羊毛角蛋白的提取及其防氈縮的應(yīng)用研究.pdf

1、我國是產(chǎn)毛和用毛大國，每年毛紡行業(yè)都會產(chǎn)生大量不可紡的下腳料如短纖維、粗纖維；同時隨著人民生活水平的提高，廢棄羊毛紡織品的數(shù)量也劇增。這既浪費資源又造成環(huán)境壓力。隨著人們環(huán)保意識的不斷增強，紡織品的回收再利用越發(fā)得到人們的重視。從廢棄羊毛中提取角蛋白對于變廢為寶，滿足人類對綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的需求具有深遠意義。羊毛角蛋白作為一種天然環(huán)保生物材料倍受關(guān)注，開發(fā)高效、經(jīng)濟、環(huán)境友好的羊毛角蛋白提取技術(shù)已成為重要課題。
　　本文首先采

2、用過熱水、蛋白酶、還原法三種方法對羊毛角蛋白進行提取，通過現(xiàn)代分析測試手段，比較了三種方法提取的角蛋白的結(jié)構(gòu)和性能。然后采用還原法制備的角蛋白粗溶液直接對羊毛織物進行防氈縮整理，并對工藝進行優(yōu)化，確定了最佳防氈縮整理工藝；同時借助氨基酸分析，測試織物二硫鍵（胱氨酸）含量的變化，并結(jié)合羊毛織物表面形態(tài)的變化（SEM），探討角蛋白防氈縮機理。
　　過熱水是近年來新興的一種綠色溶劑，利用水在過熱條件下所具有的獨特性質(zhì)，在不添加任何化學(xué)試

3、劑和其他反應(yīng)物的情況下，可以使角蛋白溶解在過熱水中，使原來難溶難降解的角蛋白達到了降解的目的。本文以廢棄羊毛作為研究對象，分別使用過熱水法、蛋白酶法和還原法提取角蛋白。借助SDS-聚丙烯凝膠電泳(SDS-PAGE)、MALDI-TOF-MS、傅里葉變換衰減全反射紅外光譜(ATR-FTIR)、廣角X射線衍射(WAXD)、熱重分析(TG)和氨基酸測試對三種方法提取的角蛋白進行結(jié)構(gòu)和性能表征。研究結(jié)果表明，采用過熱水法的羊毛溶解率和角蛋白產(chǎn)率

4、分別高達89.15％和81.46%，角蛋白分子結(jié)構(gòu)中二硫鍵部分斷裂，其分子量<1.6kD，呈多肽形式；而蛋白酶法提取的角蛋白分子量為10kD左右，還原法提取得到大分子量角蛋白，分子量分布在40-55kD。并蛋白酶法和還原法產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性較過熱水法角蛋白好。
　　由于還原法提取的角蛋白分子量大并且其粗溶液（不經(jīng)透析）可直接用于羊毛織物整理，經(jīng)濟實用，便于產(chǎn)業(yè)化，所以本文對還原法提取的角蛋白粗溶液直接用于羊毛織物的防氈縮整理進行了探討

5、。對比不同角蛋白整理工藝對織物防氈縮效果的影響，并對工藝進行優(yōu)化，確定最佳防氈縮整理工藝。結(jié)果顯示，還原預(yù)處理能促進角蛋白對織物的防縮性；優(yōu)化工藝條件整理后羊毛織物的氈縮率由16.84%降至1.82%，達到國際羊毛局機可洗標(biāo)準(zhǔn)，且織物強力損失小。
　　在最佳整理工藝下，通過對羊毛織物的SEM照片觀察以及羊毛織物水解物中氨基酸含量的測試，分析還原預(yù)處理后織物、角蛋白整理后織物二硫鍵含量的變化，探究角蛋白防氈縮機理。SEM照片顯示，角

6、蛋白在羊毛纖維表面有明顯積聚，這會減少羊毛鱗片層的定向摩擦效應(yīng)，達到防氈縮效果。氨基酸含量分析的結(jié)果顯示，經(jīng)過還原預(yù)處理后織物的胱氨酸含量由原織物的4.19%下降至2.78%，而再經(jīng)還原法提取的角蛋白整理后織物的胱氨酸含量上升至3.28%。這說明還原劑的加入一定程度上破壞羊毛織物中纖維上的二硫鍵，生成具有反應(yīng)活性的巰基；在角蛋白溶液整理過程中，角蛋白分子上的部分反應(yīng)性巰基與羊毛中的二硫鍵發(fā)生交換反應(yīng)，生成穩(wěn)定的Keratin-S-S-W