碱处理

化学名词

蛋白质经过碱处理，会发生许多变化，在碱度不高的情况下能改善溶解度和口味，有的还能破坏毒性，如菜子饼粕和棉子饼粕用碱处理可以去除芥子苷和棉酚。轻度碱变性不一定造成蛋白质品质劣化，但长时间，较强碱性加热时，更多的是产生不利影响。如会形成新的氨基酸，易发生变化的氨基酸是胱氨酸、丝氨酸、赖氨酸、精氨酸。

定义

蛋白质经过碱处理，会发生许多变化，在碱度不高的情况下能改善溶解度和口味，有的还能破坏毒性，如菜子饼粕和棉子饼粕用碱处理可以去除芥子苷和棉酚。轻度碱变性不一定造成蛋白质品质劣化，但长时间，较强碱性加热时，更多的是产生不利影响。如会形成新的氨基酸，易发生变化的氨基酸是胱氨酸、丝氨酸、赖氨酸、精氨酸。如大豆蛋白在pH2．2、40℃条件下加热4h后，胱氨酸、赖氨酸逐渐减少，并有赖氨基丙氨酸的生成，赖氨基丙氨酸人体很难吸收。脱氢丙氨酸还可与精氨酸、组氨酸、苏氨酸、丝氨酸、酪氨酸和色氨酸残基之间通过缩合反应形成天然蛋白质中不存在的衍生物，使肽链间产生共价交联。

碱处理还可使精氨酸、胱氨酸、色氨酸、丝氨酸和赖氨酸等发生构型变化，由天然的L一氨基酸转化为胁氨基酸，而胁型氨基酸不利于人体内酶的作用，人体也难以吸收，从而导致必需氨基酸损失，蛋白质消化吸收率降低。因此，在食品加工中，应避免强碱性条件。

碱处理在工业生产中有重要的用途，例如毛皮加工过程中碱处理使毛皮膨化鳞片，利于铁盐吸收，并脱去表面油脂，利于化工材料向纤维内的渗透作用，同时改变色素的表面电荷，增加铁盐的吸收量。

毛皮碱处理

作用

(1)膨化毛的鳞片，利于铁盐吸收。鳞片层能保护毛的内层不受外界物质的作用。在碱的作用下，这层鳞片可以向外张开，在鳞片与鳞片之间形成缝隙，可使化工材料向毛内渗透和作用。

(2)脱去表面油脂，利于化工材料向纤维内的渗透作用。动物毛皮的毛被上含有10%的羊毛脂和30%的脂肪酸盐．这些油脂依附于毛干表面，形成一层疏水膜，阻碍化工材料向毛内渗透。在碱的作用下，油脂和类脂物可皂化水解，达到脱脂的目的，因此，碱处理过程也是继续去除油脂和污垢的过程。

(3)改变色素的表面电荷，增加铁盐的吸收量。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，所以色素和蛋白质一样也是两性物质．在碱性溶液中带负电荷。用硫酸亚铁媒染时，Fe2’在溶液中形成络合物．铁络离子一般带正电荷。这样经过碱处理的毛皮媒染时．铁络离子和色素负离子相互吸引，相互靠近，使色素结合铁盐的数量提高。事实上，用硫酸亚铁媒染时，有一部分Fe2+与色素以络合物的方式相结合，一般情况下羧基离子易与Fe2+配位络合。碱处理由于增加了羧基离子的数量，从而提高了铁盐的结合量。

碱处理剂

碱处理时所使用的碱有纯碱、小苏打、氨水、磷酸氢二钠及烧碱。除碱之外，在碱处理溶液中还需加入适量的表面活性剂。由于毛角蛋白的抗碱性较差，在碱处理毛皮时，常对毛皮进行保护，因此碱处理时。溶液中常加入一定量的甲醛。以防毛和板纤维受到较强烈的伤害。

工艺条件

碱处理温度通常控制在28～40℃，时间2～4h。温度过高，毛角蛋白损伤严重；温度过低，处理效果不好。碱处理主要采用浸渍法，有时也采用先刷涂后浸渍的处理方法。

纤维素碱处理

氯化木素只有一部分能溶于氯化时形成的酸性溶液，还有一部分难溶的氯化木素需在热碱溶液中溶解。碱处理主要是除去木素和有色物质，并溶出一部分树脂。在温和的碱处理条件(碱浓<2g/L，温度<70℃)下，对纤维素无影响，半纤维素溶解也不多。对于某些特殊要求的纸浆，如溶解浆，碱处理的条件要强烈些(称为碱精制)，以除去半纤维素，提高α一纤维素含量和平均聚合度。热碱处理对降低溶解浆中SiO2类型的灰分也十分有效。

氯化木素的溶解

在氯化过程中，由于正氯离子的亲电攻击生成氯化醌结构，在碱处理过程中受到亲核的氢氧离子的作用，成为羟基取代的醌基而溶于碱液中。同时，氢氧根离子还可以攻击在邻醌位置上的羰基，经过重排生成羟基一羧基一戊环二烯结构，同样使氯化木素溶解。氯化降解产物四氯苯醌也很容易溶于碱液而形成羟基氯化苯醌。此外，碱的作用还使氯化过程中产生的二元羧酸溶解；碱的润胀能力使氯化木素容易被抽提，使木素的碎片从纤维的细胞壁里顺利扩散出来；碱的作用还会使吸附在纤维上的物质溶解。

碳水化合物的降解

碳水化合物在氯化阶段有可能部分被氧化。这些已氧化和未氧化的碳水化合物，在碱处理时会受到某种程度的降解。要减少碳水化合物的降解反应，最根本的是减少氯化时纤维素的氧化作用，即减少具有羰基的氧化纤维素的形成。

影响因素

影响碱处理的因素有用碱量、温度、时间和浆浓。

用碱量取决于制浆方法、未漂浆的硬度和氯化用氯量等。一般NaOH用量为1%～5%，终pH值在9．5～11之间。根据实验数据，在充分洗涤的情况下，针叶木硫酸盐浆碱处理段NaOH用量为氯化段用氯量的一半加0．3%，阔叶木硫酸盐浆按用氯量的一半加0．2%掌握。

提高温度可提高氯化木素的溶解速度和溶解量，但温度高，热量消耗大，并会增加碳水化合物的溶出。一般碱处理温度为60～70℃。碱处理时间受用碱量、温度和浆浓所制约，提高温度可缩短时间。氯化后的碱处理时间一般为60～90min。

碱处理纸浆浓度一般为8%～15%，但趋向于上限浓度。浓度高，可节省蒸汽，碱浓度高，反应也快，可缩小碱处理塔容积，减少废液排放量。

碱处理时，添加助剂可以减少碳水化合物降解反应的发生。可以添加的助剂有KBH4、Na2S03或H2O2，其作用是还原或氧化碳水化合物的羧基末端基，减少剥皮反应，有些还有加强脱木素的作用。

纸浆经氯化和碱处理后，大部分氯化木素已经溶解，但还有一部分需经氧化漂白剂的氧化破坏并溶出，才能进一步提高白度。因此，必须进行补充漂白，常用的方法有次氯酸盐漂白和二氧化氯漂白，近年又发展了用过氧化氢、过氧酸和臭氧等含氧漂剂的漂白。

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