第六章 角蛋白

1、第第6 6章章 角蛋白角蛋白6.1 6.1 毛的组织学结构毛的组织学结构6.2 6.2 角蛋白的组成和分子结构角蛋白的组成和分子结构6.3 6.3 毛的物理机械性能毛的物理机械性能6.4 6.4 毛的化学性质毛的化学性质6.1 6.1 毛的组织学结构毛的组织学结构(1)(1)毛的结构毛的结构(2)(2)毛囊的结构毛囊的结构 (1)毛的构造鳞片层鳞片层皮质层皮质层髓层髓层 美丽奴羊毛的鳞片层 毛的鳞片层毛的鳞片层毛的鳞片层毛的鳞片层(2)(2)毛囊的结构毛囊的结构毛干毛干毛根毛根毛球毛球毛乳头毛乳头毛袋毛袋毛根鞘毛根鞘脂腺脂腺毛囊的组织切片图毛囊的组织切片图 毛能牢固地长在毛囊内的原因：毛能牢固

2、地长在毛囊内的原因： 1. 毛囊把毛根紧紧包裹住毛囊把毛根紧紧包裹住 2. 毛球和毛乳头紧密相连毛球和毛乳头紧密相连6.2 6.2 角蛋白纤维的组成和分子结构角蛋白纤维的组成和分子结构 羊毛纤维的主要蛋白质成分为角蛋白。羊毛纤维的主要蛋白质成分为角蛋白。 角蛋白也是动物毛发、表皮、趾甲、羽毛、角、角蛋白也是动物毛发、表皮、趾甲、羽毛、角、蹄等组织的主要蛋白组分。蹄等组织的主要蛋白组分。中间纤丝是角蛋白纤维的基本结构单元。中间纤丝是角蛋白纤维的基本结构单元。 尺度介于小直径的肌动蛋白和粗大的肌球蛋白纤丝之尺度介于小直径的肌动蛋白和粗大的肌球蛋白纤丝之间，约为间，约为10nm10nm。 1.1.角

3、蛋白肽链的一级结构特征角蛋白肽链的一级结构特征存在两种基本肽链存在两种基本肽链:型和型和型型极性氨基酸含量极性氨基酸含量50%50%，酸碱性，酸碱性AAAA、CysCys含量高含量高 2.2.角蛋白肽链的二级结构角蛋白肽链的二级结构肽链的主要肽段为肽链的主要肽段为- -螺旋结构。螺旋结构。链间双硫键赋予角蛋白高度稳定结构。链间双硫键赋予角蛋白高度稳定结构。3. 角蛋白纤维的超分子结构角蛋白纤维的超分子结构毛的角蛋白纤维毛的角蛋白纤维 型和型和型肽链型肽链构成复合螺旋结构构成复合螺旋结构中间纤中间纤丝丝型和型和型肽链型肽链中间纤丝的结构模型中间纤丝的结构模型首尾轻度重首尾轻度重叠且交联叠且交联6

4、.3 6.3 毛的物理机械性能毛的物理机械性能1.1.纺织用毛纺织用毛2.2.毛的物理机械性能毛的物理机械性能1.纺织用毛纺织用毛绵羊绵羊: :绵羊毛、绵羊绒绵羊毛、绵羊绒山羊山羊: :山羊毛、山羊绒山羊毛、山羊绒骆驼骆驼: :骆驼毛、骆驼绒骆驼毛、骆驼绒驼羊驼羊: :驼羊毛、骆马毛、秘鲁羊毛驼羊毛、骆马毛、秘鲁羊毛 兔兔: :兔毛、安哥拉兔毛、其它兔毛兔毛、安哥拉兔毛、其它兔毛 其它动物其它动物: :牦牛绒牦牛绒 MerinoMerino 澳大利亚美利奴绵羊以产毛量高，羊毛品质好澳大利亚美利奴绵羊以产毛量高，羊毛品质好而著称。而著称。 澳大利亚美利奴绵羊分三类：细毛美利奴绵羊澳大利亚美利奴绵

5、羊分三类：细毛美利奴绵羊、中细毛美利奴绵羊、粗壮毛美利奴绵羊。、中细毛美利奴绵羊、粗壮毛美利奴绵羊。 超细毛美利奴绵羊：直径超细毛美利奴绵羊：直径16-17.5um，与山羊绒，与山羊绒相似，但成本低。相似，但成本低。 CashmereCashmere( (开士米开士米) )CashmereCashmere mohairmohair( (马海毛马海毛) ) 马海毛是安哥拉山羊毛（土耳其安哥拉省）的音译商品马海毛是安哥拉山羊毛（土耳其安哥拉省）的音译商品名称（名称（Mohair）。南非、土耳其和美国为马海毛的三大）。南非、土耳其和美国为马海毛的三大产地。马海毛长度产地。马海毛长度12-26cm、直

