1、 胶原蛋白在造纸中的应用摘要:介绍胶原蛋白的提取方法,结构和化学性质, 介绍了胶原蛋白在造纸中的应用。 关键词:胶原蛋白造纸化学性质性质 1.引言 胶原纤维是构成皮的主要成分,胶原蛋白是胶原纤维的,由三条肽链缠绕成螺旋结构摘要:介绍胶原蛋白的提取方法,结构和化学性质, 介绍了胶原蛋白在造纸中的应用。 关键词: 胶原蛋白 造纸 化学性质 性质 1. 引言 胶原纤维是构成皮的主要成分,胶原蛋白是胶原纤维的,由三条肽链缠绕成螺旋结构。胶原纤维微弹性和的抗张强度,并且还有许多独特的性质如高耐磨性、绝热性、吸音性和柔韧性等。 胶原蛋白除蛋白质的性质外,还有许多特性质。这是由其特殊的组成和结构所决定的。的
2、蛋白质是由 2 条肽链双螺旋结构,而胶原蛋白由 3 条肽链三螺旋结构。胶原蛋白特左旋 A 链缠绕构成的胶原右手复合螺旋结构中,其最大特点是胶原分子中含有甘氨酰、脯氨酰、和甘氨酰为甘-脯氨酰以外的其它任何氨基酸残基,且呈周期性排列。甘氨酸占 30%,脯氨酸和羟脯氨酸共占约 25%。胶原肽链间离子键、氢键、范德华力及非极性基团产生的疏水键等作用力。,胶原分子内和分子间还醇醛缩合交联 、醛氨缩合交联和醛醇组氨酸种交联。使得胶原的 2 条肽链、3 条肽链牢固地连接起来,的抗张强度。胶原分子间按四分错列超分子聚集稳定的韧性很强的原纤维,原纤维聚集胶原纤维。 2. 胶原蛋白的提取 提取胶元蛋白主要从皮革废
3、弃物中, 国内外已有不少。文献,从铬革屑中提取胶方法,剂的不同其提取方法分为几种。 2.1 碱法 碱法的原理是碱液中的H-离子络合物内界, 将胶原羧基从铬络合物中取代,使胶原脱铬且降解,然后溶于水,r3+与 H-离子沉淀。压滤或离心分离,可将胶原溶液与 r(H)3 沉淀分离。陈武勇等对 a 提取铬鞣革屑中的胶原蛋白的因素了,了氧化钙提取胶原蛋白的最佳条件和方案。 2.2 酸法 酸法的原理是在酸性条件下,铬物解离,H+浓度增大,离解速度, 物的分子变小,失去鞣制作用,脱铬提取胶原蛋白的目的。酸水解法分离胶原纤维,H2S4 的浓度越大,水解越短,但浓度大于 4%,在 70,铬鞣革屑(削匀屑)水解完
4、全所需的为 2h 左右; 而且温度的也,高于 70时,水解对的依赖性减弱。酸法对胶原的水解程度大,只能小分子的胶原降解物,而且 r3+在酸性条件下溶解状态,很难与胶原蛋白彻底分开。 2.3 氧化法 氧化法的原理是在弱碱性条件下 ,氧化剂(通常 H2 02)将鞣革废渣中 r3+氧化成 r6+ (可溶性的铬酸盐),使 r6+从蛋白质的肽链上脱落下来,从而铬与胶原蛋白的分离。如在碱性介质中,双氧水氧化三价铬的原理,采用酸-碱- 氧化交替的方法,也可低含铬量的胶原,并了胶原分子的结构。王远亮等采用碱性脱铬剂和氧化剂使用的脱铬方法, 脱铬 ,脱铬后胶原含铬量低。表明:用氧化法脱铬,速度快 ,对胶原的结构
5、破坏程度小,的胶原产物分子量,色泽好, 脱铬好 ,但在过程中会产生有毒的 r6+。 2.4 酶法 酶法的原理是用酶水解铬革屑,使的铬络合物与蛋白质脱鞣, 分离 出铬 盐和已水解的胶原。abeza 改进了一步酶法,用两步酶法 (先用胃蛋白酶提取,再用碱性蛋白酶提取)提取 2 种不同的胶原水解产物。酶法条件温和,对蛋白质的成分破坏小, 所得胶原蛋白纯度高,水溶性好, 物理化学性质稳定,但单独使用,反应过程很慢。 几种方法各有其优缺点, 在提取胶原蛋白时,常把几种方法起来。如碱酶法,即在提取胶原蛋白时, 先用碱对铬革屑轻度,然后再用酶二次, 可以胶原的提取率和反应。 3. 胶原蛋白的化学性质 3.1
