，再使用硫酸钠脱水，过滤除去硫酸钠，浓缩，加入丙酮（c=g/L）溶解，进行GC-MS分析.GC-MS分析条件如下：进样温度230℃，气化室温度300℃，初始温度为100℃，保持5min，以10℃/min速率上升至300℃，保持5min，分析时间为30min[12].测定仪器为GCMS-QP5050A;电离模式：EI（电子电离）;电压：70eV;毛细管柱：DB-5MS（J&W Scientific）、0.25mm（I.D.）×30m（L）×0.5μm;载气：He;测定方法：扫描.2 结果与分析2.1 尿素与胱氨酸反应尿素与胱氨酸反应产物的有机层GC-MS色谱分析结果及峰对应化合物的结构如图1.胱氨酸与尿素反应后保留时间11min到15min之间出现了3种与环化尿素结合的胱氨酸化合物.3种化合物的区别在于是否含有二硫键，11min时出现的化合物的二硫键已经断裂，15min时出现的化合物仍然含有二硫键.本实验中尿素与胱氨酸反应产物的有机层回收量比较少，不能确定上述产生3中化合物的反应途径为主要的反应途径，但可以得到尿素切断二硫键的结果.2.2 尿素与亮氨酸反应尿素与亮氨酸反应产物的有机层GC-MS色谱分析结果及峰对应化合物的结构如图2.亮氨酸与尿素的反应也与胱氨酸反应一样，在保留时间15min的时候出现与环化尿素结合的亮氨酸化合物的峰.2.3 尿素与甘氨酰-L-亮氨酸反应甘氨酰-L-亮氨酸与尿素反应产物的有机层GC-MS色谱分析结果及峰对应化合物的结构如图3.在保留时间15min时候出现了与环化尿素结合的亮氨酸化合物峰，本实验也与胱氨酸反应同样，甘氨酰-L-亮氨酸与尿素反应产物有机层的回收量比较少，有可能尿素与甘氨酰-L-亮氨酸反应积极性不是很大，但与环化尿素结合的不是二肽而是氨基酸，可以得出尿素切断肽键的结果.2.4 尿素与其他氨基酸及肽的反应尿素与谷氨酸、精氨酸、丝氨酸、甘氨酸、甘氨酰甘氨酸、甘氨酰甘氨酰甘氨酸的反应产物的有机层中未发现尿素的反应产物.尿素与谷氨酸、精氨酸、丝氨酸、甘氨酸有可能不产生化学反应，不切断甘氨酰甘氨酸、甘氨酰甘氨酰甘氨酸的肽键.3 结论与讨论本文研究了羊毛在熔融尿素中的溶解机制.在使用标准化合物与熔融尿素的反应中，仅亮氨酸、胱氨酸、甘氨酰-L-亮氨酸与尿素发生化学反应，部分二硫键及肽键发生断裂，其余标准化合物谷氨酸、精氨酸、丝氨酸、甘氨酸、甘氨酰甘氨酸、甘氨酰甘氨酰甘氨酸与尿素未发生化学反应.可知，在溶解条件为150℃ 20min时，尿素仅切断羊毛角蛋白中少量二硫键或肽键，使得羊毛角蛋白仍保持较高的分子量.这与Murate[14]等的十二烷基苯磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）测定溶解羊毛角蛋白分子量的实验结果一致.为了更详细了解羊毛在熔融尿素中的溶解机制，分析20种氨基酸与尿素的反应是下一步需要研究的课题.随着纤维产业的废弃物、破旧的衣料等蛋白纤维日益增加，如何利用废物纤维蛋白质已成为一个重要的课题，熔融尿素法可以从废弃的蛋白质纤维中大量提取蛋白质，为纤维蛋白的有效利用（比如加工成蛋白质饲料或有机氮肥料等产品）提供了参考.——————————参考文献：〔1〕Wang J B， Liu J Y， Wang J， et al. The Efficient Wool Keratin Dssolution Based on New Reductant [J].Advanced Materials Research， 2012， 441： 656-660.