6、、有丝光。、直、有丝光。 牦牛牦牛阿坝州天然牧场阿坝州天然牧场四川卧龙地区牦牛四川卧龙地区牦牛 牦牛主要分布在中牦牛主要分布在中国、阿富汗、尼泊国、阿富汗、尼泊尔等尔等9 9个亚洲国家。个亚洲国家。我国牦牛总头数及我国牦牛总头数及其毛、绒产量均为其毛、绒产量均为世界首位。世界首位。 牦牛绒牦牛绒( (毛毛) )大多是大多是黑色、褐色。牦牛黑色、褐色。牦牛绒由鳞片层与皮质绒由鳞片层与皮质层组成，髓层极少层组成，髓层极少。2.2.毛的物理机械性能毛的物理机械性能 吸湿性吸湿性 弹性弹性 应力应力- -应变曲线应变曲线 摩擦与缩绒性摩擦与缩绒性 耐热性耐热性吸湿性吸湿性 吸湿性好，回潮率一般在吸湿性

7、好，回潮率一般在15%-16%15%-16%，吸水率可，吸水率可达达60%60%。截面吸湿膨胀率。截面吸湿膨胀率17.5%-16%17.5%-16%。弹性弹性 由于毛纤维的分子结构特征，使其在一般情况下由于毛纤维的分子结构特征，使其在一般情况下有较好的弹性。有较好的弹性。应力应力- -应变曲线应变曲线羊毛不同含水量的应力羊毛不同含水量的应力- -应变曲线应变曲线几种纤维的应力几种纤维的应力- -应变曲线应变曲线100%50%0 摩擦与缩绒性摩擦与缩绒性方向性摩擦效应方向性摩擦效应逆鳞片的摩擦系数大于顺鳞片的摩擦系数。逆鳞片的摩擦系数大于顺鳞片的摩擦系数。缩绒性缩绒性 羊毛在湿热条件下，经机械外

8、力反复作用，纤维羊毛在湿热条件下，经机械外力反复作用，纤维集合体逐渐收缩紧密、交编毡化的性能。集合体逐渐收缩紧密、交编毡化的性能。 耐热性耐热性 羊毛耐干热性较差，在加工与使用过羊毛耐干热性较差，在加工与使用过程中，要求干热不超过程中，要求干热不超过7070。在。在100-100-105105时，毛纤维很快失水、干燥而变的时，毛纤维很快失水、干燥而变的脆弱、泛黄、强度降低。脆弱、泛黄、强度降低。 6.4 6.4 毛的化学性质毛的化学性质1.1.酸的作用酸的作用对肽键的破坏对肽键的破坏 角蛋白对酸的耐受性较强角蛋白对酸的耐受性较强, ,但但高浓度强酸高浓度强酸长时长时间作用也会对毛纤维产生破坏。

9、间作用也会对毛纤维产生破坏。 低浓度的酸低浓度的酸的主要作用是影响的主要作用是影响蛋白质的盐键蛋白质的盐键。2.2.碱的作用碱的作用 碱对双硫键的水解作用、对盐碱对双硫键的水解作用、对盐键、肽键的作用键、肽键的作用角蛋白对碱极敏感角蛋白对碱极敏感, ,影响的程度与时间、影响的程度与时间、温度、浓度及碱的性质有关。温度、浓度及碱的性质有关。碱与双硫键的反应碱与双硫键的反应NHNHCOCOSSCH2SSCH2CH2CH-CHCHCNHNHCOCOCH2OH-2HONHCOCCH2+CH2CONHSSCH-NHCOCCH2SCH-CH2CONH+S+脱氢丙胺酰脱氢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脱氢丙氨酰可发生新的交联反应脱氢丙氨酰可发生新的交联反应亲核加成亲核加成 脱氢丙胺酰脱氢丙胺酰脱氢丙胺酰脱氢丙胺酰C OCNN HC ON HSC H2C H2C H2+C HNCC HSCC H2硫醚键交联硫醚键交联亚氨键交联亚氨键交联NHCOCCH2NHCOCHCH2HSC+a2CH2CaCHCH2NHCO+NHCOCHS有有Ca 参与的新交联参与的新交联2+脱氢丙胺酰脱氢丙胺酰氧化剂的作用氧化剂的作用溶解或改性角蛋白溶解或改性角蛋白无机过氧酸无机过氧酸、有机过氧酸有机过氧酸、过氧酸盐过

