Keratin er pulveret fibrøst protein produceret af dyreepitelceller. Hovedkomponenterne, der udgør hår, fjer, horn, rustninger, hove, silke osv., har en beskyttende virkning på dyr. Det kan opdeles i to kategorier: den ene er alfa-keratin, som er et protein, der findes i hår, horn, negle, hove osv., med rigeligt cysteinindhold i molekylet; En anden type er beta-keratin, såsom silkefibroin, som ikke indeholder cystein eller cystein i sit molekyle, men har høje niveauer af glycin, alanin og serin. De kemiske egenskaber er ekstremt stabile med et særligt højt indhold af disulfidbindinger. Under normale forhold er det uopløseligt i vand, saltopløsninger, fortyndede syrer og fortyndede alkaliopløsninger, men kan opløses i uorganiske sulfidopløsninger. Læderindustrien bruger uorganiske sulfider til at fjerne læder ved at udnytte denne egenskab. Uld og silke, hovedsageligt sammensat af keratin, er ekstremt vigtige tekstilmaterialer. Silkefibroinen er keratin, som udgør 70-75 % af silken og er den uopløselige del af silken. Dets ydre lag er belagt med sericin (en type globulin), som tegner sig for ca. 22-24%. Det er ikke filamentøst og kan opløses i varmt vand. I silkeindustrien skal naturlig silke (almindeligvis kendt som råsilke) koges i vand for at opløse og fjerne sericinprotein, for at forarbejde naturlig silke til lyse og meget bløde silkefibre til vævning.
1. Mekanisk metode
Mekanisk ekstraktion af keratin involverer hovedsageligt opvarmning og tryk for at bryde og hydrolysere disulfidbindinger mellem og endda inden for keratinmolekyler i hårfibre, hvorved keratin i hår omdannes til opløselig keratin. Mekaniske metoder kan opdeles i højtrykshydrolysemetode og højtryksekspansionsmetode, ekstruderingsmetode og ekstruderingsmetode. Under hydrolyseprocessen kan syre og alkali tilsættes til reaktionskedlen for at danne hhv. højtemperatur tryksat fortyndet syrehydrolysemetode og højtemperatur tryksat fortyndet alkalihydrolysemetode. Blandt dem er ekspansionsmetoden overlegen, fordi dens hydrolysetemperatur er relativt lav, tiden er relativt kort, og produktet er løst og let at pulverisere.
2. Kemisk metode
Efter de forskellige anvendte råmaterialer og reagenser kan kemiske metoder generelt opdeles i syre-basebehandling, reduktion, oxidation osv. Ved opløsning af keratin gennem kemiske metoder tilsættes ofte en vis mængde denatureringsmidler, overfladeaktive stoffer mv. forstyrre intermolekylære kræfter, hydrogenbindinger osv. for at øge opløseligheden af keratinmolekyler.
Den grundlæggende proces ved syre-basebehandling er først at svulme håret op med syre eller alkali, og derefter hydrolysere det ved en bestemt temperatur for at opnå opløselig keratin. For at forbedre opløsningseffektiviteten er det normalt nødvendigt at bruge det sammen med et reduktionsmiddel. Under denne proces kan koncentrationen af surhed og alkalinitet samt reaktionstemperaturen påvirke molekylvægten og udbyttet af keratin. Under syre-base opløsningsprocessen er der uundgåeligt hydrolyse af peptidbindinger og nedbrydning af disulfidbindinger i proteinmakromolekyler. Derfor skal modsætningen mellem udbyttet og molekylvægten af keratin i denne metode løses. Generelt kan keratin med større molekylvægt opnås i en kortere opløsningstid, men udbyttet af keratin er lavere; Imidlertid kan langvarig opløsning let få peptidbindinger i keratinmolekyler til at bryde, hvilket resulterer i produkter med lavere molekylvægt; Jo højere udbyttet af det opløselige keratinprodukt er, jo mindre er dets molekylvægt.
2.2 Reduktionsmetoden bruger et reduktionsmiddel til at reducere disulfidbindinger i keratinmolekyler til thiolgrupper, hvilket resulterer i opløselig keratin. De anvendte reduktionsmidler er generelt thiolforbindelser, såsom natriummercaptoacetat, 2-mercaptoethanol, mercaptoeddikesyre og dithiothreitol. Keratinen, der indeholder en stor mængde thiolgrupper opnået ved reduktion, skal beskyttes med passende reagenser på grund af thiolgruppernes meget reaktive natur, som let oxideres, for at opnå en stabil keratinopløsning; Typisk bruges overfladeaktive stoffer såsom natriumdodecylsulfonat [22] eller rhamnolipider til at beskytte thiolgrupper. Disse stoffer kan også reducere overfladespændingen af keratinmolekyler og øge opløseligheden af keratin [23]. Derudover kan metalsulfider også anvendes som reduktionsmidler, såsom natriumsulfid, som kan reducere disulfidbindinger og opløse keratin; Guanidin eller guanidinhydrochlorid kan også bruges til at strække peptidkæden fuldstændigt, eksponere de funktionelle grupper fuldstændigt og derefter reducere og ekstrahere med et denatureringsmiddel. Brug af en kombination af reduktionsmidler: sulfit/carboxamidforbindelser/natriumsalt organiske forbindelser blandet med råmaterialer, brug af trinvis reduktion for at åbne disulfidbindinger og derefter beskyttelse af keratin med overfladeaktive stoffer kan forhindre keratinoxidation. Molekylvægtfordelingen af hovedprodukterne er mellem 40-80kD. Reagenserne anvendt i reduktionsmetoden er relativt milde med mindre skade på peptidkæden, hvilket resulterer i højere molekylvægt og udbytte af keratinprodukter; Normalt den foretrukne kemiske ekstraktionsmetode.
3 Oxidationsmetode
Det grundlæggende princip er at bruge oxidanter til at oxidere disulfidbindingerne i keratin til sulfonsyregrupper, hvilket producerer opløseligt keratin.
De oxidanter, der anvendes i oxidationsmetoden, er generelt peroxider, såsom myresyre, pereddikesyre og hydrogenperoxid. Sulfonering med Na2SO3 og oxidation med kobber(II)ammoniumhydroxid omdanner cystingruppen til S-thiocystein, og centrifuger gel som keratin med et foderfiltreringssystem med mild tyngdekraft. Adskil den gellignende stærkt S-sulfonerede keratinderivatopløsning, tilsæt chelateringsmidlet, og brug derefter den isoelektriske punktmetode til at udfælde og adskille det mellemliggende filamentøse protein og S-sulfoneret keratin-højsvovlprotein. Men under oxidationsprocessen vil fænomenet med oxidativ fraktur af peptidkæden uundgåeligt forekomme, så den gennemsnitlige molekylvægt af keratin opnået ved oxidationsmetoden er ikke høj.
4 Biologisk lov
Hovedmetoden er at udnytte nedbrydningen af keratin med keratinase til at nedbryde uopløselig keratin til opløselig keratin. På grund af den specifikke nedbrydningsfunktion af naturlig keratin af keratinase, kan det forbedre opløseligheden af keratin betydeligt. Denne metode tager dog generelt lang tid, og produkterne er for det meste peptider med lavere molekylvægt.
Yolanda
Mobil: +86 -29-86107037-8012
E-mail:sales9@konochemical.com
Tlf/Wechat : 18729555803