第六章 角蛋白

1、第第6 6章章 角蛋白角蛋白6.1 6.1 毛的組織學(xué)結(jié)構(gòu)毛的組織學(xué)結(jié)構(gòu)6.2 6.2 角蛋白的組成和分子結(jié)構(gòu)角蛋白的組成和分子結(jié)構(gòu)6.3 6.3 毛的物理機(jī)械性能毛的物理機(jī)械性能6.4 6.4 毛的化學(xué)性質(zhì)毛的化學(xué)性質(zhì)6.1 6.1 毛的組織學(xué)結(jié)構(gòu)毛的組織學(xué)結(jié)構(gòu)(1)(1)毛的結(jié)構(gòu)毛的結(jié)構(gòu)(2)(2)毛囊的結(jié)構(gòu)毛囊的結(jié)構(gòu) (1)毛的構(gòu)造鱗片層鱗片層皮質(zhì)層皮質(zhì)層髓層髓層 美麗奴羊毛的鱗片層 毛的鱗片層毛的鱗片層毛的鱗片層毛的鱗片層(2)(2)毛囊的結(jié)構(gòu)毛囊的結(jié)構(gòu)毛干毛干毛根毛根毛球毛球毛乳頭毛乳頭毛袋毛袋毛根鞘毛根鞘脂腺脂腺毛囊的組織切片圖毛囊的組織切片圖 毛能牢固地長(zhǎng)在毛囊內(nèi)的原因：毛能牢固

2、地長(zhǎng)在毛囊內(nèi)的原因： 1. 毛囊把毛根緊緊包裹住毛囊把毛根緊緊包裹住 2. 毛球和毛乳頭緊密相連毛球和毛乳頭緊密相連6.2 6.2 角蛋白纖維的組成和分子結(jié)構(gòu)角蛋白纖維的組成和分子結(jié)構(gòu) 羊毛纖維的主要蛋白質(zhì)成分為角蛋白。羊毛纖維的主要蛋白質(zhì)成分為角蛋白。 角蛋白也是動(dòng)物毛發(fā)、表皮、趾甲、羽毛、角、角蛋白也是動(dòng)物毛發(fā)、表皮、趾甲、羽毛、角、蹄等組織的主要蛋白組分。蹄等組織的主要蛋白組分。中間纖絲是角蛋白纖維的基本結(jié)構(gòu)單元。中間纖絲是角蛋白纖維的基本結(jié)構(gòu)單元。 尺度介于小直徑的肌動(dòng)蛋白和粗大的肌球蛋白纖絲之尺度介于小直徑的肌動(dòng)蛋白和粗大的肌球蛋白纖絲之間，約為間，約為10nm10nm。 1.1.角

3、蛋白肽鏈的一級(jí)結(jié)構(gòu)特征角蛋白肽鏈的一級(jí)結(jié)構(gòu)特征存在兩種基本肽鏈存在兩種基本肽鏈:型和型和型型極性氨基酸含量極性氨基酸含量50%50%，酸堿性，酸堿性AAAA、CysCys含量高含量高 2.2.角蛋白肽鏈的二級(jí)結(jié)構(gòu)角蛋白肽鏈的二級(jí)結(jié)構(gòu)肽鏈的主要肽段為肽鏈的主要肽段為- -螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋結(jié)構(gòu)。鏈間雙硫鍵賦予角蛋白高度穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。鏈間雙硫鍵賦予角蛋白高度穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。3. 角蛋白纖維的超分子結(jié)構(gòu)角蛋白纖維的超分子結(jié)構(gòu)毛的角蛋白纖維毛的角蛋白纖維 型和型和型肽鏈型肽鏈構(gòu)成復(fù)合螺旋結(jié)構(gòu)構(gòu)成復(fù)合螺旋結(jié)構(gòu)中間纖中間纖絲絲型和型和型肽鏈型肽鏈中間纖絲的結(jié)構(gòu)模型中間纖絲的結(jié)構(gòu)模型首尾輕度重首尾輕度重疊且交聯(lián)疊且交聯(lián)6

