Verwendung von Seide in der Lebensmittel-, Chemieingenieurwesen- und Biomedizinindustrie

Maulbeerseide, Tussahseide und Himmelsseide sind wertvolle tierische Naturfasern. Sie haben die Vorteile von Schlankheit und Gleichmäßigkeit, Zähigkeit, Leichtigkeit und Weichheit, Hitzebeständigkeit und Isolierung, Atmungsaktivität und Feuchtigkeitsaufnahme, hellem Glanz, mäßiger Elastizität und guter Färbbarkeit. War schon immer hochwertige traditionelle Textilmaterialien. In den letzten Jahren wurde mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie die Forschung und Entwicklung neuer Seidenmaterialien und neuer Verwendungszwecke kontinuierlich verstärkt.

1. Lebensmittel- und Chemiematerialien
1.1 Seide Lebensmittelzusatzstoffe

(1) Die Art der Seide Lebensmittelzusatzstoffe

Seide besteht aus Seidenfibroin, Sericin, Seidenwachs, Zucker, Pigmenten und anorganischen Substanzen. Die beiden Proteine Seidenfibroin und Sericin machen etwa 97% des Gesamtgewichts der Seide aus. Bei Seidenfibroin und Sericin macht ersteres 70% bis 75% und letzteres 22% bis 24% aus. Die Hauptaminosäuren in Seide sind Gly, Ala, Ser und Tyr, die etwa 85% der gesamten Aminosäuren in Seide ausmachen. Diese Hauptaminosäuren sind jedoch nicht essentielle Aminosäuren oder semi-essentielle Aminosäuren, so dass Seide aus dieser Perspektive kein überlegenes Geschlecht ist. Weitere Studien haben jedoch gezeigt, dass bestimmte spezielle Aminosäuren oder Seidenpeptide (Peptide, die aus unvollständiger Säurehydrolyse oder enzymatischer Hydrolyse von Seidenfibroin gewonnen werden) einzigartige medizinische oder gesundheitliche Vorteile haben: Senkung des Cholesterinspiegels im Blut, Vorbeugung von Bluthochdruck, Hirnthrombose und Alter. Demenz und Schlaganfall usw.; förderung der Insulinsekretion, Unterstützung bei der Behandlung von Diabetes, Linderung von Alkohol und Schutz der Leber; Immunität regulieren. Darüber hinaus hat Sericin auch einen gewissen potenziellen Anwendungswert bei der Vorbeugung und Behandlung von bösartigen Tumoren.

Die Aminosäurezusammensetzung von Seide

(2) Forschung und Entwicklung von Seidenlebensmitteln

Seidenfibroinpulver und Seidenpeptid sind die Hauptformen von Seidenlebensmittelzusatzstoffen. Der in der Provinz Zhejiang entwickelte Seidennährstoff und das Seidenpeptid haben von den zuständigen medizinischen Abteilungen nachgewiesen, dass sie einen signifikanten Effekt auf die Senkung von Blutzucker und Lipiden haben. Zhou Fengjuan und andere verwendeten Abfallkokonseide als Rohmaterial, um nach Entfernung, Raffination, Auflösung, Entsalzung durch Dialyse und Sprühtrocknung lösliches Seidenfibroinpulver in Lebensmittelqualität zu erhalten. Jin Shaohei erforschte die Produktionstechnologie von Seidenpeptid-Funktionsgetränken und Seidenpeptid-Kautabletten (enthaltend). Liu Ying und andere bereiteten ein Kater- und leberschützendes Getränk mit Tussahseide als Hauptrohstoff zu. Japan hat auch erfolgreich Seidenfibroinbonbons, Gelees, Kekse und Sojasauce entwickelt, unter denen die Menge an zugesetztem Seidenfibroinpulver 2% -50% beträgt. In der Vergangenheit wurde Sericin im Allgemeinen als Abfallprodukt weggeworfen, aber japanische Wissenschaftler entdeckten, dass Sericin Aminosäuren nicht nur teilweise auffüllt, sondern auch die Aufnahme von Mineralelementen wie Zn, Fe, Mg und Ca fördert ist auch ein wertvoller Lebensmittelzusatzstoff. Sericin, das in Lebensmitteln und Kosmetika verwendet wird, ist hauptsächlich Sericinpeptid mit niedrigem Molekulargewicht (≤20 Kd).

