Keratin là bộtmột loại protein dạng sợi được sản xuất bởi các tế bào biểu mô động vật. Các thành phần chính tạo nên lông, lông, sừng, áo giáp, móng guốc, tơ, v.v., có tác dụng bảo vệ động vật. Nó có thể được chia thành hai loại: một là alpha keratin, là một loại protein có trong tóc, sừng, móng tay, móng guốc, v.v., với hàm lượng cysteine dồi dào trong phân tử; Một loại khác là beta keratin, chẳng hạn như fibroin tơ, không chứa cysteine hoặc cysteine trong phân tử nhưng có hàm lượng glycine, alanine và serine cao. Các tính chất hóa học cực kỳ ổn định, với hàm lượng liên kết disulfide đặc biệt cao. Trong điều kiện bình thường, nó không hòa tan trong nước, dung dịch muối, axit loãng và dung dịch kiềm loãng, nhưng có thể hòa tan trong dung dịch sunfua vô cơ. Ngành công nghiệp da sử dụng sunfua vô cơ để loại bỏ da bằng cách tận dụng đặc tính này. Len và lụa, chủ yếu được cấu tạo từ keratin, là những vật liệu dệt cực kỳ quan trọng. Sợi tơ là keratin, chiếm 70-75% tơ và là phần không hòa tan của tơ. Lớp ngoài của nó được phủ bằng sericin (một loại globulin), chiếm khoảng 22-24%. Nó không ở dạng sợi và có thể hòa tan trong nước nóng. Trong ngành tơ lụa, tơ tự nhiên (thường được gọi là tơ thô) cần được đun sôi trong nước để hòa tan và loại bỏ protein sericin, nhằm chế biến tơ tằm tự nhiên thành những sợi tơ sáng và rất mềm để dệt.
1. Phương pháp cơ học
Chiết xuất cơ học keratin chủ yếu bao gồm làm nóng và áp suất để phá vỡ và thủy phân các liên kết disulfide giữa và thậm chí bên trong các phân tử keratin trong sợi tóc, từ đó biến keratin trong tóc thành keratin hòa tan. Phương pháp cơ học có thể được chia thành phương pháp thủy phân áp suất cao và phương pháp giãn nở áp suất cao, phương pháp ép đùn và phương pháp ép đùn. Trong quá trình thủy phân, axit và kiềm có thể được thêm vào bình phản ứng để tạo thành phương pháp thủy phân axit loãng có áp suất cao ở nhiệt độ cao và phương pháp thủy phân kiềm loãng có áp suất ở nhiệt độ cao. Trong số đó, phương pháp giãn nở chiếm ưu thế hơn vì nhiệt độ thủy phân tương đối thấp, thời gian tương đối ngắn, sản phẩm ở dạng lỏng và dễ tạo thành bột.
2. Phương pháp hóa học
Theo các nguyên liệu thô và thuốc thử khác nhau được sử dụng, các phương pháp hóa học thường có thể được chia thành xử lý axit-bazơ, khử, oxy hóa, v.v. Khi hòa tan keratin bằng phương pháp hóa học, một lượng nhất định chất biến tính, chất hoạt động bề mặt, v.v. thường được thêm vào phá vỡ lực liên phân tử, liên kết hydro,… nhằm tăng khả năng hòa tan của phân tử keratin.
Quá trình cơ bản của xử lý axit-bazơ trước tiên là làm phồng tóc bằng axit hoặc kiềm, sau đó thủy phân ở nhiệt độ nhất định để thu được keratin hòa tan. Để nâng cao hiệu quả hòa tan, thường cần sử dụng nó kết hợp với chất khử. Trong quá trình này, nồng độ axit và kiềm cũng như nhiệt độ của phản ứng có thể ảnh hưởng đến trọng lượng phân tử và hiệu suất của keratin. Trong quá trình hòa tan axit-bazơ chắc chắn xảy ra sự thủy phân các liên kết peptit và phân hủy các liên kết disulfua trong các đại phân tử protein. Vì vậy, trong phương pháp này phải giải quyết được mâu thuẫn giữa hiệu suất và trọng lượng phân tử của keratin. Nói chung, keratin có trọng lượng phân tử lớn hơn có thể thu được trong thời gian hòa tan ngắn hơn, nhưng hiệu suất keratin thấp hơn; Tuy nhiên, quá trình hòa tan kéo dài có thể dễ dàng làm cho các liên kết peptide trong phân tử keratin bị đứt gãy, dẫn đến sản phẩm có trọng lượng phân tử thấp hơn; Hiệu suất tạo ra sản phẩm keratin hòa tan càng cao thì trọng lượng phân tử của nó càng nhỏ.
