丝素肽的应用

概述^【1】

80年代初在日本首先出现了第二代含丝化妆品—丝素肽，这类化妆品添加的是丝素水解产物，其平均分子质量为500-10000 D，为水溶性的丝多缩氨酸，丝素肽的分子结构是螺旋型，具有特殊的超微结构。丝素肽是丝素蛋白的水解产物， 分子量较低，它既有丝蛋白原有的优良特性，又有许多新的用途，具有很好的开发前景。

含有十多种人体必需的氨酸，其中的丝氨酸、赖氨酸、精氨酸、天门冬氨酸、谷氨酸以及组氨酸极易詖肌肤吸收，故能常保皮肤柔嫩、白晰、滋润、有弹性，对预防皮肤哀老有特效。丝多缩氨酸能抑止路氨酸酶的活性，从而十分有效地控制皮肤中黑色素的形成，能使皮肤常保洁白无瑕。丝肽具有天然良好的吸温放湿性能，对治疗皮肤燥裂，皮肤瘙痒，妊娠搔痒，皮肤损伤愈合，抵御日光辐停和严寒倾袭等有显著效果。本品是制造化妆品的原料。在化妆品中的添加量为3—5％。

制备方法^{【2】【3】【4】}

丝素肽的制备方法主要有:盐解、酸解、碱解、酶解等。

各种方法都有其优点和不足。盐溶液降解可得到分子量在数万的丝蛋白，由于仍属于大分子蛋白而影响其吸收和营养价值;酸水解可使丝素蛋白充分水解，但使色氨酸全部破坏，丝氨酸、酪氨酸和苏氨酸部分破坏;碱水解引起消旋作用，从而降低营养价值;酶水解反应条件温和对氨基酸破坏小而成为降解丝蛋白的最有前途的方法，但目前报道的酶解所采用的植物蛋白酶、动物蛋白酶和微生物酶的水解效率都不高。

综合以上制备丝素肽方法的优点和不足， 我们应该根据不同的需求按照不同的方法来制备丝素肽， 也可以结合以上的制备方法综合处理， 以制备出符合要求的丝素肽。

1. 硫酸水解丝素

丝素肽制备的工艺流程：

废丝或茧壳→脱胶→水解→除盐→脱色→过滤→干燥→丝素肽。

脱胶处理：

将茧壳或废丝按浴比1∶50 放入温度为98～100℃的一定质量、体积分数的Na2CO3 溶液中，脱胶处理2～3次，每次30min；Na2CO3 的质量-体积分数:次脱胶为0.1%，第二次脱胶为0.05%，脱胶后用水充分洗涤，离心机脱水，反复2～3 次。采用苦味酸胭脂红溶液检测脱胶是否完全( 丝胶被完全除去，样品被染成黄色；丝胶未脱尽，胭脂红将丝胶染成红色)，若丝胶未脱尽，则重复第2 次脱胶工艺。

丝素的水解：

将脱胶后的丝素纤维按浴比1∶10 放入一定质量分数的硫酸溶液中一定时间， 保持微沸回流( 油浴:120℃)，进行丝素纤维的水解。硫酸质量分数分别取20% 和30%；时间6、9、10h。用双缩脲反应，检测丝素水解液是否大部分是氨基酸和少量二、三肽。

丝素水解液的除盐：

由于水解的丝素液( 丝素肽溶液) 中含有大量的SO₄^2- 离子，必须将其除去。本研究采用设备简单、操作容易、费用低廉的间接去除法—沉淀分离法。在水解得到丝素肽溶液中加入一定量的CaCO3，产生硫酸钙沉淀，放置一定时间，使其充分反应和沉降，用布氏漏斗进行抽滤，除去沉淀物即除去硫酸根离子，得到丝素肽溶液。

由于CaCO3 用量的多少影响到SO₄^2-去除率的高低，为了考察CaCO3 用量对SO₄^2-去除率的影响，取CaCO3 与H2SO4摩尔比分别为1∶1、1∶1.1、1∶1.2、1∶1.3、1∶1.4、1∶1.5。用EDTA滴定法测定除盐后的丝素肽溶液中SO4^2-的残留量。

脱色：

在除盐后的丝素肽溶液中加入一定量的活性炭，活性炭加入量为脱色液的5%～10%，脱色温度为70℃，在搅拌状态下脱色时间2h，再用布氏漏斗进行抽滤，获得丝素肽清液。脱色效果通过在721 分光光度计上测定透光率获得。测量波长为530nm，参比溶液为去离子水，其透光率设定为100%。

