综述论文蚕丝蛋白制备工艺研究学院（系、部）：实验课程名称：班级名称：学生姓名：学生学号：目录蚕丝蛋白制备工艺研究 (4)1、蚕丝及其成分性质的组成 (5)1．1丝素 (5)1．2丝胶 (6)2、蚕丝蛋白的结构 (7)3、蚕丝的应用 (7)3.1共混纺丝 (8)3.2酶的固定化和生物传感器 (8)3.3智能性水凝胶 (8)4、实验 (8)4．1蚕丝结构及其水解原理 (8)4．2主要材料及仪器 (8)4．3分离提取过程 (8)5、结果及讨论 (9)5.1 pH值对蚕丝水解液收率的影响（图1） (9)5．2水质对水解液的影响（图2） (9)5．3设备对丝蛋白水解液质量的影响（图3） (10)5．4贮存方式对丝蛋白水解液质量的影响 (10)5．5样品分析 (10)6、结论 (11)3蚕丝蛋白制备工艺研究【摘要】：植桑养蚕是我国一些地区的传统产业，在养蚕过程中得到大量的蚕茧。
20世纪80年代初以来，对蚕茧开始进行深度加工的研究，其中含有丰富的丝胶、丝素、多肽蛋白等成分在食品和医药工业中有广泛的用途。
为了合理利用蚕茧资源，本论文主要研究了提取丝胶的新工艺，以指导工业生产。
即以蚕丝为原料，在碱性条件下加热水解提取了蚕丝蛋白。
其优化的提取条件为：温度90～96℃、pH值11～12、水解时间3～4h。
【关键字】：蚕丝丝胶丝素蛋白【引言】：蚕丝是一种高蛋白纤维，富含18种氨基酸]1[，且其结构与人体皮肤相似。
经水解后的丝蛋白相对分子量减小、渗透力增强，可加速细胞的新陈代谢，使肌肤富有光泽、增加弹性。
同时具有很好的保湿、抗皱、润肤、抑制黑色素的生成及防止化学损害的作用。
将蚕丝水解液作营养添加剂加入化妆品中，能让肌肤感觉清爽自然，另外，蚕丝蛋白可以废茧丝作为原料，成本低廉，不含生理活性成分，来源充足]2[。
因此，将蚕丝蛋白提取分离并应用于化妆品行业已成为国内外普遍研究的课题，并已达到了实用化程度。
此外，蚕丝水解液在医疗保健、美容、食品、酶工程等方面也具有广阔的应用前景。
丝胶是球状蛋白，可从下茧，废丝中经高温脱胶，浓缩，干燥制得，也可从丝绸制造厂家排放的废水中大量提取，丝胶二级结构主要以无规卷曲结构为主和部分β构象，含有74．61％的极性侧链氨基酸，丝胶具有良好的吸放湿性能，抗氧化性，营养及保健功能，可用作合成纤维的涤层材料，化妆品和食品的添加剂，还可在医药，固定化酶载体，高分子材料和水泥浆添国剂等方面被开发利用，回收利用丝胶，对保护环境和增加经济效益具有重要意义。
天然蚕丝由丝素和被覆在其外部的胶质物质两部分组成，前者是蚕丝蛋白的主要成分，约占总重量70％，后者主要是丝胶蛋白，占总重量的25％，其余约5％是杂质部分，主要包括碳水化合物、色素、盐和蜡质等。
丝素和丝胶蛋白均由18种氨基酸组成，但氨基酸组成完全不同。
丝素蛋白中包含的l8种氨基酸以甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸为主，极性氨基酸仅占18％左右。
这种丝素蛋白作为人工皮肤和医用组织工程材料正在研究与开发。
而丝胶蛋白的氨基酸组成则不同，极性氨基酸占多数，且以丝氨酸和天冬氨酸为主，非极性氨基酸只占22％。
目前，丝胶蛋白已在高级化妆品、医用生物材料和表面活性改性材料等方面得到广泛应用。
丝胶蛋白的广泛应用主要归功于它所具有的多种生物活性，主要包括抗氧化、美白、促进细胞有丝分裂和增殖、作为细胞培养的基质、促进微量元素吸收、抗紫外线、防癌等。
