蛋白质纤维发展现状及趋势

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中国应用于工程的天然纤维有：绵羊毛、山羊绒、骆驼 绒、耗牛绒、兔毛、羊驼毛、骆马毛、羽绒、桑蚕丝、 柞蚕丝、蓖麻蚕丝、槲蚕丝、粟蚕丝等。 中国在工程中试用于化学纤维的有：大豆蛋白、乳酪蛋 白、蚕蛹蛋白、皮革胶原蛋白、羊毛蛋白、桑蚕丝丝素 蛋白等。 由于动物蛋白和植物蛋白大分子聚合度都不高，纯纺化 纤丝比强度均不高，因此，纯纺试验后均未生产。 试验批量生产的都是混合抽丝或接枝在其他高聚物上纺 丝或复合纺丝生产化学纤维。 天然动物纤维科技进展中采用转基因控制生产新特性天 然动物纤维也有重要突破和进展。
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(二)本领域国际科技发展状况
国际从19世纪末、20世纪初即开始对再生蛋白质 纤维进行研究。 1866年英国人E.E.休斯首先成功地从动物胶中制 出人造蛋白质纤维。他将动物胶溶于乙酸，在硝 酸酯的水溶液中凝固抽丝，然后以亚铁盐溶液脱 硝，进一步加工得到蛋白质纤维，但未工业化。 1904年Todenhaupt从牛乳中提取乳酪纺丝制得 纤维。 1935年意大利弗雷蒂才用从牛乳内提取的乳酪素 制 桑蚕丝蛋白基因中嵌入部分源于蜘蛛包卵丝蛋
白的基因，使桑蚕丝蛋白中含有一定量蜘蛛包 卵丝蛋白，使桑蚕丝织物纤细、柔软、亲肤性 良好。2009年生产新型丝茧数公斤、缫丝织就 绸缎数米，性能测试反映满意。 此项工作由西南大学向仲怀院士带头、农业部 蚕学重点开发实验室、家蚕基因组学教育部重 点实验室、西南大学蚕学与系统生物学研究所 负责人夏庄发等领导和完成，正在逐步深入研 究中。
饼）除去杂质提取蛋白质，与聚乙烯醇共混，湿法纺 丝成纤维（蛋白含量9-29%）并加甲醛缩聚避免水溶。 曾建成年产10万吨以上企业两座。现因大豆蛋白是球 状结晶蛋白，未曾接枝，混纺抽丝纤维在水洗、漂白 中溶出损失过重，现已基本停止生产供应。
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2乳酪（牛奶）蛋白复合纤维：在聚丙烯腈湿法纺
丝中混入或部分接枝。曾在三个企业连续小批量生 产：
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1936年英国考陶尔兹公司也开发了酪素纤维。 1938年研制了花生蛋白纤维，商品名为Ardil。 1938年日本油脂公司开发了由大豆为原料生产的 纤维。 1939年Com Product Refining公司制取了玉米 蛋白纤维，商品名为Vicara Ardiln Fiber。 20世纪40年代初，美国研制了酪素纤维（又称再 生蛋白质纤维Prolono）[1]。 1945年左右，美国杜邦、日本研究了大豆蛋白纤 维[2-3]，美国商品名为Soylon，日本商品名为 Sikool；
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黑寡妇蜘蛛牵引丝（拖丝）蛋白纺丝产品具有特殊 的超高强度、低模量或高模量、生物相容性材料， 可特别用于类似肌腱断裂修复等医疗用途应用开发 具有良好前景，并可用于防弹服、防刺服等防护服 及产业用纺织品等特殊用途。 美国研究在2000年《科学》发表的文献只生产了 25mg纤维，尚未工程产业化。
湿纺中纺丝，加工技术与乳酪纤维类似，2002年在天 津人造纤维厂试验成功后在山西榆次恒天纺织新纤维 有限公司建成100吨/年生产线，曾生产约三年，蛋白 含量5~15%，因社会使用量过少，现已停产。
4皮革胶原蛋白接枝纤维：动物皮革（牛皮、羊皮、猪
