الكيراتين هو مسحوقبروتين ليفي تنتجه الخلايا الظهارية الحيوانية. المكونات الرئيسية التي يتكون منها الشعر والريش والقرون والدروع والحوافر والحرير وما إلى ذلك لها تأثير وقائي على الحيوانات. يمكن تقسيمها إلى فئتين: إحداهما ألفا كيراتين، وهو بروتين موجود في الشعر والقرون والأظافر والحوافر وما إلى ذلك، مع محتوى وفير من السيستين في الجزيء؛ وهناك نوع آخر هو بيتا كيراتين، مثل فيبروين الحرير، الذي لا يحتوي على السيستين أو السيستين في جزيئه، ولكن يحتوي على مستويات عالية من الجلايسين والألانين والسيرين. الخصائص الكيميائية مستقرة للغاية، مع نسبة عالية بشكل خاص من روابط ثاني كبريتيد. في الظروف العادية، فهو غير قابل للذوبان في الماء، والمحاليل الملحية، والأحماض المخففة، والمحاليل القلوية المخففة، ولكن يمكن أن يذوب في محاليل الكبريتيد غير العضوية. تستخدم صناعة الجلود الكبريتيدات غير العضوية لإزالة الجلود من خلال الاستفادة من هذه الخاصية. يعتبر الصوف والحرير، المكونان بشكل رئيسي من الكيراتين، من المواد النسيجية المهمة للغاية. ليف الحرير هو الكيراتين، الذي يمثل 70-75% من الحرير وهو الجزء غير القابل للذوبان من الحرير. طبقتها الخارجية مغلفة بمادة السيريسين (نوع من الجلوبيولين)، والتي تمثل حوالي 22-24%. أنها ليست خيطية ويمكن حلها في الماء الساخن. في صناعة الحرير، يجب غلي الحرير الطبيعي (المعروف بالحرير الخام) في الماء لإذابة بروتين السيريسين وإزالته، من أجل معالجة الحرير الطبيعي وتحويله إلى ألياف حرير لامعة وناعمة جدًا للنسيج.
1. الطريقة الميكانيكية
يتضمن الاستخلاص الميكانيكي للكيراتين بشكل أساسي التسخين والضغط لكسر وتحلل روابط ثاني كبريتيد بين وحتى داخل جزيئات الكيراتين في ألياف الشعر، وبالتالي تحويل الكيراتين في الشعر إلى كيراتين قابل للذوبان. يمكن تقسيم الطرق الميكانيكية إلى طريقة التحلل المائي عالي الضغط وطريقة التمدد بالضغط العالي وطريقة البثق وطريقة البثق. أثناء عملية التحلل المائي، يمكن إضافة الأحماض والقلويات إلى غلاية التفاعل لتكوين طريقة التحلل المائي للحمض المخفف المضغوط بدرجة حرارة عالية وطريقة التحلل المائي القلوي المخفف المضغوط بدرجة حرارة عالية، على التوالي. من بينها، طريقة التمدد متفوقة لأن درجة حرارة التحلل المائي منخفضة نسبيًا، والوقت قصير نسبيًا، والمنتج فضفاض وسهل المسحوق.
2. الطريقة الكيميائية
وفقًا للمواد الخام والكواشف المختلفة المستخدمة، يمكن تقسيم الطرق الكيميائية بشكل عام إلى المعالجة الحمضية القاعدية، والاختزال، والأكسدة، وما إلى ذلك. عند إذابة الكيراتين من خلال الطرق الكيميائية، غالبًا ما تتم إضافة كمية معينة من عوامل تغيير الطبيعة، والمواد الخافضة للتوتر السطحي، وما إلى ذلك إلى تعطيل القوى بين الجزيئات، والروابط الهيدروجينية، وما إلى ذلك، من أجل زيادة قابلية ذوبان جزيئات الكيراتين.
تتمثل العملية الأساسية للعلاج الحمضي القاعدي في نفخ الشعر أولاً بالحمض أو القلويات، ثم تحلله عند درجة حرارة معينة للحصول على الكيراتين القابل للذوبان. لتحسين كفاءة الذوبان، عادة ما يكون من الضروري استخدامه مع عامل اختزال. خلال هذه العملية، يمكن أن يؤثر تركيز الحموضة والقلوية، وكذلك درجة حرارة التفاعل، على الوزن الجزيئي وإنتاجية الكيراتين. أثناء عملية الذوبان الحمضي القاعدي، هناك حتمًا تحلل مائي للروابط الببتيدية وتحلل روابط ثاني كبريتيد في جزيئات البروتين الكبيرة. لذلك، في هذه الطريقة، يجب حل التناقض بين المحصول والوزن الجزيئي للكيراتين. بشكل عام، يمكن الحصول على الكيراتين ذو الوزن الجزيئي الأكبر في وقت ذوبان أقصر، ولكن إنتاج الكيراتين أقل؛ ومع ذلك، يمكن أن يؤدي الذوبان لفترة طويلة إلى كسر روابط الببتيد في جزيئات الكيراتين بسهولة، مما يؤدي إلى انخفاض الوزن الجزيئي للمنتجات؛ كلما زاد إنتاج منتج الكيراتين القابل للذوبان، قل وزنه الجزيئي.