4、.3 6.3 毛的物理機(jī)械性能毛的物理機(jī)械性能1.1.紡織用毛紡織用毛2.2.毛的物理機(jī)械性能毛的物理機(jī)械性能1.紡織用毛紡織用毛綿羊綿羊: :綿羊毛、綿羊絨綿羊毛、綿羊絨山羊山羊: :山羊毛、山羊絨山羊毛、山羊絨駱駝駱駝: :駱駝毛、駱駝絨駱駝毛、駱駝絨駝羊駝羊: :駝羊毛、駱馬毛、秘魯羊毛駝羊毛、駱馬毛、秘魯羊毛 兔兔: :兔毛、安哥拉兔毛、其它兔毛兔毛、安哥拉兔毛、其它兔毛 其它動(dòng)物其它動(dòng)物: :牦牛絨牦牛絨 MerinoMerino 澳大利亞美利奴綿羊以產(chǎn)毛量高，羊毛品質(zhì)好澳大利亞美利奴綿羊以產(chǎn)毛量高，羊毛品質(zhì)好而著稱。而著稱。 澳大利亞美利奴綿羊分三類：細(xì)毛美利奴綿羊澳大利亞美利奴綿

5、羊分三類：細(xì)毛美利奴綿羊、中細(xì)毛美利奴綿羊、粗壯毛美利奴綿羊。、中細(xì)毛美利奴綿羊、粗壯毛美利奴綿羊。 超細(xì)毛美利奴綿羊：直徑超細(xì)毛美利奴綿羊：直徑16-17.5um，與山羊絨，與山羊絨相似，但成本低。相似，但成本低。 CashmereCashmere( (開(kāi)士米開(kāi)士米) )CashmereCashmere mohairmohair( (馬海毛馬海毛) ) 馬海毛是安哥拉山羊毛（土耳其安哥拉省）的音譯商品馬海毛是安哥拉山羊毛（土耳其安哥拉?。┑囊糇g商品名稱（名稱（Mohair）。南非、土耳其和美國(guó)為馬海毛的三大）。南非、土耳其和美國(guó)為馬海毛的三大產(chǎn)地。馬海毛長(zhǎng)度產(chǎn)地。馬海毛長(zhǎng)度12-26cm、直

6、、有絲光。、直、有絲光。 牦牛牦牛阿壩州天然牧場(chǎng)阿壩州天然牧場(chǎng)四川臥龍地區(qū)牦牛四川臥龍地區(qū)牦牛 牦牛主要分布在中牦牛主要分布在中國(guó)、阿富汗、尼泊國(guó)、阿富汗、尼泊爾等爾等9 9個(gè)亞洲國(guó)家。個(gè)亞洲國(guó)家。我國(guó)牦?？傤^數(shù)及我國(guó)牦?？傤^數(shù)及其毛、絨產(chǎn)量均為其毛、絨產(chǎn)量均為世界首位。世界首位。 牦牛絨牦牛絨( (毛毛) )大多是大多是黑色、褐色。牦牛黑色、褐色。牦牛絨由鱗片層與皮質(zhì)絨由鱗片層與皮質(zhì)層組成，髓層極少層組成，髓層極少。2.2.毛的物理機(jī)械性能毛的物理機(jī)械性能 吸濕性吸濕性 彈性彈性 應(yīng)力應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線 摩擦與縮絨性摩擦與縮絨性 耐熱性耐熱性吸濕性吸濕性 吸濕性好，回潮率一般在吸濕性

7、好，回潮率一般在15%-16%15%-16%，吸水率可，吸水率可達(dá)達(dá)60%60%。截面吸濕膨脹率。截面吸濕膨脹率17.5%-16%17.5%-16%。彈性彈性 由于毛纖維的分子結(jié)構(gòu)特征，使其在一般情況下由于毛纖維的分子結(jié)構(gòu)特征，使其在一般情況下有較好的彈性。有較好的彈性。應(yīng)力應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線羊毛不同含水量的應(yīng)力羊毛不同含水量的應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線幾種纖維的應(yīng)力幾種纖維的應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線100%50%0 摩擦與縮絨性摩擦與縮絨性方向性摩擦效應(yīng)方向性摩擦效應(yīng)逆鱗片的摩擦系數(shù)大于順鱗片的摩擦系數(shù)。逆鱗片的摩擦系數(shù)大于順鱗片的摩擦系數(shù)。縮絨性縮絨性 羊毛在濕熱條件下，經(jīng)機(jī)械外

8、力反復(fù)作用，纖維羊毛在濕熱條件下，經(jīng)機(jī)械外力反復(fù)作用，纖維集合體逐漸收縮緊密、交編氈化的性能。集合體逐漸收縮緊密、交編氈化的性能。 耐熱性耐熱性 羊毛耐干熱性較差，在加工與使用過(guò)羊毛耐干熱性較差，在加工與使用過(guò)程中，要求干熱不超過(guò)程中，要求干熱不超過(guò)7070。在。在100-100-105105時(shí)，毛纖維很快失水、干燥而變的時(shí)，毛纖維很快失水、干燥而變的脆弱、泛黃、強(qiáng)度降低。脆弱、泛黃、強(qiáng)度降低。 6.4 6.4 毛的化學(xué)性質(zhì)毛的化學(xué)性質(zhì)1.1.酸的作用酸的作用對(duì)肽鍵的破壞對(duì)肽鍵的破壞 角蛋白對(duì)酸的耐受性較強(qiáng)角蛋白對(duì)酸的耐受性較強(qiáng), ,但但高濃度強(qiáng)酸高濃度強(qiáng)酸長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)時(shí)間作用也會(huì)對(duì)毛纖維產(chǎn)生破壞。