11、氧酸盐等都是双硫键的有等都是双硫键的有效氧化剂。效氧化剂。p发生位置：发生位置：双硫键双硫键p进攻的对象：进攻的对象：巯基（与角蛋白反应）巯基（与角蛋白反应） 双硫键、色氨酰和酪氨酰的残基（有特定双硫键、色氨酰和酪氨酰的残基（有特定 的金属离子或有机酸）的金属离子或有机酸）过氧化氢过氧化氢ppH的影响：的影响： 低低pH值值 巯基不易被氧化，但甲硫基的氧化则加速。巯基不易被氧化，但甲硫基的氧化则加速。p不同基团对氧化的敏感程度：不同基团对氧化的敏感程度： 双硫键双硫键 巯基、甲硫基巯基、甲硫基漂白：漂白：有效果，但一般。有效果，但一般。被二氧化硫、亚硫酸盐取代。被二氧化硫、亚硫酸盐取代。 酸性

12、条件下，用酸性条件下，用H2O2漂白可改善毛的品质。漂白可改善毛的品质。 碱性条件下，漂白效果较好，可能氧化双硫键。碱性条件下，漂白效果较好，可能氧化双硫键。有机过氧酸有机过氧酸无机过氧酸无机过氧酸5RCO3HHCH2CSSH2CCH2+ H2OHCH2CSO3H2+5RCOOH过甲酸、过乙酸过甲酸、过乙酸是常用的有机过氧酸。是常用的有机过氧酸。过二硫酸盐、酸性条件下过二硫酸盐、酸性条件下毛的降解和脱色毛的降解和脱色作用对象：作用对象：胱氨酰、甲硫氨酰、精氨酰、组胺酰、苯丙胱氨酰、甲硫氨酰、精氨酰、组胺酰、苯丙 氨酰等。氨酰等。氧化机理：氧化机理：过氧化硫酸盐产生自由基进攻肽键。过氧化硫酸盐产

13、生自由基进攻肽键。过硼酸盐过硼酸盐用途：用途：毛的洗涤、漂色及直毛过程中的巯基的中和。毛的洗涤、漂色及直毛过程中的巯基的中和。其它氧化物其它氧化物过碘酸、铬化合物、过锰酸盐、卤素及其衍生物。过碘酸、铬化合物、过锰酸盐、卤素及其衍生物。制革氧化脱毛机理制革氧化脱毛机理 SSCH2CH22O10Cl24Ho+4+SO3H5Cl28+2H2O+Na5ClO2H+4HCl4ClO2+5NaCl还原剂的作用还原剂的作用溶解或改性角蛋白溶解或改性角蛋白 p 双硫键的还原是一个可逆的平衡反应，过量的还双硫键的还原是一个可逆的平衡反应，过量的还原剂有利于双硫键的还原。原剂有利于双硫键的还原。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、亚硫酸盐等亚硫酸盐等都是都是双硫键双硫键的有效还原剂。的有效还原剂。p发生位置：发生位置：双硫键双硫键硫代物和硫化物硫代物和硫化物 主要有巯基乙醇、邻甲苯硫酚、巯基乙酸、硫化钠等主要有巯基乙醇、邻甲苯硫酚、巯基乙酸、硫化钠等双硫键的交换反应双硫键的交换反应-亲核取代亲核取代HCH2CSSH2CCH2RSH+HCH2CSSRH2CCH2SH+HCH2CSSR+RSHH2CCH2SH+RSSR膦化物膦化物 三丁基膦三丁基膦（反应专一、条件温和、定量）（反应专一、条件温和、定量）RSSR + PR3+ H2O2RSH-+ 2H+OPR3+膦氧化物膦氧化物半胱氨

15、酸半胱氨酸亚硫酸盐亚硫酸盐HCH2CSSH2CCH2+ NaHSO3H2CCHSHHCH2CSSO3Na+半胱氨酰半胱氨酰S-磺基丙氨酰磺基丙氨酰常用的巯基封闭剂常用的巯基封闭剂碘化甲基汞碘化甲基汞CH3HgI硫化钠、硫氢化钠Na2SNaHS + NaOHCH2SHNa S222+SSCH2CH2+ 2NaHS5.5.酶（酶（EnzymeEnzyme）的作用）的作用 双硫键还原酶可对双硫键进行作用，从而水解双硫键还原酶可对双硫键进行作用，从而水解角蛋白纤维。角蛋白纤维。酶脱毛的机理：酶脱毛的机理： 中性和碱性的微生物蛋白酶中性和碱性的微生物蛋白酶毛和毛囊连接部位的非胶原蛋白水解毛和毛囊连接部位的非胶原蛋白水解毛与毛囊组织的毛与毛囊组织的分离与脱落分离与脱落6.6.毛的改性和修饰（交联反应）毛的改性和修饰（交联反应）CH2SHHC2BrCH2BrCH2+CH2CH2CH2CH2HCSSCH通过对毛角蛋白双硫键的化学修饰，可以改善角蛋白通过对毛角蛋白双硫键