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角蛋白
中間纖維蛋白家族的重要成員
角蛋白是構(gòu)成生皮表皮、毛皮毛囊的主要蛋白質(zhì)。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(jié)構(gòu)域肽鏈，分為高度保留的棒狀的中間區(qū)域和端肽區(qū)域。棒狀結(jié)構(gòu)域的肽鏈存在8 肽重復(fù)的周期性序列結(jié)構(gòu)。所有的中間纖絲蛋都具有相似的肽鏈構(gòu)造。角蛋白肽鏈?zhǔn)堑湫偷腶 螺旋。酸性和堿性角蛋白肽鏈相互結(jié)合形成的異體復(fù)合螺旋是角蛋白的特征構(gòu)象形式。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)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(gòu)成。角蛋白含有較高的半胱氨酸，半胱氨酸的交聯(lián)是角蛋白的主要交聯(lián)結(jié)構(gòu)，角蛋白的物理和化學(xué)性質(zhì)主要與該交聯(lián)結(jié)構(gòu)相關(guān)。
性質(zhì)與結(jié)構(gòu)
不溶于水、鹽液、稀酸或稀堿。角蛋白來源于外胚層分化而來的細(xì)胞，是這些細(xì)胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)蛋白之一。故角蛋白存在于發(fā)、毛、鱗、羽、甲、蹄、角、爪、喙、絲及其他表皮結(jié)構(gòu)中，是羽毛、毛發(fā)、爪、喙、蹄、角以及腦灰質(zhì)、脊髓和視網(wǎng)膜神經(jīng)的蛋白質(zhì)。
根據(jù)X射線衍射分析，角蛋白的空間結(jié)構(gòu)有α-螺旋結(jié)構(gòu)(α-角蛋白)和β-折疊片層結(jié)構(gòu)(β-角蛋白)兩種類型。前者如羊毛，后者如絲心蛋白。
由于角蛋白含有較多的胱氨酸，故二硫鍵含量特別多，在蛋白質(zhì)肽鏈中起交聯(lián)作用，因此角蛋白化學(xué)性質(zhì)特別穩(wěn)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(xì)胞的結(jié)構(gòu)蛋白，包括毛發(fā)、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，主要存在于動物的毛發(fā)、羽毛和蹄中，資源非常豐富，它必須經(jīng)高溫、高壓、酸、堿或酶處理，變成短肽或游離氨基酸，才能被畜禽利用。羽毛主要由角蛋白構(gòu)成，蛋白質(zhì)含量及必需氨基酸含量極高，氨基酸組成相對穩(wěn)定，是一種公認(rèn)的具有較高營養(yǎng)價值，質(zhì)量穩(wěn)定的潛在優(yōu)質(zhì)蛋白源。
角蛋白的應(yīng)用
肥料、農(nóng)藥與環(huán)保
處理后的羽毛粗粉中含有高達(dá)5%左右的氮源，可以用來生產(chǎn)液體氨基酸復(fù)合肥，作為動物性糞便的替代品，成為更廉價的肥料。
角蛋白水解制得的氨基酸及其衍生物、金屬絡(luò)合物對農(nóng)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(jìn)劑。水解羽毛制取復(fù)合氨基酸，并與碳酸鈣反應(yīng)制得復(fù)合氨基酸鈣化合物，該化合物可以通過水解有機磷農(nóng)藥中的磷酸酯鍵降低作物中的農(nóng)藥殘留。
制革業(yè)
用羽毛水解產(chǎn)物對牛皮面革進(jìn)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(chǎn)生明顯影響。經(jīng)過適當(dāng)?shù)膲A降解處理，可以將從羽毛獲得蛋白質(zhì)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，并使革具有更好的彈性。另外，羽毛蛋白還可以用作鉻革的復(fù)蹂劑。
化妝品及其他行業(yè)
羽毛角蛋白還可以制作化妝品。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，成功地用于洗發(fā)和護(hù)膚等化妝品的生產(chǎn)。利用羽毛角蛋白制得棕櫚酰縮氨酸，進(jìn)一步制成洗面奶、護(hù)膚霜、口紅等化妝品的濕潤劑。此外，國內(nèi)將角蛋白基因轉(zhuǎn)入棉花中表達(dá)，得到了轉(zhuǎn)基因棉花，這種棉花的韌性明顯高于普通棉花。
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