皮为主兼及其它动物毛皮）加工中磨削下的皮屑及碎 料，我国每年约30万吨，过去废弃造成污染源。2001 年开始研究洗涤、除尘、提纯得胶原原料，2006年开 始研究纺丝。西安工程大学（原西北纺织工学院）采 用接枝到聚丙烯腈后湿法纺丝方式纺制纤维，试纺单 纤维从1.3dtex至100dtex均成形良好。将推广应用于 人造假发生产试用效果良好，正在工业化过程中。
白质、皮革胶原蛋白质、蚕丝丝素蛋白质、蚕丝丝胶 蛋白质、动物毛发蛋白质、羽毛蛋白质、蚕蛹蛋白质、 珍珠蛋白质、蜘蛛牵引丝蛋白质、蜘蛛包卵丝蛋白质 等。 （2）植物蛋白质：大豆蛋白质、汉麻籽仁蛋白质、花 生蛋白质、玉米蛋白质等。 （3）细菌蛋白质：转基因大肠杆菌生产黑寡妇蜘蛛牵 引丝（拖丝）蛋白等。
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（3）转基因技术生产新型蛋白质
福建师范大学李敏教授的团队将黑寡妇蜘蛛牵引丝（拖 丝）蛋白基因转移嫁接到大肠杆菌基因链中，使大肠杆 菌体内形成蜘蛛牵引丝（拖丝）蛋白片段的多重复高聚 线性大分子，将发酵培养的大肠杆菌粉碎、提取蛋白， 得黑寡妇蜘蛛牵引丝蛋白。因属实验阶段蛋白数量不多， 只进行了人造皮肤试验，尚未纺丝试验。 此外，安徽省农业科学院蚕桑研究所和安徽省丝绸公司 通过在桑蚕饲养过程中添食经过处理的有机色素（学习 柬埔寨红色取自Lac介壳虫巢 ChamPoo的果实等，黄色 取自Gamboge的树皮和树脂、Knorl树芯材、keeLee树 等）形成红、黄、绿、兰、黑等色。同时，浙江天方科 技有限公司、陕西省安康丝绸厂等单位也培育了天然彩 色桑蚕丝。
蛋白质纤维发展现状及趋势
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主要内容
一、现状与发展趋势 二、战略定位、发展思路及目标 三、工程及关键技术 四、政策建议
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一、现状与发展趋势
（一）本领域国内科技发展状况分析 1、工程科技发展状况综述 生物蛋白质种类繁多，简单区分为三类：
（1）动物蛋白质：肌肉蛋白质、乳酪蛋白质、禽卵蛋
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5蚕丝丝素蛋白复合纤维：桑蚕丝的茧衣、蛹衬、废弃
丝织品中的丝素提取溶解后与黏胶纺丝原液混合混溶 纺丝。除在小型设备进行试纺外，在浙江省嘉利蛋白 纤维有限公司纺丝及浙江省诸暨富润宏丰纺织有限公 司，生产4.31dtex（桑蚕丝素蛋白含量4—4.5%）长 丝，性能达到可以纺织生产的要求，曾产业化，目前 暂停止生产。 6蚕蛹蛋白复合纤维：蚕蛹蛋白提取后与聚丙烯腈共聚 湿法纺丝，并曾在四川某公司正式生产供应。 7羊毛微粉复合纤维：将羊毛粉碎的微粉（亚微米数量 级）与其他高聚物复合纺制细人造血管或纤维，使人 造血管壁或纤维中有大量孔隙，便于液体内外输送或 细胞增生长入，或有利于不能染色聚合物（如聚丙烯 等）纤维的染色。外直径3mm的细人造血管具有良好 的生物相容性，特别是加入肝素钠复合后缓释中具有 良好抗凝血功能。已进入医学临床试验。 8
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1948年美国通用汽车公司从豆粕中提取了大豆蛋 白质制造纤维[4]，但因为纤维性能较差无法进行 纺织加工而中断研究。 1969年，日本东洋纺公司开始研究和试制以新西 兰牛奶为原料与丙烯腈接枝共聚合的再生蛋白质 纤维1986年正式生产。商品名为Chinon（蛋白 含量约5%）建设100吨/年生产线，最近据传也 已停产。 加拿大Nexia公司[1]利用转基因技术，通过遗传 工程，培育出一种将蚕的基因植入非洲普通山羊 体内，培养出的山羊产的奶中所含蛋白质的结构 与天然真丝蛋白质结构相同，从而以该种山羊奶 为原料生产丝绸；
