ケラチンは粉末です動物の上皮細胞によって産生される繊維状タンパク質。毛髪、羽、角、鎧、蹄、絹などを構成する主成分は、動物を保護する効果があります。それは 2 つのカテゴリーに分けることができます。1 つはアルファケラチンで、髪、角、爪、ひづめなどに含まれるタンパク質で、分子内に豊富なシステインが含まれています。もう1つのタイプは、分子内にシステインやシステインを含まないが、高レベルのグリシン、アラニン、およびセリンを含む、シルクフィブロインなどのベータケラチンです。化学的性質は非常に安定しており、特にジスルフィド結合の含有量が高くなります。通常の状態では、水、塩溶液、希酸、希アルカリ溶液には不溶ですが、無機硫化物溶液には溶解します。皮革産業では、この性質を利用して無機硫化物を使用して皮革を除去しています。ウールとシルクはケラチンを主成分としており、非常に重要な繊維素材です。シルクフィブロインはケラチンであり、シルクの 70-75% を占め、シルクの不溶性部分です。その外層は約22-24%を占めるセリシン（グロブリンの一種）で覆われています。糸状ではないので熱湯に溶けます。絹産業では、天然シルク（一般に生糸として知られています）を水で煮て、セリシンタンパク質を溶解して除去する必要があります。これは、天然シルクを製織用の光沢のある非常に柔らかい絹繊維に加工するためです。
1. 機械的方法
ケラチンの機械的抽出では、主に加熱と圧力をかけて、毛髪繊維のケラチン分子間およびケラチン分子内のジスルフィド結合を破壊して加水分解し、それによって毛髪のケラチンを可溶性ケラチンに変えます。機械的方法は高圧加水分解法と高圧膨張法、押出法と押し出し法に分けられます。加水分解プロセス中に、酸とアルカリを反応釜に追加して、それぞれ高温加圧希酸加水分解法と高温加圧希アルカリ加水分解法を形成できます。このうち、膨張法は、加水分解温度が比較的低く、加水分解時間が比較的短く、生成物がゆるくて粉末になりやすいため、優れている。
2. 化学的方法
使用する原料や試薬の違いに応じて、化学的方法は一般に酸塩基処理、還元、酸化などに分けることができます。化学的方法でケラチンを溶解する場合、一定量の変性剤や界面活性剤などが添加されることがよくあります。ケラチン分子の溶解性を高めるために、分子間力や水素結合などを破壊します。
酸塩基トリートメントの基本的なプロセスは、まず髪を酸またはアルカリで膨潤させ、次に一定の温度で加水分解して可溶性ケラチンを得るというものです。溶解効率を高めるために、通常は還元剤と併用する必要があります。このプロセスでは、酸性とアルカリ性の濃度、および反応温度がケラチンの分子量と収量に影響を与える可能性があります。酸塩基の溶解プロセス中に、タンパク質高分子のペプチド結合の加水分解とジスルフィド結合の分解が必然的に発生します。したがって、この方法ではケラチンの収量と分子量との矛盾を解決する必要がある。一般に、分子量の大きいケラチンはより短い溶解時間で得られますが、ケラチンの収率は低くなります。ただし、溶解が長時間続くと、ケラチン分子のペプチド結合が容易に切断され、生成物の分子量が低下する可能性があります。可溶性ケラチン生成物の収量が高くなるほど、その分子量は小さくなります。
2.2 還元法では、還元剤を使用してケラチン分子のジスルフィド結合をチオール基に還元し、可溶性ケラチンを生成します。使用される還元剤は一般に、メルカプト酢酸ナトリウム、2-メルカプトエタノール、メルカプト酢酸、およびジチオスレイトールなどのチオール化合物である。還元によって得られた大量のチオール基を含むケラチンは、安定したケラチン溶液を得るために、チオール基の反応性が高く酸化されやすいため、適切な試薬で保護する必要があります。通常、ドデシルスルホン酸ナトリウム [22] やラムノリピドなどの界面活性剤がチオール基を保護するために使用されます。これらの物質はケラチン分子の表面張力を低下させ、ケラチンの溶解度を高めることもできます[23]。さらに、硫化ナトリウムなどの金属硫化物も還元剤として使用でき、ジスルフィド結合を還元してケラチンを溶解します。グアニジンまたは塩酸グアニジンを使用して、ペプチド鎖を完全に引き伸ばし、官能基を完全に露出させた後、変性剤で還元および抽出することもできます。原料に亜硫酸塩/カルボキサミド化合物/ナトリウム塩有機化合物などの還元剤を組み合わせて使用し、段階的に還元してジスルフィド結合を開いた後、界面活性剤でケラチンを保護することでケラチンの酸化を防ぐことができます。主な生成物の分子量分布は 40-80kD の間です。還元法で使用される試薬は比較的穏やかで、ペプチド鎖へのダメージが少ないため、ケラチン生成物の分子量と収量が高くなります。通常は化学抽出法が推奨されます。
3 酸化方法
基本原理は、酸化剤を使用してケラチンのジスルフィド結合を酸化してスルホン酸基にし、可溶性ケラチンを生成することです。
酸化法で使用される酸化剤は、一般にギ酸、過酢酸、過酸化水素などの過酸化物である。 Na2SO3 によるスルホン化と水酸化第二銅アンモニウムによる酸化によりシスチン基が S-チオシステインに変換され、穏やかな重力フィード濾過システムでケラチンのようなゲルを遠心分離します。高S-スルホン化ケラチン誘導体溶液のようなゲルを分離し、キレート剤を加え、等電点法により中間繊維状タンパク質とS-スルホン化ケラチン高硫黄タンパク質を沈殿分離します。しかし、酸化の過程でペプチド鎖の酸化破壊という現象が必ず起こるため、酸化法で得られるケラチンの平均分子量は高くありません。
4 生物学的法則
主な方法は、ケラチナーゼによるケラチンの分解を利用して、不溶性ケラチンを可溶性ケラチンに分解することである。ケラチナーゼによる天然ケラチンの特異的な分解機能により、ケラチンの溶解性を大幅に向上させることができます。しかし、この方法は一般に時間がかかり、生成物は低分子量のペプチドがほとんどです。
ヨランダ
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