〔2〕房启海，朱平，董朝红等.熔融尿素法提取羊毛角蛋白工艺研究[J].青岛大学学报，2016，31（2）：71-75.〔3〕Zhao W， Yang R J， Zhang Y Q， et al. Sustainable and Practical Utilization of Feather Keratin by an Innovative Physicochemical Pretreatment： High Density Steam Flash-Explosion[J].Green Chemistry ，2012，14（12）：3352-3360.〔4〕贾济如，姚金波.废弃羊毛角蛋白循环利用研究的最新进展[J].毛纺科技，2015，43（1）：45-49.〔5〕李鵬飞，洪颖，陈双春，等.角蛋白的提取及其生物医学应用[J].高分子通报，2013（6）：7-11.〔6〕Toran-Diaz I， Jain V K， Allais J J， et al. Effect of Acid or Enzymatic Hydrolysis on Ethanol Production by Zymomonas Mobilis Growing on Jerusalem Artichoke Juice [J]. Biotechnology Letters， 1985，7（7）：527-530.〔7〕徐恒星，史吉华，周奥佳，等.羊毛角蛋白的提取及其成膜性[J].纺织学报，2010，33（6）：41-47.〔8〕Eslahi N， Dadashian F， Nejad N H. Optimization of Enzymatic Hydrolysis of Wool Fiber for Nanoparticles Production Using Response Surface Methodology [J]. Advanced Powder Technology， 2013， 24（24）：416-426.〔9〕Li R， Wang D. Preparation of Regenerated Wool Keratin Films from Wool Keratin-Ionic Liquid Solution [J]. Journal of Applied Polymer Science， 2013， 127（4）：2648-2653.〔10〕王丽静，史吉华，周奥佳，等.新型羊毛角蛋白提取技术探究[J].毛纺科技，2013，41（5）：1-6.〔11〕Tanahashi M， Murate H. Method of Classifying Proteins， Method of Dissolving Proteins， Method of Fractionating and Collecting Nonanimal Fiber and Proteins Originating in Animal Fiber： WOPatent，119596 A1[P]，2009.〔12〕萨如拉，陈建兴，春花等.高压水蒸气蒸馏法提取和厚朴树枝有效精油成分[J].河南农业科学，2017，46（5）：152-156.〔13〕山内清.ケラチンの化学と利用-現在の課題[J].高分子，2001，50（4）：241-243.〔14〕Murate H， Shigematsu M， Abe K， et al. Molten urea as a novel dissolving solvent for wool and other animal proteins[J].Fiber，2010，66（6）：156-159.。
