[发明专利]一种快速、高效制备原生柞蚕丝素蛋白粉的方法

说明书

本发明公开了一种快速、高效制备原生柞蚕丝素粉的方法。将清洗过的柞蚕茧壳放入碳酸钠溶液中煮沸，再重复煮沸，脱去丝胶洗净烘干；将干燥后的柞蚕丝素纤维装入破碎罐，并放入旋转珠，盖紧盖子，再浸入液氮、冰箱或干冰中进行冷冻，将充分冷冻后的破碎罐固定在不锈钢适配器上，启动冷冻破碎机进行破碎，过筛后制备获得粒径为微米级的柞蚕丝素粉。本发明具有快速、高效、无污染等特点，能保留柞蚕丝素蛋白的生物学功能以及纳米尺度的天然构象结构，克服现有加工柞蚕丝素粉方法所带来诸多问题，应用广泛。

技术领域

本发明涉及了一种蚕丝素蛋白产品的制备方法，尤其是涉及一种快速、高效制备原生柞蚕丝素蛋白粉的方法，属于天然高分子领域。

背景技术

柞蚕蚕茧主要由丝素蛋白和丝胶蛋白组成，脱胶过程可去除丝胶蛋白而得到纤维状的柞蚕丝素纤维。柞蚕丝素是一种典型的天然蛋白质聚合物，具有优良的生物相容性、可降解性和低免疫原性。由于其一级序列的重复结构片段与蜘蛛丝牵引丝的一级序列相似，富含丙氨酸和β-折叠结构，同时具有从微观到纳观的多层级结构，因此赋予了柞蚕丝纤维超强的机械强度，如高模量，拉伸强度等。与此同时，柞蚕丝素中含有较多的人体所需的必须氨基酸和高度重复的RGD(Arg-Gly-Asp)三肽，而RGD三肽具有重要生理功能，能促进细胞的粘附和生长，使其在生物医药领域具有潜在的应用价值，如将柞蚕蛋白多孔支架用于细胞培养、组织修复和药物载体等。

目前，我国柞蚕原料茧年产8.0万吨以上，柞蚕蚕丝产量约占世界总产量的3/4，柞蚕丝蛋白资源十分丰富，而利用柞蚕茧生产柞蚕丝素粉是提高其经济效益和功能利用的有效途径。长期以来，由于受柞蚕丝素蛋白提取及加工方式的限制，柞蚕丝的主要应用方向仍集中在纺织行业，并没有发挥出柞蚕丝的最大利用价值。近年来，虽然家蚕丝素粉作为一种新的蛋白质来源，在化妆品、生物医药、食品保鲜和环保领域发挥重要作用，然而具有比家蚕丝素蛋白生物学性能更优的柞蚕丝素蛋白在生物医药领域的应用的报道却很少。究其原因，正是因为柞蚕丝纤维存在的类蜘蛛丝氨基酸片段、高β-折叠结构、多层级结构使得其纤维形态不易破坏和断裂，从而对其后续的加工以及材料的再制造产生阻碍，如果简单地套用家蚕丝素蛋白粉的加工方式又难以成功。

截至目前制备柞蚕丝素粉的方式主要包括物理、化学、生物学方法。化学处理方法一般是将脱胶后的柞蚕纤维用酸(盐酸)、碱(氢氧化钠)、中性盐(如硫氰酸锂)等高温处理，并进行水解、透析、纯化、喷雾干燥等后处理步骤制得。该方法不仅破坏了柞蚕丝素的天然原生结构和RGD序列，使得柞蚕丝肽链变性、生物相容性降低，丧失生物功能性，且存在加工时间长、操作过程繁琐、成本高、环境污染等问题。如申请日为2013年3月20日，公开号为CN102977381A的中国专利中，公开了一种柞蚕丝素蛋白微球及其制备方法，该方法通过将柞蚕纤维溶解在LiSCN溶剂中，并调节溶液的pH值3～6，制备了粒径可控的柞蚕丝素蛋白微球(粉粒)。上述制备方法使用的有毒溶剂LiSCN残留会丧失蛋白颗粒的活性以及降低生物相容性，也给环境带来了沉重的负担。生物学处理方法主要是酶解法，酶解法通常采用活性蛋白酶将柞蚕丝素纤维酶解后进行喷雾干燥处理。但是该方法需要严格的温度和pH条件以防止酶失活，同时酶解过程中也需要借助化学药品的辅助作用，制备过程缓慢，效率和产量都很低，限制了酶解法制备柞蚕丝素粉末的进一步应用。通过物理法如高温高压法，无需采用任何化学药品，可以克服化学和生物法制备丝素粉的部分缺点。但高温高压法制备条件苛刻(约200摄氏度，1.96MPa)，对设备要求高，能耗高，还需要与其他多种物理手段(如高压均质机)联用才能制备柞蚕丝素粉末(颗粒尺寸往往大于100微米)，且此过程中高温环境易产生碳化产物，破坏了柞蚕丝纤维的原生结构和肽链结构。

综上所述，由于柞蚕丝纤维具有优越的力学强度和复杂的结构组成，使得制备柞蚕丝素粉末成为研究上和产业上亟待解决的难题，至今还没有出现一种能够既保留柞蚕丝素的原生结构和功能多肽结构，又能快速、高效、无污染制备出原生柞蚕丝素粉末的方法，导致柞蚕丝素粉的产量有限，产业附加值降低。

发明内容