[發(fā)明專利]一種快速、高效制備原生柞蠶絲素蛋白粉的方法

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• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113666995A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 帥亞俊;古孝雪;楊明英
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: C07K14/435
• 分類號: C07K14/435;C07K1/14;C07K1/34
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種快速、高效制備原生柞蠶絲素粉的方法。將清洗過的柞蠶繭殼放入碳酸鈉溶液中煮沸，再重復(fù)煮沸，脫去絲膠洗凈烘干；將干燥后的柞蠶絲素纖維裝入破碎罐，并放入旋轉(zhuǎn)珠，蓋緊蓋子，再浸入液氮、冰箱或干冰中進(jìn)行冷凍，將充分冷凍后的破碎罐固定在不銹鋼適配器上，啟動(dòng)冷凍破碎機(jī)進(jìn)行破碎，過篩后制備獲得粒徑為微米級的柞蠶絲素粉。本發(fā)明具有快速、高效、無污染等特點(diǎn)，能保留柞蠶絲素蛋白的生物學(xué)功能以及納米尺度的天然構(gòu)象結(jié)構(gòu)，克服現(xiàn)有加工柞蠶絲素粉方法所帶來諸多問題，應(yīng)用廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及了一種蠶絲素蛋白產(chǎn)品的制備方法，尤其是涉及一種快速、高效制備原生柞蠶絲素蛋白粉的方法，屬于天然高分子領(lǐng)域。

背景技術(shù)

柞蠶蠶繭主要由絲素蛋白和絲膠蛋白組成，脫膠過程可去除絲膠蛋白而得到纖維狀的柞蠶絲素纖維。柞蠶絲素是一種典型的天然蛋白質(zhì)聚合物，具有優(yōu)良的生物相容性、可降解性和低免疫原性。由于其一級序列的重復(fù)結(jié)構(gòu)片段與蜘蛛絲牽引絲的一級序列相似，富含丙氨酸和β-折疊結(jié)構(gòu)，同時(shí)具有從微觀到納觀的多層級結(jié)構(gòu)，因此賦予了柞蠶絲纖維超強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，如高模量，拉伸強(qiáng)度等。與此同時(shí)，柞蠶絲素中含有較多的人體所需的必須氨基酸和高度重復(fù)的RGD(Arg-Gly-Asp)三肽，而RGD三肽具有重要生理功能，能促進(jìn)細(xì)胞的粘附和生長，使其在生物醫(yī)藥領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，如將柞蠶蛋白多孔支架用于細(xì)胞培養(yǎng)、組織修復(fù)和藥物載體等。

目前，我國柞蠶原料繭年產(chǎn)8.0萬噸以上，柞蠶蠶絲產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的3/4，柞蠶絲蛋白資源十分豐富，而利用柞蠶繭生產(chǎn)柞蠶絲素粉是提高其經(jīng)濟(jì)效益和功能利用的有效途徑。長期以來，由于受柞蠶絲素蛋白提取及加工方式的限制，柞蠶絲的主要應(yīng)用方向仍集中在紡織行業(yè)，并沒有發(fā)揮出柞蠶絲的最大利用價(jià)值。近年來，雖然家蠶絲素粉作為一種新的蛋白質(zhì)來源，在化妝品、生物醫(yī)藥、食品保鮮和環(huán)保領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，然而具有比家蠶絲素蛋白生物學(xué)性能更優(yōu)的柞蠶絲素蛋白在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用的報(bào)道卻很少。究其原因，正是因?yàn)樽跣Q絲纖維存在的類蜘蛛絲氨基酸片段、高β-折疊結(jié)構(gòu)、多層級結(jié)構(gòu)使得其纖維形態(tài)不易破壞和斷裂，從而對其后續(xù)的加工以及材料的再制造產(chǎn)生阻礙，如果簡單地套用家蠶絲素蛋白粉的加工方式又難以成功。

截至目前制備柞蠶絲素粉的方式主要包括物理、化學(xué)、生物學(xué)方法。化學(xué)處理方法一般是將脫膠后的柞蠶纖維用酸(鹽酸)、堿(氫氧化鈉)、中性鹽(如硫氰酸鋰)等高溫處理，并進(jìn)行水解、透析、純化、噴霧干燥等后處理步驟制得。該方法不僅破壞了柞蠶絲素的天然原生結(jié)構(gòu)和RGD序列，使得柞蠶絲肽鏈變性、生物相容性降低，喪失生物功能性，且存在加工時(shí)間長、操作過程繁瑣、成本高、環(huán)境污染等問題。如申請日為2013年3月20日，公開號為CN102977381A的中國專利中，公開了一種柞蠶絲素蛋白微球及其制備方法，該方法通過將柞蠶纖維溶解在LiSCN溶劑中，并調(diào)節(jié)溶液的pH值3～6，制備了粒徑可控的柞蠶絲素蛋白微球(粉粒)。上述制備方法使用的有毒溶劑LiSCN殘留會喪失蛋白顆粒的活性以及降低生物相容性，也給環(huán)境帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。生物學(xué)處理方法主要是酶解法，酶解法通常采用活性蛋白酶將柞蠶絲素纖維酶解后進(jìn)行噴霧干燥處理。但是該方法需要嚴(yán)格的溫度和pH條件以防止酶失活，同時(shí)酶解過程中也需要借助化學(xué)藥品的輔助作用，制備過程緩慢，效率和產(chǎn)量都很低，限制了酶解法制備柞蠶絲素粉末的進(jìn)一步應(yīng)用。通過物理法如高溫高壓法，無需采用任何化學(xué)藥品，可以克服化學(xué)和生物法制備絲素粉的部分缺點(diǎn)。但高溫高壓法制備條件苛刻(約200攝氏度，1.96MPa)，對設(shè)備要求高，能耗高，還需要與其他多種物理手段(如高壓均質(zhì)機(jī))聯(lián)用才能制備柞蠶絲素粉末(顆粒尺寸往往大于100微米)，且此過程中高溫環(huán)境易產(chǎn)生碳化產(chǎn)物，破壞了柞蠶絲纖維的原生結(jié)構(gòu)和肽鏈結(jié)構(gòu)。

綜上所述，由于柞蠶絲纖維具有優(yōu)越的力學(xué)強(qiáng)度和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)組成，使得制備柞蠶絲素粉末成為研究上和產(chǎn)業(yè)上亟待解決的難題，至今還沒有出現(xiàn)一種能夠既保留柞蠶絲素的原生結(jié)構(gòu)和功能多肽結(jié)構(gòu)，又能快速、高效、無污染制備出原生柞蠶絲素粉末的方法，導(dǎo)致柞蠶絲素粉的產(chǎn)量有限，產(chǎn)業(yè)附加值降低。

發(fā)明內(nèi)容