在上述生物活性的试验中所用的丝胶蛋白样品，有的是利用碳酸钠、中性皂等水溶液煮沸而获得的脱胶液，经过24-48 h水透析而获得的丝胶溶液及其冻干粉作为试验材料，这种纯化处理并不能保证试验样品是单一的丝胶蛋白，也就是说，可能吸附在丝胶蛋白上的一些茧层小分子物质特别是具有生物活性的黄酮类物质没有完全被除去。
还有些试验用丝胶样品是用普通水或高温高压水处理后获得的脱胶液，直接干燥制成的丝胶肽及其水解物作为试验样品，这些样品中也含有黄酮类物质。
目前市场上用于化妆品、护肤品和护发品等领域的丝胶粉末，大多是从茧壳或茧衣脱胶后经过酶解，没有经过进一步的纯化就直接喷雾干燥制成，同样，这些产品中仍可能含有黄酮类物质。
目前已有报道彩色茧的茧层中含有叶黄素、一胡萝卜素等活性物质，新开发的家蚕荧光判性蚕茧品种的茧层中含有多种紫色荧光色素和黄色荧光色素，特别是大造茧层中含有许多黄酮类色素，这些物质都具有诸多生物活性。
由于研究人员用的蚕茧品种、丝胶制备与纯化方法各不相同，很难比较和确定丝胶蛋白哪些成分具有真正的生物活性。
因此，本试验4使用了5种蚕茧品种(普通蚕茧、金黄茧、荧光判性雌雄蚕茧和大造茧)，利用高温高压水脱胶的方法，制成水溶性丝胶蛋白溶液，经过酒精反复沉淀来制备纯化的丝胶蛋白样品，以确保完全除去茧层上某些小分子物质，最后分别测定5种纯化丝胶样品的体外生物活性。
1、蚕丝及其成分性质的组成国内外学者对蚕丝蛋白结构进行许多研究和探讨，但由于蚕丝蛋白结构的复杂性而后易变性，致使研究结果互不相同，甚至相差很大。
蚕丝中蛋白含量高达98％以上，主要是由两条丝素和周转覆盖的丝胶两部分组成]3[。
根据资料调查]4[，蚕丝的组成，含有丝素70％～80％，丝胶20～30％，乙醚浸出物0.4％～0.6％，酒精浸出物1.2％～3.3％，矿物质1.0％～1.7％。
丝素的氨基酸组成和丝胶有一定差别，以蚕丝中丝素和丝胶的氨基酸组成为例，见表1．1 1．1丝素丝素又称丝心，是蚕丝的主体部分，是具有结晶结构的蛋白质，有18种氨基酸组成，其中7％左右为人体所必需的8种必需氨基酸。
丝素的氨基酸组成结构简单，并且组成多肽分子后分子问容易敛集，所以有一定结晶性，其结晶度在50％左右。
丝素中极性侧基约占29.5％，非极性占70.5％，两者比为O.42，而丝胶中两者比为2.91，两者差别较大，这也是丝胶易溶于水而丝素不溶于水且具有一定强度的根本原因。
其中侧基为简单的甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸约占总数的85％，三者摩尔比为4：3：1，并且按一定的序列结构排列成较为规则的链段。
这些链段大多位于丝素蛋白的结晶区域，而带有较大侧基的苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸等主要存在于非结晶区域。
丝素中蛋白的构象主要以无规则线团为主，还有少量。
-β转角、-α螺旋等，其分子量普遍认为在3.6～3.7×范围。
在水中只发生膨胀而不溶解，亦不溶于乙醇。
图1. 1 蚕丝中丝素和丝胶的氨基酸组成名称丝素丝胶甘氨酸丙氨酸亮氨酸异亮氨酸苯丙氨酸蛋氨酸色氨酸脯氨酸胱氨酸丝氨酸苏氨酸天门冬氨酸谷氨酸组氨酸赖氨酸精氨酸41.8727.030.320.310.660.70.60.340.312.450.581.231.290.360.711.8313.754.90.80.911.070.870.51.40.233.318.71919.623.251.910.873.58长期以来，人们认为其分子是以Gly-Ala-Gly-Ala-Gly-X(X是包含Ser残基的其他的氨基酸残基)的氨基酸排列顺序的重复构造为主体的一根长链分子。