Gegenwärtig ist Seide in der Lebensmittelindustrie weit verbreitet. Im Forschungs- und Entwicklungsprozess von Seidenzusatzstoffen ist es notwendig, Theorien und experimentelle Techniken wie Toxikologie, Physiologie, Biochemie, Genetik usw. zu kombinieren., um die Identifizierung und Erforschung der gesundheitlichen Vorteile von Seidengesundheitsnahrungsmitteln zu stärken und übertriebene gesundheitliche Vorteile und Eile ohne Zulassung zu verhindern. Phänomene wie das Auflisten traten auf.

1.2 Kosmetische Seidenzusätze

(1) Die Art der kosmetischen Seidenzusätze

Laut Aufzeichnungen der traditionellen chinesischen Medizin kann Naturseide dunkle Flecken auf der Haut beseitigen und bestimmte eitrige Hauterkrankungen behandeln. Moderne Forschung zeigt, dass Seide folgende Vorteile hat:

• Seide enthält alle essentiellen Aminosäuren und semi-essentiellen Aminosäuren und fast keine allergenen Substanzen;
• Das Seidenpeptidmolekül hat eine zufällige gewundene Konformation, die Peptidkette ist locker und ungeordnet und viele polare hydrophile Gruppen sind freigelegt, so dass es ein natürlicher Feuchtigkeitsfaktor ist;
• Seide hat gute UV-Absorptions- und Sonnenschutzfunktionen. Laut Wissenschaftlern der International Wild Sericulture Society beträgt die Durchlässigkeit von Maulbeerseide für die UV-A-Zone (Wellenlänge 320-400 nm) und die UV-B-Zone (Wellenlänge 280-320 nm) 37,7% bzw. 18,4%, während Tussah-Seide nur 18,1% beträgt. Und 5,6%. S In: Zhaorigetu et al. festgestellt, dass Sericin UV-B-Verbrennungen bei Mäusen signifikant reduzieren und die Inzidenz von UV-B-induzierten Tumoren verringern kann;
• Seidenprotein hat eine gute Verträglichkeit mit anderen kosmetischen Rohstoffen;
• Sericin kann die Tyrosinase-Aktivität hemmen;
• In-vitro-Experimente bestätigten, dass Sericin die Lipidperoxidation hemmen kann.

(2) Forschung und Entwicklung von Seidenkosmetik

Gerade wegen der hervorragenden Ernährungs-, Feuchtigkeits-, Sonnenschutz- und Antioxidationsfunktionen von Seide ist die Entwicklung von Seidenkosmetikzusätzen sehr schnell. In Südkorea entwickelte Seidenhautcremes, kosmetische Lotionen und Cremes wurden auf den Markt gebracht. In Japan entwickelte Seidenshampoos und Haarfärbemittel sind ebenfalls auf dem Markt. China hat auch erfolgreich Seidenproteincreme, Seidenpeptidproteinmilch und Seidenpeptidshampoo entwickelt.

1.3 Synthetische Fasermodifizierte Materialien

Wie wir alle wissen, neigen synthetische Fasern dazu, schlechte Feuchtigkeitsabsorptions- und -freisetzungseigenschaften zu haben und sind anfällig für statische Elektrizität. Daher sind die Kleidungsstücke aus synthetischen Fasern nicht so bequem wie Naturfasern. Wenn jedoch die Kunstfaser mit der modifizierten Sericinlösung imprägniert wird oder die modifizierte Sericinlösung direkt auf das Kunstfasergewebe aufgetragen wird, kann die Wasseraufnahme des Gewebes verbessert, die Menge an statischer Elektrizität des Gewebes verringert und eine bestimmte antibakterielle Wirkung erzeugt werden. Mit dieser Beschichtungstechnologie hat Japan modifizierte Unterwäsche, Unterhemden, Windeln und Bettwäsche aus Kunstfasern entwickelt.

