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羊毛中含有82%的角蛋白,角蛋白因其较高的胱氨酸含量区别于其他蛋白。胱氨酸中的二硫键形成相邻肽链的交联是角蛋白较高的稳定性和低溶解性的本质原因,而丰富的二硫键存在也为角蛋白溶液的应用提供了方便。
文章通过TCEP对羊毛角蛋白溶解过程的观察及机理,以及对角蛋白溶液的特性的研究得出以下主要结论:
TCEP溶解羊毛是一个溶胀溶解的过程,羊毛的溶解率达到了96.3%。温度对羊毛的最终溶解时间和最终溶解率有很大的影响。少量的SDS就能大幅度降低羊毛溶解时间,随着SDS量的增加,溶解时间并没有明显变化。
单独用TCEP和亚硫酸氢钠都不能使羊毛完全溶解。NaHSO3主要起一个使羊毛溶胀的作用,TCEP对二硫键有很强的选择还原性。经TCEP处理,胱氨酸和硫元素含量明显下降。TCEP对羊毛鳞片有很强的损伤,主要起破坏二硫键、剥离鳞片的作用。溶解破坏了羊毛大分子间的有序排列,增加了羊毛大分子的无序结构。
在羊毛溶解过程中,羊毛的鳞片层首先被软化破坏,鳞片之间出现空隙;然后皮质层被溶解;被破坏的鳞片层最后溶解,少量的不溶残留物为胱氨酸含量很高的鳞片外表皮和次表皮。
角蛋白液分子量呈连续分布。温度越低,角蛋白分子量越大,大部分集中在14.4KD以上。制得的蛋白液,是氨基酸、多肽等一系列水解产物的混合液。制得的角蛋白溶液是均匀的粘稠的淡黄色溶液,且稳定性很好。
利用角蛋白溶液涂复涤纶和棉织物。把涤纶织物的高强度与角蛋白天然高分子的特性有机结合,通过整理成涤纶天然功能织物:(1)增重率在9%以上。(2)回潮率由0.57%提高到7.16%。(3)根据扫描电镜观察,织物表面形态有显著差异。利用天然蛋白整理棉织物,能在改善棉织物抗皱性的同时,不影响织物的强力,且无甲醛释放的缺点:(1)增重率在7.5%以上。(2)抗皱性明显改善。(3)断裂强力有少量降低。揭示了角蛋白整理机理:(1)物理机械粘附作用,使角蛋白固定在织物上;(2)角蛋白与织物纤维之间在较强的分子间作用力。(3)角蛋白上巯基的再氧化,生成二硫键。另外,棉纤维上含有大量的羟基可与角蛋白交联。