蠶絲蛋白的綜合利用和發(fā)展前景

蠶絲蛋白的綜合利用和發(fā)展趨勢目錄蠶絲蛋白的組成及性能蠶絲蛋白的綜合利用現(xiàn)狀蠶絲蛋白工業(yè)的展望簡要介紹了蠶絲蛋白的組成、性能，具體敘述了蠶絲在服裝、化妝品、食品、醫(yī)藥、醫(yī)用材料、生物技術(shù)和環(huán)保領(lǐng)域等方面的應(yīng)用和研究進展。最后闡述了蠶絲蛋白的發(fā)展前景。蠶絲蛋白的組成及性能

蠶絲蛋白的組成蠶絲蛋白的性能蠶絲蛋白的組成蠶絲蛋白質(zhì)含量高達98％，主要由絲素、絲膠兩種蛋白質(zhì)組成，其中絲素占70％～80％，絲膠為20％一30％。絲素蛋白由一條H鏈和一條L鏈通過s—s鍵結(jié)合而成。絲素和絲膠蛋白均含有包括人體必需氨基酸在內(nèi)的18種氨基酸。絲素的主要成分是甘氨酸、丙氨酸、酪氨酸、絲氨酸；而絲膠中則含有大量的絲氨酸、天門冬氨酸、谷氨酸，其次是甘氨酸、蘇氨酸和賴氨酸等。絲膠中親水性氨基酸多于疏水性的氨基酸；而絲素中親水性的氨基酸少于疏水性的氨基酸。絲蛋白還含不超過0．7％的鉀、鈣、硅、鍶、磷、鐵和銅等多種無機元素。

名稱絲素絲膠甘氨酸丙氨酸亮氨酸異亮氨酸苯丙氨酸蛋氨酸色氨酸脯氨酸胱氨酸絲氨酸蘇氨酸天門冬氨酸谷氨酸組氨酸賴氨酸精氨酸41.8727.030.320.310.660.700.600.340.3012.450.581.231.290.360.711.8313.754.900.800.911.070.870.501.400.2033.318.0719.623.251.910.873.58表格1.蠶絲中絲素和絲膠的氨基酸組成

蠶絲蛋白的性能從工業(yè)用材料的角度來看，絲蛋白與其它天然生物聚合物相比有如下的杰出特性：①材料均勻單純，蛋白含量大于95％，由蠶絲即可得到純的絲蛋白；②家蠶絲纖維無須使用有害的還原劑，用水透析后便能得到純絲素蛋白溶液；③蠶絲可以隨時隨地通過對蠶使用人工飼料來得到；④使用加熱、干燥、壓縮、化學(xué)藥品處理等，很容易改變它的結(jié)構(gòu)；⑤能制成纖維、粉末、薄膜、溶液等多種形態(tài)。⑥絲蛋白在醇類溶液中難溶，此特性有助于絲素蛋白用作生物材料，因為這種溶劑對活組織無害。

蠶絲蛋白的綜合利用現(xiàn)狀蠶絲在服裝領(lǐng)域的應(yīng)用蠶絲蛋白在化妝品方面的應(yīng)用蠶絲蛋白在食品方面的應(yīng)用蠶絲蛋白在醫(yī)藥方面的應(yīng)用蠶絲蛋白在生物技術(shù)上的應(yīng)用蠶絲蛋白在美化環(huán)境方面的應(yīng)用蠶絲蛋白在復(fù)合材料方面的應(yīng)用蠶絲在服裝領(lǐng)域的應(yīng)用真絲織物有穿著舒適、手感柔軟光滑、光澤和諧、華麗高貴等特點。因此一直受到人們的青睞。蠶絲的公定回潮率11%，具有優(yōu)良的吸濕性和透濕性，使真絲織物具有適應(yīng)外界溫度變化而及時對其調(diào)整的作用，使體表始終保持一定水分，防止皮膚干裂。蠶絲的導(dǎo)熱性小于絕大多數(shù)紡織纖維，真絲服裝散熱速度比較慢，所以人們穿著真絲服裝會感到冬暖夏涼，蠶絲服裝對溫度變化有很好的緩沖作用。桑蠶絲中乙氨酸的含量高達42．8％，乙氨酸能與紫外線進行光化作用，因此真絲服裝能阻止或減少太陽光中紫外線對人體的侵害，起到保護皮膚的作用。且蠶絲蛋白纖維不易產(chǎn)生靜電。真絲服裝經(jīng)穿著使用后，容易產(chǎn)生原纖化，原纖化就像掃帚，毛刷一樣，可以起到清除人體表面細微污垢和細菌的功能，防止皮膚瘙癢癥，因此有人稱蠶絲為“保健型纖維”。為了克服真絲織物易皺、品種單一、容易泛黃、染色度較差等缺點，目前有開發(fā)出了包芯絲、變形絲等復(fù)合的生絲，并已成為其發(fā)展的主要方向，蠶絲正以新面孔活躍在服裝領(lǐng)域。

