可溶性丝素蛋白溶液高效节能脱盐工艺及其应用

摘要

丝素蛋白是蚕丝的主要成分，除了服装方面还广泛应用于化妆品、医学和生物等多个领域，而要想实现丝素蛋白在生物和医学等领域的应用，就要先制备出丝素蛋白溶液。目前丝素蛋白多采用溶解—精制后进行使用，天然丝素蛋白不溶于水，需要在高浓度的盐溶液(CaCl2)中进行溶解，溶解后由于高浓度盐的存在使其无法被利用，所以脱盐成为生产再生丝素蛋白溶液的重要环节，也是技术难点。本文以高效节能为出发点，探讨了利用扩散渗析-电渗析(DD-ED)集成技术对丝素蛋白盐溶液进行脱盐，并且进一步探究了自制丝素蛋白溶液的应用性能。
　　本文首先进行单因素实验，综合考虑脱盐能耗和脱盐工时，重点探讨了丝素蛋白溶液（料液）的浓度、丝素蛋白溶液与去离子水（渗透液）体积比以及不同电流密度下电渗析的脱盐效率，最终得到了较优的实验参数范围。然后在单因素实验的基础上，采用正交实验对影响可溶性丝素蛋白溶液脱盐的主要因素进行考察，并且通过综合平衡法和综合评分法对实验结果进行分析，最终确定了最佳的脱盐技术参数:丝素蛋白浓度为5％、10倍体积的去离子水、扩散渗析预脱盐中丝素蛋白溶液和去离子水流量分别为20L/h和30L/h、预脱盐率为40％、电渗析深度脱盐中丝素蛋白溶液和去离子水流量均为30L/h，电渗析电流密度为23.8A/m2。在该工艺条件下脱盐工时缩短至9h，相比于仅使用电渗析脱盐能耗降低50％左右，丝素蛋白溶液脱盐率维持在99.9％以上，回收率高达91.06％，同时相比于传统的透析袋脱盐，水耗减少约88％。
　　本文初步探讨了自制的丝素蛋白溶液在三个方面的应用性能。分别利用丝素蛋白溶液制备丝素蛋白凝胶和丝素蛋白粉，并且通过对产品的SEM图分析，从产品的表面结构验证了自制的丝素蛋白溶液可以满足丝素蛋白凝胶以及丝素蛋白粉的制备要求。另外，还探讨了自制的丝素蛋白溶液对HaCaT细胞生长的影响及在UVB辐射后对该细胞的防护作用，通过对比发现，本工艺制得的丝素蛋白溶液具有传统的透析袋脱盐方法得出的丝素蛋白相似的增殖HaCaT细胞的作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 蚕丝概述

1．2 蚕丝的结构和性质

1．2．1 蚕丝的结构

1．2．2 蚕丝的溶解性能

1．3 再生丝素蛋白溶液的制备方法概述

1．3．1 蚕丝蛋白的脱胶

1．3．2 蚕丝蛋白的溶解

1．3．3 再生丝素蛋白溶液脱盐

1．4 丝素蛋白的应用概述

1．4．1 服装方面

1．4．2 化妆品方面

1．4．3 食品方面

1．4．4 医学材料方面

1．4．5 生物技术方面

1．5 本课题的意义与研究内容

1．5．1 研究意义

1．5．2 研究内容

第二章 集成脱盐工艺优化探究

2．1 材料与仪器

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验仪器

2．2 丝素蛋白溶液制备工艺流程

2．2．1 蚕丝的脱胶与溶解

2．2．2 扩散渗析-电渗析集成工艺脱盐

2．3 计算与分析方法

2．3．1 钙离子含量

2．3．5 丝素蛋白脱盐率

2．3．6 丝素蛋白浓度

2．3．7 氮可溶解指数

2．4 结果与讨论

2．4．1 单因素分析

2．4．2 正交实验分析

2．4．3 脱盐效果比较分析

2．4．4 膜污染及其清洗

2．5 本章小结

第三章 丝素蛋白应用研究

3．1 丝素蛋白凝胶特性研究

3．1．1 丝素蛋白凝胶

3．1．2 十二烷基磺酸钠

3．1．3 材料与主要仪器

3．1．4 表面活性剂促进丝素凝胶原理

3．1．5 实验方法与测试

3．1．6 结果与讨论

3．1．7 小结

3．2 丝素蛋白粉的制备与表征

3．2．1 丝素蛋白粉

3．2．2 材料与主要仪器

3．2．3 实验方法与测试

3．2．4 结果与讨论

3．2．5 小结

3．3 丝素蛋白生物学价值研究

3．3．1 丝素蛋白的生理作用

3．3．2 材料与主要仪器

3．3．3 实验方法与测试

3．3．4 结果与讨论

3．3．5 小结

3．4 本章小结

第四章 结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