角蛋白

角蛋白是一种纤维结构蛋白家族，从类型上可分为硬角蛋白和软角蛋白，具体来说，硬角蛋白包括人类和动物的指甲（爪）、头发、角、壳、（鸟）嘴等，软角蛋白主要位于人体皮肤外层，是组成中间丝的重要成分。

角蛋白是中间纤维蛋白（Intermediate protein,IP）家族的重要成员，角蛋白肽链为多结构域肽链，分为高度保留的棒状的中间区域和端肽区域，棒状结构域的肽链存在8肽重复的周期性序列结构，所有的中间纤丝蛋都具有相似的肽链构造，角蛋白肽链是典型的a螺旋。酸性和碱性角蛋白肽链相互结合形成的异体复合螺旋是角蛋白的特征构象形式，现已发现的角蛋白肽链超过20种。

角蛋白具有良好的生物相容性，可减少创面感染和促进组织修复，在多个领域都有巨大应用价值，角蛋白可以很好地解决修复皮肤屏障受损，具有治疗糖尿病足溃疡、褥疮等慢性难愈合创面的潜力。

性质与结构

不溶于水、盐液、稀酸或稀碱。角蛋白来源于外胚层分化而来的细胞，是这些细胞内的结构蛋白之一。故角蛋白存在于发、毛、鳞、羽、甲、蹄、角、爪、喙、丝及其他表皮结构中，是羽毛、毛发、爪、喙、蹄、角以及脑灰质、脊髓和视网膜神经的蛋白质。

根据X射线衍射分析，角蛋白的空间结构有α-螺旋结构(α-角蛋白)和β-折叠片层结构(β-角蛋白)两种类型。前者如羊毛，后者如丝心蛋白。

由于角蛋白含有较多的胱氨酸，故二硫键含量特别多，在蛋白质肽链中起交联作用，因此角蛋白化学性质特别稳定，有较高的机械强度。它们不易溶解和消化，含较多的胱氨酸(14-15%)，较多的氮含量（21-24.5%）。粉碎的羽毛和猪毛，在15-20磅蒸气压力下加热处理一小时，其消化率可提高到70-80%，胱氨酸含量则减少5-6%。

分布

角蛋白是外胚层细胞的结构蛋白，包括毛发、指甲、羽毛等。角蛋白是一种不能直接为畜禽吸收利用的硬蛋白，主要存在于动物的毛发、羽毛和蹄中，资源非常丰富，它必须经高温、高压、酸、碱或酶处理，变成短肽或游离氨基酸，才能被畜禽利用。羽毛主要由角蛋白构成，蛋白质含量及必需氨基酸含量极高，氨基酸组成相对稳定，是一种公认的具有较高营养价值，质量稳定的潜在优质蛋白源。

角蛋白的应用

饲料和食品工业

羽毛角蛋白可作为优质饲料蛋白。利用角蛋白还可以生产氨基酸微量元素合剂，可与畜禽生长所必需的微量金属离子反应生成具有环状结构的配位化合物，提高微量元素的利用率。羽毛角蛋白中还含有丰富的谷氨酸、天门冬氨酸等鲜味氨基酸，可以用来制作新型食品添加剂应用到食品加工中。

制药

研究发现，部分皮肤病是由真菌类物质产生的角蛋白酶渗透皮肤后引起的，利用这一特性可以进行治疗真菌类皮肤病药物的研制与开发。复合角蛋白氨基酸溶液可以直接注入人体补充营养，替代部分人血浆。角蛋白中的胱氨酸有护肝作用，可以有效防止脂肪性肝病、肝硬化以及其他肝病，在治疗膀肌炎、脱发、中毒性病症等方面也有显著疗效。

肥料、农药与环保

处理后的羽毛粗粉中含有高达5%左右的氮源，可以用来生产液体氨基酸复合肥，作为动物性粪便的替代品，成为更廉价的肥料。

角蛋白水解制得的氨基酸及其衍生物、金属络合物对农作物具有杀菌防病和刺激生长的双重效果，可以用作杀菌剂、杀虫剂、除草剂和植物生长促进剂。水解羽毛制取复合氨基酸，并与碳酸钙反应制得复合氨基酸钙化合物，该化合物可以通过水解有机磷农药中的磷酸键降低作物中的农药残留。

制革业

用羽毛水解产物对牛皮面革进行填充，可明显提高坯革的柔软度和伸长率，而对坯革的抗张强度、撕裂强度和染料的吸收率不产生明显影响。经过适当的碱降解处理，可以将从羽毛获得蛋白质混合物用作鞋面革及服装革的填充材料，改善皮革的染色性能，并使革具有更好的弹性。另外，羽毛蛋白还可以用作铬革的复蹂剂。

化妆品及其他行业

羽毛角蛋白还可以制作化妆品。近年来，一些国家将角蛋白水解液作为一类新型天然化妆品原料，成功地用于洗发和护肤等化妆品的生产。利用羽毛角蛋白制得棕榈缩氨酸，进一步制成洗面奶、护肤霜、口红等化妆品的湿润剂。此外，国内将角蛋白基因转入棉花中表达，得到了转基因棉花，这种棉花的韧性明显高于普通棉花。

参考资料

重庆大学研究突破→人体组织愈合新发现!.澎湃新闻.2024-03-08

人表皮角蛋白(EK)ELISA KIT的应用.ChemicalBook.2024-03-08