1.4 Biologisch abbaubare kunststoffmodifizierte Materialien

Biologisch abbaubare Kunststoffe sind umweltfreundliche Materialien mit breiten Entwicklungsperspektiven, aber ihre Förderung und Anwendung sind durch viele Faktoren eingeschränkt, und schlechte mechanische Eigenschaften sind eines der häufigsten Probleme. Um die mechanischen und thermodynamischen Eigenschaften von Polybutensuccinatkunststoffen zu verbessern, haben Lee SM et al. untersuchte den Einfluss der Menge der Seidenfaserzugabe auf die damit verbundenen Eigenschaften des Kunststoffs. Die Studie ergab, dass die geeignete Zugabe von Seidenfasern die mechanischen Eigenschaften und thermomechanischen Eigenschaften des Kunststoffs erheblich verbessern kann. Stabilität (konnte jedoch die thermische Stabilität nicht signifikant verbessern).

2. Biomedizinische Materialien

Seide ist dem menschlichen Keratin, Kollagen usw. sehr ähnlich., und hat eine gute Biokompatibilität mit dem menschlichen Körper, so dass es sehr früh als chirurgische Naht verwendet wurde. In den letzten Jahren ist die Anwendung von Seide in Biologie und Medizin umfangreicher und vertiefter geworden.

2.1 Gewebe-Engineering-Materialien

Eine Vielzahl von Studien hat gezeigt, dass Seide einzigartige Bedingungen in den Bereichen Tissue Engineering und klinische Reparatur bietet:

• Gute Biokompatibilität, ungiftig, nicht reizend und verursacht weniger Entzündungen. Meinels L in: et al. glauben Sie, dass die Entzündungsreaktion der Seidenmembran gleich oder niedriger ist als die der Kollagenmembran.
• Hohe Zugfestigkeit und Elastizität.
• Die Wasser- und Sauerstoffdurchlässigkeit ist hoch.
• Förderlich für Zelladhäsion und Wachstum.
• Der Herstellungsprozess von Seidenmaterial ist einfach und bequem.
• Seide ist in großen Mengen leicht verfügbar.
• Seidenfibroin kann vom menschlichen Körper langsam aufgenommen oder teilweise biologisch abgebaut werden, und die Abbauprodukte haben keine toxischen Nebenwirkungen auf das Gewebe. Meinels L in: et al. festgestellt, dass Seidenfibroin gute mechanische Eigenschaften aufweist und ein hervorragendes Gerüst für das Knochengewebe-Engineering ist. Eingehende Untersuchungen haben ergeben, dass die Textur von Seidenfibroinfasern ihre Anwendung in der Biomedizin beeinflusst. Seidenfibroin-Nanofasermembran eignet sich besser als Tissue-Engineering-Gerüst als Seidenfibroinfilm und Seidenfibroin-Mikrofaser. Seidenfibroin-Nanofasermembran kann die Regeneration des Kaninchenschädels besser steuern.

2.2 Neue medizinische Materialien

In den letzten Jahren war die Forschung zur Verwendung von Seide in künstlichen Blutgefäßen, künstlicher Haut, künstlichen Sehnen oder Bändern, gerinnungshemmenden Medikamenten, Krankheitsdiagnosesensoren und anderen Bereichen sehr aktiv. In: Horan R.L. et al. bestätigt, dass Seidenraupenseide eine hohe mechanische Festigkeit und einen langen Abbauzyklus aufweist und als Ersatz für Sehnen oder Bänder geeignet ist. In: Tamada Y et al. gefunden, dass die gerinnungshemmende Aktivität von sulfatiertem Sericin etwa 1/10 bis 1/20 von Heparin beträgt. Seidenfibroinfilm hat eine gute Anwendungsperspektive beim Abdecken und Schützen von Verbrennungen oder anderen Hautwunden, aber seine Wasserlöslichkeit und mechanischen Eigenschaften nach der Regeneration sind oft nicht stabil genug. In Anbetracht dessen haben Lu Qiang et al. ^[ 20 ] optimierte den Herstellungsprozess des Seidenfibroinfilms, und der erhaltene unlösliche reine Seidenfibroinfilm weist ausgezeichnete nassmechanische Eigenschaften auf, und die Zugfestigkeit und Bruchdehnung können 15,9 MPa bzw. 49,4% erreichen. . HofmannS et al. verwendetes Dextran, Meerrettichperoxidase und Lysozym als Testmaterialien, um nachzuweisen, dass Seidenfibroinfilm eine höhere Durchführbarkeit bei der Polysaccharid- und Protein-Arzneimittelbeschichtung aufweist. In: Katayama et al. bestätigt durch In-vitro- und In-vivo-Experimente, dass Seidenfibroin als guter Träger mit verzögerter Freisetzung für Theophyllin-Medikamente verwendet werden kann. Im Vergleich zur herkömmlichen organischen Beschichtungstechnologie sind Seidenfibroin-Filmtabletten einfach zuzubereiten, verschmutzen die Umwelt nicht, sind für den menschlichen Körper unbedenklich und haben vielversprechende Entwicklungsperspektiven.