丝素肽溶液的干燥：

溶液的干燥方法主要有喷雾干燥法、冷冻干燥法和烘箱烘干法等。由于实验条件的限制，本研究使用恒温烘箱干燥丝素肽，温度为80、100℃。

2. （1）以下脚蚕茧或废蚕丝为原料，用0．3％一1．0％(w/v)的Na：CO，溶液精炼。

（2）用20％一60％(w/w)的CaCl2溶液在50℃一140℃溶解。

（3）溶丝液在pH2．5—12．0，30℃一80。C下进行酶水解反应，控制水解度DH为5％一25％。

（4）反应结束后灭酶，离心、过滤，得滤液即酶解液。

（5）酶解液用纳滤膜进行纳滤脱盐，在脱盐过程中不断加水稀释料液。

（6）脱盐后的料液浓缩后进行喷雾干燥即得产品丝素肽粉末。

该方法对传统的酶水解法制备丝素肽的生产工艺进行了改进，即丝素溶液先不脱盐，而是先进行酶解反应，然后再纳滤脱盐。

丝素肽的开发应用^{【5】【6】}

1. 化妆品方面

丝素肽中含有18 种氨基酸(如表1 所示)。

其中有一些是人体必需且又不能自身制造的，因此能为皮肤、头发提供必要的营养成份。有实验表明相对分子质量在1000 ～ 2 000Da之间时，丝素肽容易被头发吸收且不易被水洗去。而且丝素肽与头发中角蛋白结构极为相似，对头发有较高的亲合性，可渗透进入毛发的皮质层起到营养和修复损伤的作用，并可增加头发弹性、柔软性及保湿性，使头发具有光泽，易于梳理，飘逸美观[(如表2 所示)。

同时，丝素肽不仅是天然的调湿剂，而且相对分子质量在300～800Da之间时，其营养要素可透过皮细胞的间隙和腺体而被吸收，从而改善了肌肤营养，增强皮肤细胞活力和弹性，促进细胞的新陈代谢，可防止皮肤龟裂和化学损害作用。不论对正常皮肤还是有伤痕的皮肤，用丝素肽涂抹均未发生红肿现象，说明丝素肽对正常或擦伤皮肤无异常刺激过敏反应。还有实验表明丝素肽也有抑制黑色素形成，保持皮肤嫩白的作用(如表3 所示)。

蚕血中含有酪氨酸与酪氨酸酶，当淡黄色蚕血从蚕体流出时，在日光作用下很快生成黑色素，这一作用可以认为与皮肤中黑色素生成相类似。它与化妆品原料相溶性好，没有不良化学反应发生，可应用于各类高档化妆品之中。是一种最新的营养、护发、护肤的高级化妆品添加剂。

2. 纺织加工方面

丝素肽可作为丝绸染色中的缓染剂，又可作为涤纶织物的亲水保湿整理剂。据研究因涤纶织物的缺点是吸湿透气性差，极易产生静电，而丝素肽是一种含有许多亲水性基团的氨基酸缩聚物。涤纶织物表面经丝素肽液整理后，丝素肽发生自交联粘附在织物表面。从而大大改善涤纶织物的吸湿透气性和抗静电性能， 显著地改善穿着舒适性和防止静电的危害。

3. 在食品工业方面的应用

据有关实验表明，丝素肽富含人体所需的必需氨基酸，又是一种纯蛋白，对丝素肽的最新研究发现，丝素肽在某种程度上有控制血糖的量、降低胆固醇和促进酒精分解代谢的作用，对自身免疫性疾病有很好的防治作用。因此，在食品，饮料方面应用价值高。目前，已有用相对分子量小于10000Da 的丝素肽，制成了含丝素肽3 %、pH 值5 .5 的保健丝素肽饮料。国内在这方面正在进一步的探索研究之中，不久它将会以崭新的面目，美味可口的保健食品呈现在人们面前。

4. 在医药方面的应用

随着丝蛋白的医药医疗方面的功能的不断研发， 丝素肽的价值也逐渐体现出来。它在医药医疗方面的应用不容忽视。

5. 丝素肽的抗菌作用

根据有关报告，将蚕丝水解成丝肽， 经自然空气中放置和接种大肠杆菌测试， 结果显示均有抗菌作用。添加家蚕丝素肽在浓度为5 % 时，没有菌落生长。由此可见丝素肽对于空气中的杂菌，有抑制作用。由于丝素肽具有抗菌的特性，因此可以用于抗菌药物等的开发利用。

6. 制成药物缓释制剂

更有实验表明丝素肽能有效地放慢经皮肤吸收药物的药力释放速度及抑制某些挥发性成分的蒸发损失，从而提高药效。而且丝素肽有促进皮肤组织再生，促进伤口愈合的作用。在试验时观察到有伤痕的皮肤，涂抹丝素肽后的皮肤伤口愈合时间比涂抹生理盐水要缩短，这说明丝素肽对伤口愈合效果十分显著。因此丝素肽可以作为良好的药物缓释制剂。

7. 在医疗方面的应用

丝素处理得到的相对分子质量在10000Da 以上的丝素肽成膜性好，可以制成丝素蛋白膜，可用于作为制造隐形眼镜、人造皮肤、人工角膜等。如在丝素溶液干燥成膜过程中加入具有抗血凝固性能的药品，可制造人造血管等等。这些研究已取得突破性进展。根据报道用丝素膜作固化酶的载体己进入实用阶段，目前还有用丝素膜做成生物传感器，用以测定糖尿病人的血糖值等。

开发展望^【7】

以上只是丝素肽的部分作用和功能， 还有许多未知的功能有待开发利用。还可将丝素肽进行改性处理获得更多功能的研究。目前已有人将丝素肽制成的丝素膜进行硫酸化处理得到抗凝血的丝素膜， 并结合这种膜研制出一种抗凝血的神经支架。随着丝素肽多功能、新用途的不断开发， 将蚕丝的新应用又推动一大步， 从而带动蚕丝产业的发展。

参考文献

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