山羊毛提取L—胱氨酸杂质源及其除杂工艺
（ 州技 术 师范 学 院应 用 化学 系 ， 苏常 州 ２ ３０ ） 常 江 １０ １
摘要 ： 山羊 毛 提 取 Ｌ胱 氨 酸 过 程 中伴 有 上 百 种 有 机 类 、 机 类 杂 质 的 形 成 ， 析 杂 质 的 形 成 过 程 及 其 对 胱 氨 酸 收 率 和 产 广 无 分
体表 之 上 的 毛发 部 分 ， 含胱 氨 酸等 多 种氨 基 酸 （ 富 前
体） 。就提 取 胱 氨 酸而 言 ， 羊 毛所 含 杂质 主要 由两 山 部 分组 成 ， 是 羊 体 剥 落 下 的 皮 屑 、 下 脂 肪 、 乳 一 皮 毛 头 和 毛根 等非 角 蛋 白质 ， 二是 山 羊毛 中混入 的砂 石 、 草 木 屑等 机 械 杂质 。
胺 类 等杂 质 。 （ ） 毛 中夹 带 的 草 木 屑 等 纤 维 素 在 酸 水 解 条 ２料 件 下生 成 葡 萄糖 、 糖 或低 聚糖 。 木 （ ） 毛混 入 的砂 石 等 杂 质 在 酸 水 解 过 程 产 生 ３料
Ｍｇ Ｃ ’ ｕ 、 ｅ 、Ｆ ¨ 、Ｐ “ 、Ａ３ 、 ａ 、Ｃ ２ Ｆ “ ｅ ｂ ｌ 、ＳＯ 、 ｉ３
（ ） 毛 中所 含 的 毛根 、 乳 头及 皮 屑 等 在 酸 水 １料 毛 解 过程 ， 经分 解形 成 分 子结 构 较 大 的油 脂 和磷 脂 ， 油
是 一 条极 具 价 值 的工 艺路 线 。 由于 山羊 毛胱 氨 酸 （ 体 ） 量 为 ９ 一１ ％ ， 羊 毛 所 含 杂 质 以 及 水 前 含 ％ １ 山
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５２ ・
氨基 酸 和 生 物 资 源 Ａｍ ｎ ｃ ｓ＆ Ｂ ｏ ｃＲ ｓ ｒｅ ０ ２ ２ （ ） ５ ｉ Ａｉ ｏ ｄ ｉ ｉ ｅｏ ｃｓ２ ０ ． ４ ３ ：２—５ ｔ ｕ ４
从山羊中提取L—胱氨酸时活性炭脱色条件的研究
基 酸 ， 胱 氨 酸 外 ， 他 十 多 种 氨 基 酸 均 为 需 分 离 去 除 其 除 的杂 酸 ， 其 是 酪 氨 酸 等 部 分 氨 基 酸 的 等 电 点 与 尤
胱 氨 酸 较 为接 近 ， 在 中 和 时 与 胱 氨 酸 一 并 析 出 ， 可 再 经 活性 炭 吸 附 去 除 。 ｃ 山 羊 毛 纤 维 中含 有 的 氨 基 酸 以外 的有 机 成 含有 多种 氨 基 酸共 存 的 水 解 液 ， 氨 水 中 和 至胱 氨 酸 的 等 电点 ， 淀 分 离 得 胱 氨 用 沉
酸粗 品 ， 经酸溶 、 性炭脱 色 、 和 、 滤 、 燥 ， 再 活 中 过 干 制
得 精 品 Ｌ一胱 氨 酸 ， 提 取 工 艺 如 下 ： 其
态 平 衡 。吸 附 平 衡 常 数 为 ：
Ｋ — Ｃｌ Ｃ２ ／
粗 品 （Ｉ）— 粗 品 ｃ Ｉ — ） Ｉ
一脱 液
‘
二 脱 液
中 、 和萼 干 燥
～ 氨 成 一… …“ 胱 酸 品
２ 大 分 子 有 机 质 及 色 素 的 形 成 山 羊 毛 在 酸 催 化 的 水 解 过 程 中 产 生 的 大 分 子 杂
式中 ，
