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1、膠原蛋白在造紙中的應用的論文 摘要:介紹膠原蛋白的提取方法,結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì),重點介紹了膠原蛋白在造紙中的應用?！ ￡P鍵詞:膠原蛋白造紙化學性質(zhì)性質(zhì) 1.引言 膠原纖維是構(gòu)成皮的主要成分,膠原蛋白是形成膠原纖維的基本單位,由三條肽鏈相互纏繞成螺旋結(jié)構(gòu)。膠原纖維具有微彈性和很高的抗張強度,并且還有許多獨特的性質(zhì)如高耐磨性、絕熱性、吸音性和柔韌性等。 膠原蛋白除具有蛋白質(zhì)的一般性質(zhì)外,還有許多特有的性質(zhì)。這是由其特殊的組成和結(jié)構(gòu)所決定的。一般的蛋白質(zhì)是由2條肽鏈形成雙螺旋結(jié)構(gòu),而膠原蛋白由3條肽鏈結(jié)合形成三螺旋結(jié)構(gòu)。膠原蛋白特有的左旋a鏈相互纏繞構(gòu)成的膠原右手復合螺旋結(jié)構(gòu)中,
2、其最大特點是膠原分子中含有大量甘氨酰、脯氨酰、和甘氨酰為甘-脯氨酰以外的其它任何氨基酸殘基,且呈周期性排列。其中甘氨酸占30%,脯氨酸和羥脯氨酸共占約25%。膠原肽鏈間存在離子鍵、氫鍵、范德華力及非極性基團產(chǎn)生的疏水鍵等作用力。同時,膠原分子內(nèi)和分子間還存在醇醛縮合交聯(lián)、醛氨縮合交聯(lián)和醛醇組氨酸種交聯(lián)。使得膠原的2條肽鏈、3條肽鏈牢固地連接起來,具有很高的抗張強度。膠原分子間按四分之一錯列方式超分子聚集形成穩(wěn)定的韌性很強的原纖維,原纖維進一步聚集形成膠原纖維?！ ?.膠原蛋白的提取 目前提取膠元蛋白主要從皮革廢棄物中,國內(nèi)外已有不少研究。根據(jù)文獻,從鉻革屑中提取膠方法很多,根
3、據(jù)處理劑的不同其提取方法分為以下幾種。. 2.1堿處理法 堿處理法的原理是堿液中的oh-離子進入絡合物內(nèi)界,將膠原羧基從鉻絡合物中取代出來,使膠原脫鉻且同時發(fā)生降解,然后溶于水,cr3+與oh-離子形成沉淀。經(jīng)過壓濾或離心分離,可將膠原溶液與cr(oh)3沉淀分離。陳武勇等對cao提取鉻鞣革屑中的膠原蛋白的影響因素進行了研究,確定了氧化鈣提取膠原蛋白的最佳條件和方案?！ ?.2酸處理法 酸處理法的原理是在酸性條件下,鉻配合物發(fā)生解離,隨著h+濃度增大,離解速度加快,配合物的分子變小,失去鞣制作用,達到脫鉻提取膠原蛋白的目的。利用酸水解法分離膠原纖維,h2so4的濃度越大,水解時間
4、越短,但濃度大于4%,在70℃以下,鉻鞣革屑(削勻屑)水解完全所需的時間為2h左右;而且溫度的影響也很大,高于70℃時,水解對時間的依賴性減弱。但是酸處理法對膠原的水解程度大,只能得到小分子的膠原降解物,而且cr3+在酸性條件下處于溶解狀態(tài),很難與膠原蛋白徹底分開。 2.3氧化法 氧化法的原理是在弱堿性條件下,利用氧化劑(通常h202)將鞣革廢渣中cr3+氧化成cr6+(成為可溶性的鉻酸鹽),使cr6+從蛋白質(zhì)的肽鏈上脫落下來,從而實現(xiàn)鉻與膠原蛋白的分離。如在堿性介質(zhì)中,根據(jù)雙氧水氧化三價鉻的原理,采用酸-堿-氧化交替的方法,也可獲得低含鉻量的膠原,并保持了膠原分子的結(jié)構(gòu)。王遠亮等
5、采用堿性脫鉻劑和氧化劑配合使用的脫鉻方法,脫鉻效果顯著,脫鉻后膠原含鉻量低。大量研究表明:用氧化法脫鉻,速度快,對膠原的結(jié)構(gòu)破壞程度小,獲得的膠原產(chǎn)物分子量較大,色澤好,脫鉻效果好,但在處理過程中會產(chǎn)生有毒的cr6+?！ ?.4酶處理法 酶處理法的原理是用酶水解鉻革屑,使其中的鉻絡合物與蛋白質(zhì)脫鞣,分離出鉻鹽和已部分水解的膠原。cabeza改進了一步酶法,用兩步酶法(先用胃蛋白酶提取,再用堿性蛋白酶提取)提取2種不同的膠原水解產(chǎn)物。酶處理法條件溫和,對蛋白質(zhì)的成分破壞小,所得膠原蛋白純度高,水溶性好,物理化學性質(zhì)穩(wěn)定,但如果單獨使用,反應過程很慢?！ ∮捎谝陨蠋追N方法各有其優(yōu)缺點,因
6、此目前在提取膠原蛋白時,常把幾種方法結(jié)合起來。如堿酶處理法,即在提取膠原蛋白時,先用堿對鉻革屑進行輕度處理,然后再用酶進行二次處理,這樣可以增加膠原的提取率和反應效率。 3.膠原蛋白的化學性質(zhì) 3.1與亞硝酸反應 蛋白質(zhì)或氨基酸的氨基與亞硝酸反應,側(cè)氨基或端氨基被分解,并且出放的氮氣,通過測定釋放的氮氣量可以計算蛋白質(zhì)的斷蛋白質(zhì)的水解程度和速度。 3.2與甲醛反應 甲醛滴定法可用來測定氨基酸的含量,其原理是甲醛在氨基上發(fā)生加成反應生成n-羥甲基衍生物。繼續(xù)反應,產(chǎn)生n-二羥甲基衍生物,從而將自由氨基封閉,保護氨基。用堿溶液滴定自由羧基的數(shù)量,可計算出蛋白質(zhì)的含量?！ ?/p>
7、3.3與茚三酮反應 蛋白質(zhì)或氨基酸的溶液滴加幾滴茚三酮溶液后加熱至沸,溶液即呈藍紫色,而脯氨酸和羥基脯氨酸因為是亞氨基。產(chǎn)生黃色。這個反應常用于氨基酸的比色定量分析?！ ?.4與酸、堿的作用 膠原肽鏈的端基和側(cè)鏈均含有氨基和羧基,即存在許多堿性基團和酸性基團,它們在溶液中能與酸和堿結(jié)合。結(jié)合后,膠原分子間及肽鏈間的離子交聯(lián)鍵和氫鍵將被打開。隨著時間延長,各種交聯(lián)鍵和次級鍵逐漸被破壞。膠原發(fā)生酸溶或堿溶,甚至有可能發(fā)生主鏈降解。當加熱至沸騰,
