從兔毛中提取L-精氨酸的研究.pdf

1、我國(guó)兔毛資源浪費(fèi)嚴(yán)重，在紡織加工中每年都有大量的兔毛副產(chǎn)品、不適合紡紗的短纖維、粗毛和兩型毛等兔毛原料被丟棄，這些兔毛廢棄物屬于動(dòng)物蛋白纖維，含有相當(dāng)豐富的角蛋白。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年有幾十噸的兔毛廢棄物會(huì)被直接丟棄在垃圾填埋場(chǎng)，既浪費(fèi)寶貴的角蛋白資源，又加重對(duì)環(huán)境的污染。如果能夠?qū)⑦@些廢棄的兔毛進(jìn)行回收，不僅可緩解當(dāng)前兔毛廢棄物堆積而導(dǎo)致污染環(huán)境問(wèn)題，還使廢棄資源重新獲得使用價(jià)值。近年來(lái)，關(guān)于對(duì)動(dòng)物蛋白纖維綜合利用的研究非常多，也取得一定

2、的成果。本文通過(guò)對(duì)兔毛中氨基酸的成分組成與含量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)兔毛中L-精氨酸的含量占6.32％，高于其他制備L-精氨酸的原料，因此兔毛可被認(rèn)為是一種提取L-精氨酸的良好材料。本課題首次提出以兔毛為原料提取L-精氨酸，并通過(guò)優(yōu)化工藝條件來(lái)確定一個(gè)連續(xù)可操作的工藝流程，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)工藝的產(chǎn)業(yè)化。
　　首先，本課題采用酸解法探究兔毛的水解工藝，并以兔毛溶解率及L-精氨酸濃度為指標(biāo)對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化，將浴比、溫度、時(shí)間作為影響因素設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)

3、，獲得最佳的水解工藝:兔毛與8mol/L鹽酸的浴比為1∶2，反應(yīng)溫度為115℃，反應(yīng)時(shí)間為8h。在最佳工藝條件下，兔毛溶解率為98.38％，而L-精氨酸濃度為41.46％。
　　其次，將兔毛水解液進(jìn)行脫色、脫鹽處理研究，對(duì)比各種處理方法，最終選擇兩步法聯(lián)合處理兔毛水解液，第一步是采用濃縮結(jié)晶法除去溶液中部分酸性、中性氨基酸及部分無(wú)機(jī)鹽，該過(guò)程的脫鹽率為18.7％，L-精氨酸損失率為5.2％;第二步是采用樹(shù)脂吸附法，以反應(yīng)溫度、樹(shù)脂

4、用量、時(shí)間作為影響因素設(shè)置單因素試驗(yàn)，考察了四種樹(shù)脂對(duì)色素、無(wú)機(jī)鹽及L-精氨酸的吸附性能。試驗(yàn)結(jié)果分析確定兔毛水解液先后通過(guò)D3520樹(shù)脂、201×7樹(shù)脂的共同吸附達(dá)到增強(qiáng)脫色、脫鹽效果，其吸附條件為30℃或室溫條件下，樹(shù)脂的用量與兔毛水解液的體積比為1∶3，吸附時(shí)間為1～2h。在這個(gè)工藝條件下兔毛水解液的脫色率為88.53％，脫鹽率為52.17％，L-精氨酸損失率為15.83％。
　　最后，選擇離子交換法從兔毛水解液中提取L-精

5、氨酸。通過(guò)靜態(tài)法考察001×7、D001和D155三種樹(shù)脂對(duì)L-精氨酸的吸附平衡時(shí)間、溶液pH、兔毛水解液中L-精氨酸初始濃度及吸附等溫曲線，結(jié)果表明三種樹(shù)脂的吸附平衡時(shí)間分別為60min、60min和150min;001×7、D001樹(shù)脂的最佳pH為6～7之間，D155樹(shù)脂的最佳pH為8左右，最佳L-精氨酸初始濃度為20g/L。對(duì)三種樹(shù)脂的吸附等溫曲線進(jìn)行Langmuir方程的線性擬合，得到三種樹(shù)脂的最大平衡吸附量分別為66.67mg

6、/g、70.42mg/g、46.51mg/g，并且三種樹(shù)脂對(duì)L-精氨酸的吸附行為都能很好的用Langmuir方程描述。
　　通過(guò)動(dòng)態(tài)法探討三種樹(shù)脂在不同上樣流速下對(duì)L-精氨酸吸附的穿透曲線，結(jié)果表明低流速更有利于吸附，最佳上樣流速為1mL/min。選擇001×7樹(shù)脂為理想吸附劑，對(duì)其穿透曲線進(jìn)行積分，得到最佳的兔毛水解液體積與樹(shù)脂質(zhì)量比為4∶1。以氨水為洗脫劑，考察樹(shù)脂在不同濃度的氨水和洗脫流速下的洗脫曲線，確定氨水濃度為2mol