但近几年来随着丝素蛋白分5子生物学研究的进展，已认识到丝素蛋白是由大小两个多肽链通过二硫键缔合而成，大的叫重链(H链)，小的叫轻链(L链)。
H链是由结晶区和非结晶区段交互排列构成，其亲水区域中存在的2个Cys残基与L链亲水区域中的Cys残基通过极性基团的相互作用而靠近，并最终缔合β折叠结构的相互在一起。
在特定的处理条件下，丝素蛋白分子会发生无规则卷曲结构与-转变，其形态可相应的表现为纤维状、粉状、膜状、凝胶状以及溶液状，而且这些形态之间可相互转变。
丝素不溶于酒精、乙醚、二硫化碳等溶剂之中，也不溶于水。
但水溶剂对丝素不是没有作用的，丝素也和其他蛋白质一样，与水接触，能吸收一定量的水分而膨化，其膨化度一般不超过30％～40％。
其次在一些中性盐如氯化钠、硝酸钠的稀溶液中，也能产生与水同样的膨化作用。
在另一些盐，如钙和矽的氯化盐、溴化盐、硝酸盐氯化锌等浓热溶液中，几分钟内就完全熔化。
丝肽是丝素蛋白水解的中间产物，丝素水解可采用酸法、碱法以及酶法得到丝肽。
丝肽的氨基酸组成与蚕丝中的丝素组成基本相同，主要是由Cly、Ala、Ser、Try组成，这4种氨基酸含量总和占其氨基酸总量的88.4％，这是丝素多肽氨基酸组成的特征，其分子构象为无规则卷曲结构，且无序疏松结构。
丝肽中含有多种氨基酸，其中人体所必需的八种氨基酸几乎全有，其含量约占氨基酸总量15％左右，而丝肽具有水溶性，极易被人体吸收，特别是丝肽组成中的Ser、Lys、Asp、Arg、Glu都是皮肤的营养要素。
丝肽分子量分布在300～20000一个很广的范围，由于丝肽多肽链比丝素要短的多，所以其分子量亦必然要比丝素小。
控制蚕丝的水解程度，可得到不同分子量的丝肽。
丝肽分子量在300左右，其水溶性最好，分子量在2000以下，其水溶性良好，当丝肽分子量最高达400～5000，丝肽基本上以大分子聚合肽的形态出现，水溶性较差，放置稳定性亦随之变差。
另外平均分子量低于1000的丝肽，味道可口，可直接食用，而分子质量在lOO～5000的丝肽具有良好的保湿性、分散性和溶解性，用于冰淇淋中具有很好的起泡性、持泡能力和保香性，并使口感良好。
高纯度的丝肽在冷水中的溶解度非常大，而丝素只在水中发生膨润而不溶解，其主要原因是由于丝肽与丝素的分子构象不同所引起的。
从圆色光谱分析来看，丝肽分子以无规则卷β折叠为主。
两者构象不同的原因是丝肽的制曲结构为主，而丝素分子的构象为反平行的-得必须要用强极性的浓盐溶液溶解丝素，在溶剂溶解丝素过程，在数量众多强极性离子的强烈的水化作用下，水分子不仅能进行丝素的非结晶区，而且还能进入结晶区，削弱了多肽链间的范德华力，溶剂化的作用还可以用丝素大分子的多肽链部分发生断烈，这些强极性的浓度溶液使丝素发生无限膨润而成粘稠溶液，同时又破坏了丝素紧密有序的聚集态结构，使之变为疏松无序结构。
1．2丝胶被覆丝素外层的是丝胶，丝胶在蚕体内对丝素的流动起润滑剂作用，在茧丝中对丝素起到保护和胶粘作用，约占茧层质量的30％。
除含少量蜡质、碳水化合物、色素和无机成分外，主要成分为丝胶蛋白，丝胶是一种球状蛋白，相对分子质量为1．4～31．4万，其中Ser、Alp、Gly含量较高，相对质量分别达到33.4％、16.17％和13.49％。
丝胶的2级结构以无规则卷曲α螺旋结构，故丝胶分子空间结构松散、无序。
为主，并含部分-β构象，几乎不含-在丝胶的氨基酸组成中含大量的丝氨酸、苏氨酸、天冬氨酸等羟基和羧基的氨基酸，因此丝胶表现出较好的水溶性和吸水性，可在水中膨润溶解。
将溶于水的丝胶在自然条件下放置，可得到可逆性的丝胶凝胶。
在液胶向凝胶转化的过程中，伴随着部分无规卷曲向构象的不可逆转化，凝胶强度与凝胶的浓度呈正比。