6、 与亚硝酸反应 蛋白质或氨基酸的氨基与亚硝酸反应, 侧氨基或端氨基被分解, 并且出放的氮气,测定释放的氮气量可以计算蛋白质的断蛋白质的水解程度和速度 。 3.2 与甲醛反应 甲醛滴定法可用来测定氨基酸的含量 ,其原理是甲醛在氨基上加成反应生成 N-羟甲基衍生物。反应,产生 N-二羟甲基衍生物,从而将自由氨基封闭,保护氨基。用碱溶液滴定自由羧基的, 可计算出蛋白质的含量。 3.3 与茚三酮反应 蛋白质或氨基酸的溶液滴加几滴茚三酮溶液后加热至沸,溶液即呈蓝紫色,而脯氨酸和羟基脯氨酸是亚氨基。产生黄色。反应常用于氨基酸的比色定量分析。 3.4 与酸、碱的作用 胶原肽链的端基和侧链均含有氨基和羧基,即
7、许多碱性基团和酸性基团,它们在溶液中能与酸和碱。后,胶原分子间及肽链间的离子交联键和氢键将被打开。延长,交联键和次级键逐渐被破坏。胶原酸溶或碱溶,甚至有主链降解。当加热至沸腾,胶原由大肽水解成小肽,直至成氨基酸。 3.5 与盐基的作用 在盐溶液中胶原肽链间的离子键被盐打开 ,从而吸水膨胀。离子对胶原膨胀能力的大小如下。阳离子:a2+ Li+ Na+ K+ Rb2+ s2+;阴离子:NS- I- N- l- H- S32- 酒石酸根 柠檬酸根。中性盐会胶原的膨胀,脱水。 4. 胶原蛋白在造纸中的应用 社会的发展, 胶原蛋白的应用也越来越广。胶原蛋白纤维植物纤维所没性质,它也将逐渐的被应用于造纸行
8、业。 4.1 造纸剂 胶原纤维和植物纤维这两种天然高分子都含有许多活性基团和活性部位,皮革固体废弃物在经变成胶原纤维的过程中比木材制浆过程中活性基团暴露得更多,更易反应, 为两种纤维了的条件。胶原纤维助剂加入浆中可用于纸的,它与植物纤维缠绕、交织, 以氢键力、离子键、共价键、范德华力和静电吸引力等,键的使得成纸纤维间的力增大,键能升高,从而使纸张的物理强度。 胶原蛋白是由许多-氨基酸肽键构成的多肽链 ,胶原分子的侧链上含有许多极性基团,纤维素分子中含有的羟基和少量羧基等基团。调节不同的介质可以使胶原纤维与纤维素大分子以氢键、离子键共价键的,键的使得纸纤维间的力增大,键能升高, 从而使纸张的物理
9、机械强度得以, 使纸的吸水性、透气性、紧度等物理指标。,将胶原阳离子改性或阴离子改性,分别制成的阴离子(阳离子)造纸剂,可以使裂断长,撕裂指数。 4.2 胶粘剂 胶原蛋白胶粘剂 ,可以造纸的施胶剂,其耐水性能较差。通常在胶原蛋白粘合剂中加多聚甲醛作硬化交联剂,可类似脲醛树脂的, 并抗水能力,使得胶原分子链间交联键, 使黏度,了凝固的结构, 了胶原蛋白的机械性能。 胶原蛋白胶粘剂,可用于纱布、砂纸的制造,此外也可用于生产胶带纸。将化学的明胶用于铸涂纸的生产,与原来的生产及产品相比,车速 1倍,光泽度由 30%到 39%,而生产成本不变。 4.3 表面活性剂 表面活性剂的分于由性质完全相反的 2
10、组成,即亲水性和憎水性基团,2 种基团的比例(HLB 值) 决定了表面活性剂的亲水性和憎水性的强弱。HLB 值愈大,则亲水性愈强, 憎水性愈弱。胶原蛋白分子结构中既有氨基 ,又有羧基,在不同的介质中呈现出双亲性;氨基酸的氨基各不相同。在结构上有不对称性,故在程度上也有表面活性。 早在 20 世纪 60 年代就有人将胶原蛋白废报纸回用的脱墨剂,胶原蛋白和聚合物复配使用,对废纸浆的白度有的。例如使用 3%亚硫酸钠、0.5%TPP(三聚磷酸钠)、l%脂肪酸盐和 0.295 胶原蛋白( 分于质量为 10000,等电点为 5),脱墨后,废纸浆的白度 60%IS。 参考文献: 1陈武勇、黄瓒, 废革屑提取胶原蛋白的J. 皮革, 2002, 31(23): 1-5. 2孙丹红、石碧, 含铬废革屑氧化脱铬方法的J. 皮革科学与工程, 2002, l2(9): 3l-3. 3王远亮、黄兴春, 铬革削匀屑脱铬方法的J. 皮革,1991, 20(12): 7-l2. 4abeza L F, Islatin f prtein prduts L4J fr hriu-ntaining leather astes using t nseutive prdut: pilt plant studiesJ. J S Leather Teh he, 1999 (83): 14-l9.