2.2 Phương pháp khử sử dụng chất khử để khử liên kết disulfide trong phân tử keratin thành nhóm thiol, tạo ra keratin hòa tan. Các chất khử được sử dụng thường là các hợp chất thiol, chẳng hạn như natri mercaptoacetate, 2-mercaptoetanol, axit mercaptoacetic và dithiothreitol. Keratin chứa một lượng lớn nhóm thiol thu được qua quá trình khử cần phải được bảo vệ bằng thuốc thử thích hợp do tính chất phản ứng cao của nhóm thiol, dễ bị oxy hóa, để thu được dung dịch keratin ổn định; Thông thường, các chất hoạt động bề mặt như natri dodecyl sulfonate [22] hoặc rhamnolipids được sử dụng để bảo vệ các nhóm thiol. Những chất này cũng có thể làm giảm sức căng bề mặt của các phân tử keratin và tăng khả năng hòa tan của keratin [23]. Ngoài ra, sunfua kim loại cũng có thể được sử dụng làm chất khử, chẳng hạn như natri sunfua, có thể làm giảm liên kết disulfua và hòa tan keratin; Guanidine hoặc guanidine hydrochloride cũng có thể được sử dụng để kéo dài hoàn toàn chuỗi peptide, bộc lộ hoàn toàn các nhóm chức năng, sau đó khử và chiết bằng chất biến tính. Sử dụng kết hợp các chất khử: hợp chất sulfite/carboxamide/hợp chất hữu cơ muối natri trộn với nguyên liệu thô, sử dụng quá trình khử từng bước để mở liên kết disulfide, sau đó bảo vệ keratin bằng chất hoạt động bề mặt có thể ngăn chặn quá trình oxy hóa keratin. Sự phân bố trọng lượng phân tử của các sản phẩm chính nằm trong khoảng 40-80kD. Các thuốc thử được sử dụng trong phương pháp khử tương đối nhẹ, ít gây tổn hại đến chuỗi peptide, dẫn đến trọng lượng phân tử và hiệu suất sản phẩm keratin cao hơn; Thông thường phương pháp chiết xuất hóa học được ưa thích.
3 Phương pháp oxy hóa
Nguyên tắc cơ bản là sử dụng chất oxy hóa để oxy hóa các liên kết disulfide trong keratin thành các nhóm axit sulfonic, tạo ra keratin hòa tan.
Các chất oxy hóa được sử dụng trong phương pháp oxy hóa nói chung là các peroxit như axit formic, axit peracetic và hydro peroxide. Sulfonation bằng Na2SO3 và oxy hóa bằng cupric amoni hydroxit chuyển nhóm Cystine thành S-thiocysteine, và ly tâm gel như keratin bằng hệ thống lọc cấp liệu trọng lực nhẹ. Tách gel giống như dung dịch dẫn xuất keratin có S-sulfonated cao, thêm chất chelat, sau đó sử dụng phương pháp điểm đẳng điện để kết tủa và tách protein dạng sợi trung gian và protein lưu huỳnh cao keratin S-sulfonated. Tuy nhiên, trong quá trình oxy hóa chắc chắn sẽ xảy ra hiện tượng đứt gãy oxy hóa chuỗi peptide nên trọng lượng phân tử trung bình của keratin thu được bằng phương pháp oxy hóa không cao.
4 Luật sinh học
Phương pháp chính là tận dụng sự thoái biến của keratin bởi keratinase để phân hủy keratin không hòa tan thành keratin hòa tan. Do chức năng phân hủy cụ thể của keratin tự nhiên bởi keratinase, nó có thể cải thiện đáng kể khả năng hòa tan của keratin. Tuy nhiên, phương pháp này thường mất nhiều thời gian và sản phẩm chủ yếu là peptide có trọng lượng phân tử thấp hơn.
Yolanda
Điện thoại di động: +86 -29-86107037-8012
E-mail:sales9@konochemical.com
Điện thoại/Wechat: 18729555803