［ 稿 日期 ］ ０ ２ ０ — １ 修 回 日期 ：０ ２ ０ ～ ０ 收 ２０ — ３ ８ ２０ — ７ ８ ［ 金 项 目 ］ 苏 省 教 育 厅 科 研 专 项 基 金 资 助 ， 号 基 江 编
ＫＪ ８ ０ ７。 Ｄ１ ０ ０
质 ， 其 结 构 特 点 可 划 分 为 以下 几类 ： 按
种 氨 基 酸 的 水 解 液 呈 现 黑 褐 色 ， 经 脱 色 除 杂 处 理 需
条 件 下 生 成 葡 萄糖 、 糖 或 低 聚 糖 ， 木 糖类 分 子 具 有 较 多强亲水性 羟基 ， 胱 氨酸的生成有破坏 作用 。 对
【精品】专业论文文献 -从毛发中提取胱氨酸的工艺研究
从毛发中提取胱氨酸的工艺研究从毛发中提取胱氨酸的工艺研究摘要：本文研究的是从毛发中提取胱氨酸，即以头发为原料，盐酸为水解液，水解提取胱氨酸。
分别研究了提取温度、pH值、时间等条件对胱氨酸收率的影响。
结果表明，影响毛发中提取胱氨酸含量的主要因素为提取温度，其次为提取时间、pH值和加碱速度等。
实验表明最佳的提取工艺条件为提取温度为115℃，pH值为4.8，提取时间为8个小时，加碱速度为4mL/min。
在这个工艺条件下的产量为6.19g。
关键词：毛发胱氨酸提取水解条件产率一、简介胱氨酸，即L-胱氨酸，1810年由Wollaston从膀胱结石中发现，1832年，Berzelius将其命名为胱氨酸，学名为双-β-硫代-α-氨基丙酸，分子式为C6H12N2O4S2，分子量为240.3，呈白色六角形板状结晶或者白色结晶粉末，熔点258-261℃，溶于稀酸和碱溶液，极难溶于水，不溶于乙醇。
胱氨酸的常用生产方法主要有发酵法、合成法和水解法。
而胱氨酸在毛发中约有14%的含量，因此，我国主要利用毛发天然蛋白资源为原料，采用酸水解法生产制备胱氨酸。
其优点：水解彻底，水解终产物为L-氨基酸，无旋光异构体产生。
而从蛋白质水解液中分离个别氨基酸，通常可用柱层析、薄纸层析，以及电泳等方法。
多采用等电点沉淀法.二、反应原理毛发是一种角蛋白，强酸可破坏其内部结构，将其水解。
本实验中将毛发用适当浓度的盐酸进行水解，控制水解时间，反应温度等其它反应条件，用碱调节溶液的pH至胱氨酸的等电点，此时，由于静电引力的作用，彼此聚集，溶解度最小，沉淀最容易析出。
1.试剂与仪器1.1试剂毛发，30%的工业盐酸，3%盐酸，30%氢氧化钠溶液，10%氢氧化钠溶液，氨水，活性炭，蒸馏水。
分别产自洛阳市化学试剂厂，上海振欣试剂厂，北京化工厂，安徽安特生物化学有限公司和实验室制备。
1.2仪器采用pHS-3C型精密酸度计，产自上海大普仪器有限公司；FA1104型电子天平，产自上海良平仪器有限公司；智能恒温电热套，产自郑州长城科工贸易有限公司；DZF-6050型真空干燥箱，产自上海博迅实业有限公司医疗设备厂；循环水式多用真空泵，产自昆山市超声仪器有限公司；各种玻璃仪器，产自宁波市化学有限公司。
从头发中提取胱氨酸的研究
107～109
180
107～109
150
103～105
180
107～109
120
107～109
90
由表 1可知 ,盐酸浓度小于 20% ,水解速度慢 ; 反之 ,水解速度快 。温度在 105 ～110℃比较适宜 ,
低于 105℃水解速度很慢 ,反应时间长 ,水解不完 全 ,影响产率 ;高于 110℃时 ,大量 HCl从溶液中逸 出 ,影响反应进行 。因此最佳条件为 :浓盐酸为水解 剂 ,温度为 107～109℃,水解液保持微沸 。 4. 2 pH值的影响
2 实验