2.3 Enzymtechnische Materialien

In der Enzymtechnik kann Seide als Träger für die Enzymimmobilisierung verwendet werden. Die Verwendung von Sericin als immobilisierter Enzymträger kann die Wärmebeständigkeit, elektroosmotische Beständigkeit und Stabilität des Enzyms signifikant verbessern. Kovalent anheftend L-Asparaginase zu Sericinpartikeln, der Km-Wert des erhaltenen immobilisierten Enzyms ist 8-mal niedriger als der des nicht immobilisierten Enzyms der Kontrolle, der optimale Reaktionstemperaturbereich ist stark erweitert und die Resistenz gegen Trypsin ist ebenfalls signifikant erhöht. Darüber hinaus wird Sericin auch als immobilisierter Träger für Glucosidase und Glucoseoxidase verwendet. In: Zhu Xiangrui et al. es wurde festgestellt, dass die Betriebshalbwertszeit von immobilisierter Glucoseisomerase mit Seidenfibroin als Träger signifikant verlängert und die Fähigkeit, Harnstoff zu widerstehen, ebenfalls signifikant verbessert wurde. Zhang YQ et al. kovalent verknüpft L-Glutaminase zu wasserlöslichem Seidenfibroin, das die thermische Stabilität des Enzyms signifikant verbesserte, die Halbwertszeit um 30 Stunden verlängerte und die Immunogenität und Antigenität des Enzyms sowie die Wechselwirkung zwischen Enzym und Substrat signifikant verringerte Die Affinität ist signifikant verbessert. Darüber hinaus kann Seidenfibroin auch als immobilisierter Träger für Amylase, Glucoseoxidase, Katalase, Pektinase, Amylase, Glucoamylase, Sucrase, Lipase und SOD verwendet werden.

2.4 Bioreaktor

Der Seidenraupenbioreaktor ist in den letzten Jahren eine wichtige Forschungsrichtung auf dem Gebiet der Biotechnik. Theoretisch ist es möglich, mit gentechnischen Methoden Seidenraupen dazu zu bringen, hochwertige medizinische Proteine (wie Interferon und Impfstoffe) auszuspucken. Die Universität Zhejiang hat erfolgreich eine Methode zur Herstellung biologischer Produkte mit dem Seidenraupen-Bioreaktor entwickelt, der bei der großtechnischen Herstellung eines gentechnischen Arzneimittels eingesetzt wurde.

Es muss betont werden, dass bei der Verwendung von Seide in den Bereichen Lebensmittel, Kosmetik, Medizin und Biotechnik auf die Sicherheit von Seidenmaterialien geachtet werden muss. Gegenwärtig wird allgemein angenommen, dass Seidenprotein für den menschlichen Körper ungiftig ist und fast keine Allergene enthält. Schwermetalle und andere organische Substanzen, die für den menschlichen Körper schädlich sein können, werden in der Regel nur an das Sericin gebunden, das durch Entschleimung oder andere spezielle Verfahren vollständig entfernt werden kann. Relevante wissenschaftliche Forschungseinrichtungen glauben, dass Seidenfibroin durch lebensmitteltoxikologische Tests eine ungiftige Substanz ist.

3. Leichte Industriematerialien

3.1 Seidenpapier

Seidenpapier und Kokonpapier sind neue Proteinmaterialien vom Papiertyp, die die Morphologie von Seidenfasern nicht beschädigen. Sie haben ausgezeichnete Wiederaufbereitungseigenschaften und haben wichtige Anwendungen in den Bereichen Lebensmittelkonservierung, Kontrolle der Formaldehydverschmutzung in Innenräumen, Trimethylaminadsorption und Wirkstoffträger. Li Weixian et al. studierte den Prozess der Herstellung von Seidenpapier im Nassverfahren und produzierte Seidenpapier mit ausgezeichneter Adsorption, Luftdurchlässigkeit, Wasserbeständigkeit, mechanischer Festigkeit und Nachbearbeitbarkeit.