蠶絲蛋白在化妝品方面的應(yīng)用在日本學(xué)者平林潔教授研究將蠶絲應(yīng)用于非衣料服飾領(lǐng)域之后，日本及中國國內(nèi)市場相繼出現(xiàn)了添加可溶性蠶絲蛋白(如絲肽、絲素氨基酸)的化妝品。在化妝品方面主要有兩種形式：即絲素和絲肽。絲素保持了蠶絲蛋白的原始結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，仍然具有蠶絲蛋白特有的柔和光澤和吸收紫外線抵御日光輻射的作用，絲素光滑、細膩、透氣性好、附著力強，能隨環(huán)境溫濕度的變化而吸收和釋放水分，對皮膚角質(zhì)層水分有較好的保持作用，因此絲素是美容類化妝品如唇膏、粉餅、眼霜等的上乘基礎(chǔ)材料。絲肽因水解程度不同，其分子量從幾百到幾千不等，絲肽產(chǎn)品依平均分子量來分類，根據(jù)需要進行選用。絲肽可溶于水，與常用的表面活性劑都能相溶。由于絲肽分子側(cè)鏈中含有較多的親水基，使絲肽具有較好的保濕作用。絲肽分子量較小，滲透性強，可透過角質(zhì)層與上皮細胞結(jié)合，參與和改善上皮細胞的代謝，營養(yǎng)細胞，使皮膚濕潤、柔軟，富有彈性和光澤。蠶絲蛋白在食品方面的應(yīng)用蠶絲的蛋白組成中，甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸、酪氨酸占其含量的86％左右。以大白鼠作材料，添食絲肽的試驗以及對絲蛋白中氨基酸組成進行分析可知，蠶絲蛋白在以下方面具有一定的醫(yī)療作用：(1)降低血液中膽固醇、防止高血壓和腦血栓。蠶絲的甘氨酸占45％，具有降低血液中膽固醇濃度的作用，可防治高血壓和腦血栓，其功能明顯優(yōu)于其他降壓藥物；(2)預(yù)防“老年性中風(fēng)一和癡呆癥。蠶絲中的酪氨酸占6％，可在酪氨酸脫氨酶作用下生成多巴、多巴經(jīng)脫羧酶的作用而生成多巴胺。能防治“老年性中風(fēng)"，而且多巴胺能控制各種神經(jīng)系統(tǒng)失去平衡而出現(xiàn)手足顫抖臉部神經(jīng)扭曲等帕金森氏癥；(3)促進胰島素的分泌。我國古代又把蠶繭煎食用于治療糖尿病的中藥處方，現(xiàn)代科學(xué)家測定絲肽易與糖分結(jié)合，具有促進胰島素分泌的作用，而且可起到減肥、抗病毒并能降低膽固醇和增強機體免疫力的作用；(4)解酒保肝。蠶絲中的丙氨酸占有29％，是激活酒精代謝分解成乙醛和NADH的動力源，具有解酒保肝的作用。由于蠶絲蛋白具有以上的醫(yī)療價值，在日本已成為新一代保健食品添加劑。80年代初就已制成了具有檸檬味、咖啡味等多種味道的絲素果凍，從而邁出了蠶絲食品開發(fā)的第一步。目前，日本已設(shè)立了專產(chǎn)食用絲素粉和絲素食品的工廠，生產(chǎn)絲素醬油、絲素飲料、絲素餅干、絲素糖果等，特別是在老年和