2.2 تستخدم طريقة الاختزال عامل اختزال لتقليل روابط ثاني كبريتيد في جزيئات الكيراتين إلى مجموعات الثيول، مما يؤدي إلى الكيراتين القابل للذوبان. عوامل الاختزال المستخدمة بشكل عام هي مركبات الثيول، مثل ميركابتوآسيتات الصوديوم، 2- ميركابتوإيثانول، حمض ميركابتو أسيتيك، وديثيوثريتول. يحتاج الكيراتين الذي يحتوي على كمية كبيرة من مجموعات الثيول التي تم الحصول عليها من خلال الاختزال إلى الحماية باستخدام الكواشف المناسبة بسبب الطبيعة شديدة التفاعل لمجموعات الثيول، والتي تتأكسد بسهولة، من أجل الحصول على محلول كيراتين مستقر؛ عادة، يتم استخدام المواد الخافضة للتوتر السطحي مثل سلفونات دوديسيل الصوديوم [22] أو الرامنوليبيدات لحماية مجموعات الثيول. يمكن لهذه المواد أيضًا تقليل التوتر السطحي لجزيئات الكيراتين وزيادة قابلية ذوبان الكيراتين [23]. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا استخدام كبريتيدات المعادن كعوامل اختزال، مثل كبريتيد الصوديوم، والتي يمكن أن تقلل روابط ثاني كبريتيد وإذابة الكيراتين؛ يمكن أيضًا استخدام الجوانيدين أو هيدروكلوريد الجوانيدين لتمديد سلسلة الببتيد بالكامل، وكشف المجموعات الوظيفية بالكامل، ثم تقليلها واستخلاصها باستخدام عامل تغيير طبيعة. استخدام مزيج من عوامل الاختزال: مركبات الكبريتيت/الكربوكساميد/المركبات العضوية لملح الصوديوم الممزوجة بالمواد الخام، واستخدام الاختزال التدريجي لفتح روابط ثاني كبريتيد، ثم حماية الكيراتين بالمواد الخافضة للتوتر السطحي يمكن أن يمنع أكسدة الكيراتين. يتراوح توزيع الوزن الجزيئي للمنتجات الرئيسية بين 40-80 كيلو دالتون. الكواشف المستخدمة في طريقة الاختزال خفيفة نسبيًا، مع ضرر أقل لسلسلة الببتيد، مما يؤدي إلى زيادة الوزن الجزيئي وإنتاجية منتجات الكيراتين؛ عادة ما تكون طريقة الاستخلاص الكيميائي المفضلة.
3 طريقة الأكسدة
المبدأ الأساسي هو استخدام المؤكسدات لأكسدة روابط ثاني كبريتيد في الكيراتين إلى مجموعات حمض السلفونيك، وإنتاج الكيراتين القابل للذوبان.
المواد المؤكسدة المستخدمة في طريقة الأكسدة هي بشكل عام بيروكسيدات مثل حمض الفورميك، وحمض البيراسيتيك، وبيروكسيد الهيدروجين. تعمل السلفنة مع Na2SO3 والأكسدة مع هيدروكسيد الأمونيوم النحاسي على تحويل مجموعة السيستين إلى S-thiocysteine، وهلام الطرد المركزي مثل الكيراتين مع نظام ترشيح تغذية خفيف الجاذبية. افصل الجل مثل محلول مشتق الكيراتين المسلفن بدرجة عالية، وأضف العامل المخلب، ثم استخدم طريقة النقطة الكهربية لترسيب وفصل البروتين الخيطي المتوسط وبروتين الكيراتين عالي الكبريت المسلفن S. ومع ذلك، أثناء عملية الأكسدة، ستحدث حتما ظاهرة الكسر التأكسدي لسلسلة الببتيد، وبالتالي فإن متوسط الوزن الجزيئي للكيراتين الذي تم الحصول عليه بطريقة الأكسدة ليس مرتفعا.
4 القانون البيولوجي
الطريقة الرئيسية هي الاستفادة من تحلل الكيراتين بواسطة الكيراتيناز لتحطيم الكيراتين غير القابل للذوبان إلى كيراتين قابل للذوبان. نظرًا لوظيفة التحلل المحددة للكيراتين الطبيعي بواسطة الكيراتيناز، فإنه يمكن أن يحسن بشكل كبير من قابلية ذوبان الكيراتين. ومع ذلك، تستغرق هذه الطريقة عمومًا وقتًا طويلاً وتكون المنتجات في الغالب عبارة عن ببتيدات ذات أوزان جزيئية أقل.
يولاندا
الجوال: +86 -29-86107037-8012
بريد إلكتروني:sales9@konochemical.com
هاتف/ويشات: 18729555803