3.2 Luftreinigungsmaterialien

Neben der Form von Seidenpapier kann Seide auch zur Raumluftreinigung in Form einiger künstlich simulierter Enzymgerüste oder -träger verwendet werden. Der künstliche mimetische Enzym-Seiden-Komplex ( _CO2 P _C2 LIQUOR, C _o F _e P _C2 LIQUOR) hergestellt von Yao YY et al. kann den Geruch von CH effektiv beseitigen ₃ SH und H ₂ S.

3.3 Elektrische Isolationsmaterialien

Die Menschen haben seit langem entdeckt, dass Seide elektrische Isolationseigenschaften hat, und auf dieser Grundlage wurden elektrische Isolationsprodukte wie Seidensicherheitsgurte, Lichtbogenunterdrückungsseile und Isolierleitern entwickelt. Unter Verwendung von Seide als Hauptmaterial haben Hao Xudong und andere isolierende Seile für Live-Arbeiten mit starken feuchtigkeitsdichten Eigenschaften entwickelt, die unter Bedingungen wie hoher Luftfeuchtigkeit und gleichmäßiger Feuchtigkeit, Eintauchen in Wasser und Regen sicher verwendet werden können.

4. Zusammenfassung

In der Tat, zusätzlich zu den oben genannten neuen Materialien, werden neue Verwendungen von Seide immer noch erweitert. Beispielsweise kann Seide auch in den Bereichen Frostschutzmaterialien für Kühlanlagen, Zementschlammadditive für Ölfelder, Fixiermittel für salzhaltige Sandböden, Biosensoren und Bioenzymschutz eingesetzt werden. Ein japanisches Unternehmen berichtete kürzlich über eine Kontaktlinse aus Seidenfibroin mit einem Brechungsindex von 1, 69.

Es kann vorausgesagt werden, dass die Erforschung und Entwicklung neuer Seidenmaterialien nicht nur der Entwicklung der Materialindustrie zugute kommt, sondern auch den Fortschritt der Seidenindustrie und anderer verwandter Industrien fördern wird. In Zukunft soll die Erforschung und Entwicklung neuer Seidenmaterialien fortgesetzt werden.

Im Forschungs- und Entwicklungsprozess neuer Seidenmaterialien sollten folgende Punkte beachtet werden:

• Sie müssen nicht nur neue Seidenmaterialien und neue Verwendungszwecke ausgiebig untersuchen, sondern auch Pilot- und Großversuche aktiv ausprobieren und schließlich eine industrialisierte Produktion realisieren
• Im Forschungs- und Entwicklungsprozess von Seidenlebensmitteln und chemischen Materialien sollte eine geringfügige Doppelarbeit vermieden werden. Zum Beispiel, obwohl viele Einheiten seidenbasierte Lebensmittelzusatzstoffe und kosmetische Zusatzstoffe entwickelt haben, sind nur wenige von ihnen tatsächlich in großem Maßstab auf dem Markt. Untersuchen Sie den Grund, wiederholte Forschung auf niedriger Ebene ist ein Grund, der nicht ignoriert werden kann;
• Die Erforschung, Herstellung und Anwendung neuer Seidenmaterialien ist eine komplexe Systemtechnik, die mehrere Disziplinen umfasst, und es ist oft schwierig, sie erfolgreich abzuschließen, wenn man sich nur auf eine Disziplin verlässt. Zum Beispiel, obwohl Sericin ein vielversprechendes synthesefasermodifiziertes Material ist, ist es fast unmöglich, die Industrialisierung von sericinähnlichen synthesefasermodifizierten Materialien nur durch Textil oder Färben und Ausrüsten zu realisieren. Es muss sich auch auf Biologie, Chemieingenieurwesen, Werkstoffe und andere Disziplinen stützen. Zusammenarbeit und Kooperation. Es ist notwendig, die gemeinsame Forschung verwandter Disziplinen zu stärken und mehr neue Seidenmaterialien in die Produktionspraxis zu bringen.