鹼處理

蛋白質經過鹼處理，會發生許多變化，在鹼度不高的情況下能改善溶解度和口味，有的還能破壞毒性，如菜子餅粕和棉子餅粕用鹼處理可以去除芥子苷和棉酚。輕度鹼變性不一定造成蛋白質品質劣化，但長時間，較強鹼性加熱時，更多的是產生不利影響。如會形成新的胺基酸，易發生變化的胺基酸是胱氨酸、絲氨酸、賴氨酸、精氨酸。

鹼處理在工業生產中有重要的用途，例如毛皮加工過程中鹼處理使毛皮膨化鱗片，利於鐵鹽吸收，並脫去表面油脂，利於化工材料向纖維內的滲透作用，同時改變色素的表面電荷，增加鐵鹽的吸收量。

基本介紹

• 中文名：鹼處理
• 外文名：Alkali treatment
• 作用：改善蛋白質溶解度和口味
• 不利影響：較強鹼產生新的胺基酸等
• 套用領域：食品、紡織、化工等
• 鹼處理劑：純鹼、小蘇打、氨水等

定義

蛋白質經過鹼處理，會發生許多變化，在鹼度不高的情況下能改善溶解度和口味，有的還能破壞毒性，如菜子餅粕和棉子餅粕用鹼處理可以去除芥子苷和棉酚。輕度鹼變性不一定造成蛋白質品質劣化，但長時間，較強鹼性加熱時，更多的是產生不利影響。如會形成新的胺基酸，易發生變化的胺基酸是胱氨酸、絲氨酸、賴氨酸、精氨酸。如大豆蛋白在pH2．2、40℃條件下加熱4h後，胱氨酸、賴氨酸逐漸減少，並有賴氨基丙氨酸的生成，賴氨基丙氨酸人體很難吸收。脫氫丙氨酸還可與精氨酸、組氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、酪氨酸和色氨酸殘基之間通過縮合反應形成天然蛋白質中不存在的衍生物，使肽鏈間產生共價交聯。

鹼處理還可使精氨酸、胱氨酸、色氨酸、絲氨酸和賴氨酸等發生構型變化，由天然的L一胺基酸轉化為脅胺基酸，而脅型胺基酸不利於人體內酶的作用，人體也難以吸收，從而導致必需胺基酸損失，蛋白質消化吸收率降低。因此，在食品加工中，應避免強鹼性條件。

鹼處理在工業生產中有重要的用途，例如毛皮加工過程中鹼處理使毛皮膨化鱗片，利於鐵鹽吸收，並脫去表面油脂，利於化工材料向纖維內的滲透作用，同時改變色素的表面電荷，增加鐵鹽的吸收量。

毛皮鹼處理

作用

(1)膨化毛的鱗片，利於鐵鹽吸收。鱗片層能保護毛的內層不受外界物質的作用。在鹼的作用下，這層鱗片可以向外張開，在鱗片與鱗片之間形成縫隙，可使化工材料向毛內滲透和作用。

(2)脫去表面油脂，利於化工材料向纖維內的滲透作用。動物毛皮的毛被上含有10%的羊毛脂和30%的脂肪酸鹽．這些油脂依附於毛乾表面，形成一層疏水膜，阻礙化工材料向毛內滲透。在鹼的作用下，油脂和類脂物可皂化水解，達到脫脂的目的，因此，鹼處理過程也是繼續去除油脂和污垢的過程。

(3)改變色素的表面電荷，增加鐵鹽的吸收量。色素是由酪氨酸和色氨酸氧化形成的聚合物，在色素中含有大量的羧基和氨基，所以色素和蛋白質一樣也是兩性物質．在鹼性溶液中帶負電荷。用硫酸亞鐵媒染時，Fe2’在溶液中形成絡合物．鐵絡離子一般帶正電荷。這樣經過鹼處理的毛皮媒染時．鐵絡離子和色素負離子相互吸引，相互靠近，使色素結合鐵鹽的數量提高。事實上，用硫酸亞鐵媒染時，有一部分Fe²⁺與色素以絡合物的方式相結合，一般情況下羧基離子易與^Fe2+配位絡合。鹼處理由於增加了羧基離子的數量，從而提高了鐵鹽的結合量。