8羽绒微粉复合纤维：同羊毛微粉复合纤维。
9蚕丝丝素微粉复合纤维：同羊毛微粉复合纤维。
10珍珠蛋白粉复合纤维：浙江诸暨生产珍珠中大量次
品珍珠粉碎成粉末后混入黏胶液湿法纺丝。曾经连续 生产三年，但因销售量有限，目前已停产。苏州恒光 化纤公司将珍珠粉与植物蛋白混入黏胶浆粕中混纺生
产“翡翠纤维”正在继续开发市场。
11人发微粉复合纤维：河南许昌恒源发制品股份公司
将人发微粉与聚丙烯腈混合纺丝生产人造假发开发试
验。
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(2) 转基因生物的天然蛋白质纤维
在国家生物工程重大项目支持下，桑蚕基因组测 序工作2003年完成第一张桑蚕基因组框架图， 2008年完成桑蚕基因组精细图谱并正式发布的同 时，转基因桑蚕丝工程启动，近年主要成果有：
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2、国内科研形势
（1）生物蛋用白再生利生产化学纤维：生物蛋白质纤维 国内研发历史较长，1986年开始即在研发试制，到目前 为止，生物蛋白质提取及提纯工作已有成熟技术，能够 生产的企业较多。 生物蛋白质纤维生产技术有长期研发积累，曾经工程化 的项目主要有以下几项：
1大豆蛋白复合纤维：将已提取大豆油脂后的豆粕（豆
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二、战略定位、发展思路及目标
（一）战略定位
进一步深入开展基础创新研究，提高生物蛋
白质实用性能（包括纤维拉伸比强度等性能） 及降低成本； 在提高“性能/价格”比的前提下，为天然生 物蛋白质化学纤维的开发应用创造前提条件。 特别为最重要的应用前景（医疗用、人造器官 用的纤维和产业用纺织品）的用途创造条件。
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究其原因：
主要是天然蛋白质中部分蛋白质分子为球状结晶（大豆蛋白、
玉米蛋白等)无法展成线性分子链；其他蛋白（包括动物肌纤 蛋白、皮革胶原蛋白等）虽是线性分子链且基本线性分布（三 股或多股螺旋），但高分子聚合度不高（一般聚合度在100左 右，少数最高300），提纯溶解处理后聚合度很低，因此纯纺 成化学纤维后，比强度太低，不仅纺丝困难、织物耐用度差， 而且纤维混纺产品在洗衣机洗涤中被磨碎散失太多。因此，天 然蛋白质再生纯纺化学纤维应用效果不理想。 其次天然蛋白质中大多数是高营养食品原料，成本高昂，很难 创出广阔市场。 再次，天然蛋白质再生后与其他高聚物混合纺丝，虽然有一定 效果（外观、手感、染色等性能良好，比强度可以接受）但依 托基体的缺陷（聚乙烯醇缩醛的甲醛受限制，粘胶纤维的蠕变 稳定性差等等）受到制约或者未接枝混合纺丝保持困难（衣物 洗涤中不断流失），而在其他高聚物中侧链接枝影响结晶度和 取向度等原因导致天然生物蛋白质生产化学纤维至今未广泛应 用，以致均未大批量连续生产。
①山西榆次恒天纺织新纤维科技有限公司（蛋白含量
5～15%）曾形成100吨/年生产线，现已停产。
②上海正家牛奶丝科技有限公司，现正迁厂至新厂址。 ③黑龙江省嫩江华强蛋白纤维有限责任公司。由于新鲜
牛奶是贵重营养良品，废乳酪和腐败食品等，来源稀缺， 无连续定量供应，大规模工程化有困难。
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3羊毛蛋白再生复合纤维：羊毛蛋白提纯后在聚丙烯腈
士牵头研究培育出多种彩色桑蚕品种。同时，苏州大学与鑫源公 司联合研发产业化工程在江苏省南通市海安县鑫源茧丝绸集团股 份有限公司和江苏苏豪国际集团股份有限公司联合申报“家蚕天 然彩色茧茧色品种资源产业化开发利用”项目进行。