9、間作用也會(huì)對(duì)毛纖維產(chǎn)生破壞。 低濃度的酸低濃度的酸的主要作用是影響的主要作用是影響蛋白質(zhì)的鹽鍵蛋白質(zhì)的鹽鍵。2.2.堿的作用堿的作用 堿對(duì)雙硫鍵的水解作用、對(duì)鹽堿對(duì)雙硫鍵的水解作用、對(duì)鹽鍵、肽鍵的作用鍵、肽鍵的作用角蛋白對(duì)堿極敏感角蛋白對(duì)堿極敏感, ,影響的程度與時(shí)間、影響的程度與時(shí)間、溫度、濃度及堿的性質(zhì)有關(guān)。溫度、濃度及堿的性質(zhì)有關(guān)。堿與雙硫鍵的反應(yīng)堿與雙硫鍵的反應(yīng)NHNHCOCOSSCH2SSCH2CH2CH-CHCHCNHNHCOCOCH2OH-2HONHCOCCH2+CH2CONHSSCH-NHCOCCH2SCH-CH2CONH+S+脫氫丙胺酰脫氫丙胺酰硫代半胱氨酰硫代半胱氨酰N H

10、C OCC H2N HC ON H2C H2N HC H2C H2C O+C HN HC OC HN H脫氫丙氨?？砂l(fā)生新的交聯(lián)反應(yīng)脫氫丙氨酰可發(fā)生新的交聯(lián)反應(yīng)親核加成親核加成 脫氫丙胺酰脫氫丙胺酰脫氫丙胺酰脫氫丙胺酰C OCNN HC ON HSC H2C H2C H2+C HNCC HSCC H2硫醚鍵交聯(lián)硫醚鍵交聯(lián)亞氨鍵交聯(lián)亞氨鍵交聯(lián)NHCOCCH2NHCOCHCH2HSC+a2CH2CaCHCH2NHCO+NHCOCHS有有Ca 參與的新交聯(lián)參與的新交聯(lián)2+脫氫丙胺酰脫氫丙胺酰氧化劑的作用氧化劑的作用溶解或改性角蛋白溶解或改性角蛋白無(wú)機(jī)過(guò)氧酸無(wú)機(jī)過(guò)氧酸、有機(jī)過(guò)氧酸有機(jī)過(guò)氧酸、過(guò)氧酸鹽過(guò)

11、氧酸鹽等都是雙硫鍵的有等都是雙硫鍵的有效氧化劑。效氧化劑。p發(fā)生位置：發(fā)生位置：雙硫鍵雙硫鍵p進(jìn)攻的對(duì)象：進(jìn)攻的對(duì)象：巰基（與角蛋白反應(yīng)）巰基（與角蛋白反應(yīng)） 雙硫鍵、色氨酰和酪氨酰的殘基（有特定雙硫鍵、色氨酰和酪氨酰的殘基（有特定 的金屬離子或有機(jī)酸）的金屬離子或有機(jī)酸）過(guò)氧化氫過(guò)氧化氫ppH的影響：的影響： 低低pH值值 巰基不易被氧化，但甲硫基的氧化則加速。巰基不易被氧化，但甲硫基的氧化則加速。p不同基團(tuán)對(duì)氧化的敏感程度：不同基團(tuán)對(duì)氧化的敏感程度： 雙硫鍵雙硫鍵 巰基、甲硫基巰基、甲硫基漂白：漂白：有效果，但一般。有效果，但一般。被二氧化硫、亞硫酸鹽取代。被二氧化硫、亞硫酸鹽取代。 酸性