2. 1 头发的预处理 将头发用热水洗 3 ～4 次 , 直至洗净 (不必脱
脂 ) ,然后晒干 。 2. 2 水解
用工业纯的浓盐酸 150mL ,倒入三颈烧瓶中 ,将 装有盐酸的三颈烧瓶放在油浴上加热至 60℃, 把 50g洗净晒干的头发慢慢加入酸中 ,不断搅拌 ,装上 回流冷凝管 ,保持反应液微沸 (温度为 105～110℃) 。 水解 1h后 ,检验水解度 ,若水解完全 ,取掉回流冷凝 管 ,适当提高温度 (低于 258℃) ,将溶液中多余的盐 酸除去 。趁热过滤 ,除去腐黑质及其他杂质 。 2. 3 中和
3 分析测试 〔3～4 〕
3. 1 水解度的检验 在溶液中加入 3 ～4mL 15% NaOH 水溶液 ,微
热 ,滴入稀 CuSO4 水溶液 ,若溶液保持蓝色 ,说明水 解完全 ,若呈紫色或红橙色 ,则水解尚未完全 。
因为蛋白质分子含有肽键 ,在强碱性的环境下 , 铜离子与肽键相配位而形成一种含铜的环状复合 物 ,其结构可能为 :
将静置后的液体过滤 ,滤渣即为胱氨酸粗品 。 将粗制的胱氨酸溶于 10%盐酸溶液 。加入活性炭 (质量为滤液的 4% )煮沸 ,搅拌脱色 。
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酸 含量 极低 ，０—１４Ｃ范 围内 （ ９ １￣ 在水 解 实验 条件 下 ， 解 液沸 点 水 为 １４ 取 样 分析 ， 解 液 中 卜 胱 氨 酸 含量 随 温度 上 升 而 增 １ ℃） 水
表 ２ 水 锯 时 间 对 Ｌ 一胱 氧 酸 收 率 和 透 光 率 的 影 响 ＿
＼
，／
～
ｔ ／ ｈ
收率／ ％
透光率／ ％
／
一 一
５
７ ９
ｌ ｌ １ ３
３９ ． ６
４． ８ ３ ４． ２ ５
４． ３ ２ ４ ０ ２
．
９． ５ ７
９ ６ ６． ９ ２ ７．
加 。
因 素
圈 ２ 胱 氨酸 收率与 因素 Ａ、 Ｂ关 系 Ａ： 酸浓 度 ， １ ８ ｌＬ Ａ 盐 Ａ 为 ｍｏ ， ２为 ９ａｌＬ． ３ １ｎｆ Ｌ ／ ｒｏ Ａ 为 ０ ｒ／ ； ／ ｌ Ｂ 浴 比 ， ｌ ｌ２．， ２ ｌ ２０， ３ ｌ １８ ： Ｂ 为 ： ２ Ｂ 为 ：． Ｂ 为 ：．； Ｃ 水 解 时问 ， ｌ ８ ， ２ ９ ， 为 １ｈ ； Ｃ 为 ｈｃ 为 ｈ Ｇ ０。
山 羊 毛 提 取 Ｌ一胱 氨 酸 水 解 条 件 的 研 究
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色 ， 液用 ５ 滤 ％稀 氨水 中和 至 ｐ Ｈ为 ４ ５ 静 置 ８ ， 压 抽 滤 ， ．， ｈ减 纯 水洗 涤 ， 干后 于 ６ ℃干燥 得 精 品胱氨 酸 。 抽 ５
判定 中药 对双 歧杆 菌 的增 殖效 果 ， 用 了 比浊法 ， 在 同 采 即 培 养条 件下 ， 据 样 品吸 光度 的 增 加 与否 来 判 定 增 殖效 果 。 根 需 要 指 出的是 每一 样 品 、 比都 应 做 培养 前 的相 应 对 照 ， 以 参 用 减少 实验 误差 。 不 同 中药 品种 在 进 行 比较 时 ， 尽 可 能 在 同 应
［］ ２ 田碧 文 ， 宏 ． 胡 阿胶 、 味子 、 五 刺五 加 、 杞对 双 歧 杆菌 生 长 的影 响 枸 ［ ］ 中 国微生 态学 杂志 ，９ ６ ８（ ） １ —１ ． Ｊ． １９ ， ２ ： １ ３ ［］ ３ 魏林 ， 张永红 ， 维善 ． 同浓 度 的 中药 合剂 对 双 歧杆 菌 增殖 的影 郝 不 响 ［］ 中国微 生态学 杂 志 。９ ７， ５ ：９—３ ． Ｊ． １９ ９（ ）２ ０
