케라틴은 가루에요동물 상피 세포에서 생산되는 섬유질 단백질. 머리카락, 깃털, 뿔, 갑옷, 발굽, 비단 등을 구성하는 주요 구성 요소는 동물을 보호하는 효과가 있습니다. 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 하나는 머리카락, 뿔, 손톱, 발굽 등에서 발견되는 단백질인 알파 케라틴이며 분자 내에 시스테인 함량이 풍부합니다. 또 다른 유형은 분자 내에 시스테인이나 시스테인을 포함하지 않지만 높은 수준의 글리신, 알라닌 및 세린을 함유하는 실크 피브로인과 같은 베타 케라틴입니다. 화학적 특성은 매우 안정적이며 특히 이황화 결합 함량이 높습니다. 정상적인 조건에서는 물, 염 용액, 묽은 산 및 묽은 알칼리 용액에 녹지 않지만 무기 황화물 용액에는 녹을 수 있습니다. 가죽 산업에서는 이러한 특성을 활용하여 가죽을 제거하기 위해 무기 황화물을 사용합니다. 케라틴을 주성분으로 하는 양모와 실크는 매우 중요한 섬유 소재입니다. 실크 피브로인은 케라틴으로 실크의 70-75%를 차지하며 실크의 불용성 부분입니다. 외층은 약 22-24%를 차지하는 세리신(글로불린의 일종)으로 코팅되어 있습니다. 섬유질이 아니며 뜨거운 물에 용해될 수 있습니다. 실크 산업에서는 천연 실크를 밝고 매우 부드러운 실크 섬유로 가공하여 직조하기 위해 천연 실크(일반적으로 생사라고 함)를 물에 끓여서 세리신 단백질을 용해 및 제거해야 합니다.
1. 기계적 방법
케라틴의 기계적 추출은 주로 모발 섬유의 케라틴 분자 사이 및 케라틴 분자 내 이황화 결합을 끊고 가수분해하기 위한 가열 및 압력을 포함하여 모발의 케라틴을 가용성 케라틴으로 전환시킵니다. 기계적 방법은 고압가수분해법과 고압팽창법, 압출법과 압출법으로 나눌 수 있다. 가수분해 과정에서 산과 알칼리를 반응 주전자에 첨가하여 각각 고온 가압 묽은 산 가수분해 방법과 고온 가압 묽은 알칼리 가수분해 방법을 형성할 수 있습니다. 그 중에서 팽창법은 가수분해 온도가 상대적으로 낮고, 시간이 상대적으로 짧으며, 제품이 느슨하고 분말화되기 쉽기 때문에 우수하다.
2. 화학적 방법
화학적 방법은 사용되는 원료와 시약에 따라 일반적으로 산염기 처리, 환원, 산화 등으로 나눌 수 있습니다. 화학적 방법으로 각질을 용해할 때에는 일정량의 변성제, 계면활성제 등을 첨가하는 경우가 많습니다. 케라틴 분자의 용해도를 높이기 위해 분자간 힘, 수소 결합 등을 방해합니다.
산-염기 트리트먼트의 기본 과정은 먼저 산이나 알칼리로 모발을 팽윤시킨 후, 일정 온도에서 가수분해하여 수용성 케라틴을 얻는 것입니다. 용해 효율을 높이려면 일반적으로 환원제와 함께 사용해야 합니다. 이 과정에서 산도와 알칼리도의 농도, 반응 온도가 케라틴의 분자량과 수율에 영향을 미칠 수 있습니다. 산-염기 용해 과정에서 필연적으로 단백질 거대분자 내 펩타이드 결합의 가수분해와 이황화 결합의 분해가 일어납니다. 따라서 이 방법에서는 케라틴 수율과 분자량의 모순을 해결해야 한다. 일반적으로 더 큰 분자량의 케라틴은 더 짧은 용해 시간에 얻을 수 있지만 케라틴 수율은 더 낮습니다. 그러나 장기간 용해되면 케라틴 분자의 펩타이드 결합이 쉽게 끊어져 저분자량 제품이 생성될 수 있습니다. 수용성 케라틴 생성물의 수율이 높을수록 분자량은 더 작아집니다.
2.2 환원법은 환원제를 사용하여 케라틴 분자의 이황화 결합을 티올기로 환원시켜 가용성 케라틴을 생성합니다. 사용되는 환원제는 일반적으로 메르캅토아세트산나트륨, 2-메르캅토에탄올, 메르캅토아세트산 및 디티오트레이톨과 같은 티올 화합물입니다. 환원을 통해 얻은 다량의 티올기를 함유한 케라틴은 쉽게 산화되는 티올기의 반응성이 높기 때문에 안정적인 케라틴 용액을 얻기 위해서는 적절한 시약으로 보호해야 합니다. 일반적으로 티올 그룹을 보호하기 위해 나트륨 도데실 설포네이트[22] 또는 람노리피드와 같은 계면활성제가 사용됩니다. 이러한 물질은 또한 케라틴 분자의 표면 장력을 감소시키고 케라틴의 용해도를 증가시킬 수 있습니다 [23]. 또한, 금속 황화물은 이황화 결합을 감소시키고 각질을 용해시킬 수 있는 황화나트륨과 같은 환원제로 사용될 수도 있습니다. 구아니딘 또는 구아니딘 염산염을 사용하여 펩타이드 사슬을 완전히 늘리고 작용기를 완전히 노출시킨 다음 변성제로 환원 및 추출할 수도 있습니다. 환원제 조합 사용: 아황산염/카복사미드 화합물/나트륨염 유기화합물을 원료와 혼합하고, 단계적 환원을 통해 이황화 결합을 열고, 계면활성제로 케라틴을 보호하면 케라틴 산화를 방지할 수 있습니다. 주요 생성물의 분자량 분포는 40-80kD 사이입니다. 환원법에 사용되는 시약은 상대적으로 순하고 펩타이드 사슬의 손상이 적어서 더 높은 분자량과 케라틴 생성물의 수율을 얻을 수 있습니다. 일반적으로 선호되는 화학적 추출 방법입니다.
3 산화방법
기본 원리는 산화제를 사용하여 케라틴의 이황화 결합을 설폰산 그룹으로 산화시켜 가용성 케라틴을 생성하는 것입니다.
산화법에 사용되는 산화제는 일반적으로 포름산, 과아세트산, 과산화수소 등의 과산화물이다. Na2SO3를 이용한 술폰화 및 수산화구리 암모늄을 이용한 산화는 시스틴 그룹을 S-티오시스테인으로 전환시키고 가벼운 중력 공급 여과 시스템을 사용하여 케라틴과 같은 겔을 원심분리합니다. 고S-설폰화케라틴유도체 용액과 같이 겔을 분리한 후 킬레이트제를 첨가한 후 등전점법을 이용하여 중간사상단백질과 S-설폰화케라틴 고황단백질을 침전 분리한다. 그러나 산화 과정에서 펩타이드 사슬의 산화적 파괴 현상이 필연적으로 발생하기 때문에 산화 방법으로 얻은 케라틴의 평균 분자량은 높지 않습니다.
4 생물학 법칙
주요 방법은 케라티나제에 의한 케라틴 분해를 활용하여 불용성 케라틴을 수용성 케라틴으로 분해하는 것입니다. 케라티나제에 의한 천연 케라틴의 특정 분해 기능으로 인해 케라틴의 용해도를 크게 향상시킬 수 있습니다. 그러나 이 방법은 일반적으로 시간이 오래 걸리며, 제품은 대부분 저분자량의 펩타이드이다.
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