角蛋白是構成生皮表皮、毛皮毛囊的主要蛋白質。角蛋白是中間纖維蛋白(intermediate protein,IP) 家族的重要成員。角蛋白肽鏈為多結構域肽鏈，分為高度保留的棒狀的中間區域和端肽區域。棒狀結構域的肽鏈存在8 肽重複的周期性序列結構。所有的中間纖絲蛋都具有相似的肽鏈構造。角蛋白肽鏈是典型的a 螺旋。酸性和鹼性角蛋白肽鏈相互結合形成的異體複合螺旋是角蛋白的特徵構象形式。現已發現的角蛋白肽鏈超過20 種，毛角蛋白和表皮角蛋白分別由不同的角蛋白膚鏈構成。角蛋白含有較高的半胱氨酸，半胱氨酸的交聯是角蛋白的主要交聯結構，角蛋白的物理和化學性質主要與該交聯結構相關。
基本介紹
- 中文名：角蛋白
- 外文名：KERATIN
- 英文別名：:KERATIN, ANIMAL KERATIN
- CAS：169799-44-4
- 特點：不溶或微溶於水、稀酸或稀鹼
- 含量：二硫鍵含量特別多
性質與結構,分布,角蛋白的套用,飼料和食品工業,製藥,肥料、農藥與環保,製革業,化妝品及其他行業,
性質與結構
不溶於水、鹽液、稀酸或稀鹼。角蛋白來源於外胚層分化而來的細胞，是這些細胞內的結構蛋白之一。故角蛋白存在於發、毛、鱗、羽、甲、蹄、角、爪、喙、絲及其他表皮結構中，是羽毛、毛髮、爪、喙、蹄、角以及腦灰質、脊髓和視網膜神經的蛋白質。
由於角蛋白含有較多的胱氨酸，故二硫鍵含量特別多，在蛋白質肽鏈中起交聯作用，因此角蛋白化學性質特別穩定，有較高的機械強度。它們不易溶解和消化，含較多的胱氨酸(14-15%)，較多的氮含量（21-24.5%）。粉碎的羽毛和豬毛，在15-20磅蒸氣壓力下加熱處理一小時，其消化率可提高到70-80%，胱氨酸含量則減少5-6%。
分布
角蛋白是外胚層細胞的結構蛋白， 包括毛髮、指甲、羽毛等。角蛋白是一種不能直接為畜禽吸收利用的硬蛋白,主要存在於動物的毛髮、羽毛和蹄中,資源非常豐富,它必須經高溫、高壓、酸、鹼或酶處理,變成短肽或游離胺基酸,才能被畜禽利用。羽毛主要由角蛋白構成,蛋白質含量及必需胺基酸含量極高,胺基酸組成相對穩定,是一種公認的具有較高營養價值,質量穩定的潛在優質蛋白源。
角蛋白的套用
飼料和食品工業
羽毛角蛋白可作為優質飼料蛋白。利用角蛋白還可以生產胺基酸微量元素鰲合劑，可與畜禽生長所必需的微量金屬離子反應生成具有環狀結構的配位化合物，提高微量元素的利用率[4]。羽毛角蛋白中還含有豐富的谷氨酸、天冬氨酸等鮮味胺基酸，可以用來製作新型食品添加劑套用到食品加工業中[5]。
製藥
研究發現，部分皮膚病是由真菌類物質產生的角蛋白酶滲透皮膚後引起的，利用這一特性可以進行治療真菌類皮膚病藥物的研製與開發。複合角蛋白胺基酸溶液可以直接注入人體補充營養，替代部分人血漿。角蛋白中的胱氨酸有護肝作用，可以有效防止脂肪肝、肝硬化以及其他肝病，在治療膀肌炎、脫髮、中毒性病症等方面也有顯著療效。
肥料、農藥與環保
處理後的羽毛粗粉中含有高達5%左右的氮源，可以用來生產液體胺基酸複合肥，作為動物性糞便的替代品[7]，成為更廉價的肥料。
角蛋白水解製得的胺基酸及其衍生物、金屬絡合物對農作物具有殺菌防病和刺激生長的雙重效果，可以用作殺菌劑、殺蟲劑、除草劑和植物生長促進劑。水解羽毛製取複合胺基酸，並與碳酸鈣反應製得複合胺基酸鈣化合物，該化合物可以通過水解有機磷農藥中的磷酸酯鍵降低作物中的農藥殘留[8]。
製革業
用羽毛水解產物對牛皮面革進行填充，可明顯提高坯革的柔軟度和伸長率，而對坯革的抗張強度、撕裂強度和染料的吸收率不產生明顯影響。經過適當的鹼降解處理，可以將從羽毛獲得蛋白質混合物用作鞋面革及服裝革的填充材料，改善皮革的染色性能，並使革具有更好的彈性[9]。另外，羽毛蛋白還可以用作鉻革的復蹂劑[10]。
化妝品及其他行業
羽毛角蛋白還可以製作化妝品。近年來，一些國家將角蛋白水解液作為一類新型天然化妝品原料，成功地用於洗髮和護膚等化妝品的生產。利用羽毛角蛋白製得棕櫚醯縮氨酸，進一步製成洗面乳、護膚霜、口紅等化妝品的濕潤劑。此外，國內將角蛋白基因轉入棉花中表達，得到了轉基因棉花，這種棉花的韌性明顯高於普通棉花。