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第 １ 卷 第 ４ ：２ ２ 期 ３ ２Ｏ ０ ２年 ８月
生
物
技
术
、ｏ ． ２． ｏ． ３ ｒ１ １ Ｎ ４： ２ Ａｕ ． ０ ２ ｇ２ Ｏ
Ｂ ａＩ ｝ ０１ Ｉ ＥＣ ０ＧＹ
明显促 进 生长 作 用ｕ． 。魏 林 等 发 现 中药 对 双 歧杆 菌 生 长促 ２ Ｊ 进 作 用效 应 与药 物浓 度有 密 切关 系 ［ｌ ３。 本研 究通 过对 ２ ３种常 用 中药 实 验 ， 到 了能 够对 双 歧 杆 找 菌生 长有 明显 促 进 作 用 的 中药 ： 芪 、 根 、 葫芦 。 在 体外 黄 芦 桠 培养情 况 下 ， 用 １ ．％浓 度 ， 采 ２５ Ｅ值均 大 于 ０ 表 现 对双 歧 杆 菌 ， 的增殖 作 用较 明显 。尤 其 黄芪 ， 改 善机 体 营 养 与 能 量代 谢 ， 在 促 进 或调 节机 体免 疫 功 能 ， 抑制 肿 瘤 的 生长 方 面 ， 与双 歧 杆 菌 的功 能类 似 。在反 复体 外 培 养 实 验 中 ， 黄芪 中 药 液 的 增 殖 效 果始 终很 明显 、 稳定 。若 机体 在 补 充 活菌 制 剂 的同 时 ， 以适 辅 量 的黄芪 药 液将 获得 双重 效 果 。 黄芩 浓度 为 １ ． ％ 时 ， ２５ Ｅ值 最 大 为 ０ ０ ８ 表 现 对 双 歧 杆 ．４， 菌有 明显 增殖 作 用 ， 黄芪 浓度 增 大到 ５ ． ％时 ， Ｅ值 反 而 而 ００ 其 为 一０ ０ ０ 说 明同一 中药 在 不 同浓 度下 ， 双 歧杆 菌 的增殖 效 ．５ ， 对 果差 异 很大 。试 验过 程 中 ， 尽 可 能进行 多个浓 度 的测试 。 应
９ Ｏ ４．
Ａｌ Ａ２ Ａ３
Ｂｔ
Ｂ２ Ｂ ３
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Ｃ Ｃ３ ２
９ ２ ３．
圈 ｌ 胱 氨酸平 均收 率与 因素 关 系
２ 结 果 与 分 析 由 前 期 实 验 可 知 ， 响 山 羊 毛 提 取 胱 氨 酸 的 因 素 较 影
多 【 。， 要有 料毛 的预处 理 、 ７ 。主 酸水 解 条 件 、 中和 温 度 及 终 点 、 脱 色次 数及 活性 炭 用量 等 ， 水解 过程 是提 高胱 氨 酸收 率 的关 但 键 。 山羊 毛 酸 水 解 条 件 包 括 浴 比 （ 毛 投 入 量 与 盐 酸 用 量 之 料 比） 水解 酸 度 、 解 温度 和水 解 时 间 ，以 卜 胱 氨 酸 收率 和透 、 水 光 率 为考 察指 标 ， 对单 因素水 平进 行实 验 考察 。 ２ １ 酸水 解单 因素 实验 ． ２ １ １ 水 解 温 度 ： 料 毛 ！Ｏ ， 浴 比 １ ２ 盐 酸 浓 度 ９ ｏ Ｌ ．． 取 Ｏｇ在 ：， ｍｌ 条 ／
一
批 次完成 。 本研 究主 要 开展 了体外 实 验 ， 而在 体 内情 况 如何 ， 待 于 有 进 一 步研 究 。
一
参考 文献 ： ［］ １ 杜昱 光 ， 国云 ， 白 ． 涂 康 双歧杆 菌 促生 长 因子 的 研究 ［ ］ 中国微 生 Ｊ．
态 学 杂 志 ，９６， ６ ：０—５ ． １９ ８（ ）５ １