鹼處理劑

鹼處理時所使用的鹼有純鹼、小蘇打、氨水、磷酸氫二鈉及燒鹼。除鹼之外，在鹼處理溶液中還需加入適量的表面活性劑。由於毛角蛋白的抗鹼性較差，在鹼處理毛皮時，常對毛皮進行保護，因此鹼處理時。溶液中常加入一定量的甲醛。以防毛和板纖維受到較強烈的傷害。

工藝條件

鹼處理溫度通常控制在28～40℃，時間2～4h。溫度過高，毛角蛋白損傷嚴重；溫度過低，處理效果不好。鹼處理主要採用浸漬法，有時也採用先刷塗後浸漬的處理方法。

纖維素鹼處理

氯化木素只有一部分能溶於氯化時形成的酸性溶液，還有一部分難溶的氯化木素需在熱鹼溶液中溶解。鹼處理主要是除去木素和有色物質，並溶出一部分樹脂。在溫和的鹼處理條件(鹼濃<2g/L，溫度<70℃)下，對纖維素無影響，半纖維素溶解也不多。對於某些特殊要求的紙漿，如溶解漿，鹼處理的條件要強烈些(稱為鹼精製)，以除去半纖維素，提高α一纖維素含量和平均聚合度。熱鹼處理對降低溶解漿中SiO₂類型的灰分也十分有效。

氯化木素的溶解

在氯化過程中，由於正氯離子的親電攻擊生成氯化醌結構，在鹼處理過程中受到親核的氫氧離子的作用，成為羥基取代的醌基而溶於鹼液中。同時，氫氧根離子還可以攻擊在鄰醌位置上的羰基，經過重排生成羥基一羧基一戊環二烯結構，同樣使氯化木素溶解。氯化降解產物四氯苯醌也很容易溶於鹼液而形成羥基氯化苯醌。此外，鹼的作用還使氯化過程中產生的二元羧酸溶解；鹼的潤脹能力使氯化木素容易被抽提，使木素的碎片從纖維的細胞壁里順利擴散出來；鹼的作用還會使吸附在纖維上的物質溶解。

碳水化合物的降解

碳水化合物在氯化階段有可能部分被氧化。這些已氧化和未氧化的碳水化合物，在鹼處理時會受到某種程度的降解。要減少碳水化合物的降解反應，最根本的是減少氯化時纖維素的氧化作用，即減少具有羰基的氧化纖維素的形成。

影響因素

影響鹼處理的因素有用鹼量、溫度、時間和漿濃。

用鹼量取決於製漿方法、未漂漿的硬度和氯化用氯量等。一般NaOH用量為1%～5%，終pH值在9．5～11之間。根據實驗數據，在充分洗滌的情況下，針葉木硫酸鹽漿鹼處理段NaOH用量為氯化段用氯量的一半加0．3%，闊葉木硫酸鹽漿按用氯量的一半加0．2%掌握。

提高溫度可提高氯化木素的溶解速度和溶解量，但溫度高，熱量消耗大，並會增加碳水化合物的溶出。一般鹼處理溫度為60～70℃。鹼處理時間受用鹼量、溫度和漿濃所制約，提高溫度可縮短時間。氯化後的鹼處理時間一般為60～90min。

鹼處理紙漿濃度一般為8%～15%，但趨向於上限濃度。濃度高，可節省蒸汽，鹼濃度高，反應也快，可縮小鹼處理塔容積，減少廢液排放量。

鹼處理時，添加助劑可以減少碳水化合物降解反應的發生。可以添加的助劑有KBH4、Na₂S0₃或H₂O₂，其作用是還原或氧化碳水化合物的羧基末端基，減少剝皮反應，有些還有加強脫木素的作用。

紙漿經氯化和鹼處理後，大部分氯化木素已經溶解，但還有一部分需經氧化漂白劑的氧化破壞並溶出，才能進一步提高白度。因此，必須進行補充漂白，常用的方法有次氯酸鹽漂白和二氧化氯漂白，近年又發展了用過氧化氫、過氧酸和臭氧等含氧漂劑的漂白。