12、條件下，用酸性條件下，用H2O2漂白可改善毛的品質(zhì)。漂白可改善毛的品質(zhì)。 堿性條件下，漂白效果較好，可能氧化雙硫鍵。堿性條件下，漂白效果較好，可能氧化雙硫鍵。有機(jī)過(guò)氧酸有機(jī)過(guò)氧酸無(wú)機(jī)過(guò)氧酸無(wú)機(jī)過(guò)氧酸5RCO3HHCH2CSSH2CCH2+ H2OHCH2CSO3H2+5RCOOH過(guò)甲酸、過(guò)乙酸過(guò)甲酸、過(guò)乙酸是常用的有機(jī)過(guò)氧酸。是常用的有機(jī)過(guò)氧酸。過(guò)二硫酸鹽、酸性條件下過(guò)二硫酸鹽、酸性條件下毛的降解和脫色毛的降解和脫色作用對(duì)象：作用對(duì)象：胱氨酰、甲硫氨酰、精氨酰、組胺酰、苯丙胱氨酰、甲硫氨酰、精氨酰、組胺酰、苯丙 氨酰等。氨酰等。氧化機(jī)理：氧化機(jī)理：過(guò)氧化硫酸鹽產(chǎn)生自由基進(jìn)攻肽鍵。過(guò)氧化硫酸鹽產(chǎn)

13、生自由基進(jìn)攻肽鍵。過(guò)硼酸鹽過(guò)硼酸鹽用途：用途：毛的洗滌、漂色及直毛過(guò)程中的巰基的中和。毛的洗滌、漂色及直毛過(guò)程中的巰基的中和。其它氧化物其它氧化物過(guò)碘酸、鉻化合物、過(guò)錳酸鹽、鹵素及其衍生物。過(guò)碘酸、鉻化合物、過(guò)錳酸鹽、鹵素及其衍生物。制革氧化脫毛機(jī)理制革氧化脫毛機(jī)理 SSCH2CH22O10Cl24Ho+4+SO3H5Cl28+2H2O+Na5ClO2H+4HCl4ClO2+5NaCl還原劑的作用還原劑的作用溶解或改性角蛋白溶解或改性角蛋白 p 雙硫鍵的還原是一個(gè)可逆的平衡反應(yīng)，過(guò)量的還雙硫鍵的還原是一個(gè)可逆的平衡反應(yīng)，過(guò)量的還原劑有利于雙硫鍵的還原。原劑有利于雙硫鍵的還原。p硫代物和硫化物硫

14、代物和硫化物、膦化物膦化物膦化物膦化物、亞硫酸鹽等亞硫酸鹽等都是都是雙硫鍵雙硫鍵的有效還原劑。的有效還原劑。p發(fā)生位置：發(fā)生位置：雙硫鍵雙硫鍵硫代物和硫化物硫代物和硫化物 主要有巰基乙醇、鄰甲苯硫酚、巰基乙酸、硫化鈉等主要有巰基乙醇、鄰甲苯硫酚、巰基乙酸、硫化鈉等雙硫鍵的交換反應(yīng)雙硫鍵的交換反應(yīng)-親核取代親核取代HCH2CSSH2CCH2RSH+HCH2CSSRH2CCH2SH+HCH2CSSR+RSHH2CCH2SH+RSSR膦化物膦化物 三丁基膦三丁基膦（反應(yīng)專一、條件溫和、定量）（反應(yīng)專一、條件溫和、定量）RSSR + PR3+ H2O2RSH-+ 2H+OPR3+膦氧化物膦氧化物半胱氨

15、酸半胱氨酸亞硫酸鹽亞硫酸鹽HCH2CSSH2CCH2+ NaHSO3H2CCHSHHCH2CSSO3Na+半胱氨酰半胱氨酰S-磺基丙氨酰磺基丙氨酰常用的巰基封閉劑常用的巰基封閉劑碘化甲基汞碘化甲基汞CH3HgI硫化鈉、硫氫化鈉Na2SNaHS + NaOHCH2SHNa S222+SSCH2CH2+ 2NaHS5.5.酶（酶（EnzymeEnzyme）的作用）的作用 雙硫鍵還原酶可對(duì)雙硫鍵進(jìn)行作用，從而水解雙硫鍵還原酶可對(duì)雙硫鍵進(jìn)行作用，從而水解角蛋白纖維。角蛋白纖維。酶脫毛的機(jī)理：酶脫毛的機(jī)理： 中性和堿性的微生物蛋白酶中性和堿性的微生物蛋白酶毛和毛囊連接部位的非膠原蛋白水解毛和毛囊連接部位的非膠原蛋白水解毛與毛囊組織的毛與毛囊組織的分離與脫落分離與脫落6.6.毛的改性和修飾（交聯(lián)反應(yīng)）毛的改性和修飾（交聯(lián)反應(yīng)）CH2SHHC2BrCH2BrCH2+CH2CH2CH2CH2HCSSCH通過(guò)對(duì)毛角蛋白雙硫鍵的化學(xué)修飾，可以改善角蛋白通過(guò)對(duì)毛角蛋白雙硫鍵