我国是世界上畜牧业最发达的国家，猪、牛、羊等牲畜的毛以及鸡、鸭、鹅等禽类的羽毛产量每年都在百万吨以上。从猪毛中梳出的猪鬃，曾作为生产牙刷、毛刷的主要原料，但塑料制品问世以后，用量明显下降。禽类的羽毛，主要用以提取羽绒，余下的羽毛梗蛋白含量在85％以上。这些废弃蛋白被大量弃置于环境中，不但污染水、大气环境，而且导致苍蝇、病毒滋生，给人类的健康带来威胁。 在强调可持续发展的今天，应大力研究开发简单、经济、有效的羽毛水解工艺和方法，使大量的角蛋白废物转变成可消化多肽和复合氨基酸，将其直接应用或作为进一步提纯氨基酸的廉价易得的原料，从而大大提高角蛋白废弃物的利用率和利用价值，既保护环境又资源利用。 羽毛蛋白质是一种不溶性角蛋白，具有较强的稳定性，一般情况下很难水解。目前，羽毛水解的方法有：酸碱水解法、酶解法、微生物以及膨化处理法等。酸解法会用到大量的酸，后处理消耗大量碱，成本较高，而且废水容易污染环境；碱水解法效率低，并且较易引起氨基酸构型的变化，多数氨基酸被破坏。酶水解法要求苛刻，需要几种酶协同作用，水解时间也比较长，成本比较高。 近临界状态是介于气体和液体之间的一种特殊状态，所以在此状态下水的性质会发生变化，主要表现在粘性减小，扩散系数增大，对有机物的溶解性增强等方面。除此之外，近临界水解法与传统生产方法相比，具有无污染，无需催化剂，可以变多相反应为均相反应，反应产物易分离等独特优势，所以近临界水已经逐渐成为一些氧化，水解反应的主要介质。 本课题利用近临界水独特的性质研究了羽毛中角蛋白质的水解工艺，讨论了反应温度，反应时间，反应压力对氨基酸总收率的影响，并通过正交试验，筛选出最佳水解工艺条件，同时进一步研究羽毛在近临界水中水解制备氨基酸的动力学方程。为解决废弃毛发对环境的污染问题，实现毛发废弃物的资源化利用提供科学的方法和依据。 实验首先研究了在反应压力为5.0MPa(±0.5M)，不同反应时间的条件下，温度对羽毛水解制备氨基酸的影响。结果发现羽毛角蛋白在453K～593K的温度内水解时，氨基酸的总收率先随温度升高而增加，当达到一定温度后又开始下降。此氨基酸总收率最高时的温度值一般在503K到553K的范围内。 接着实验在反应压力为5.0MPa(±0.5M)时，不同反应温度的条件下对时间的影响进行了研究。结果表明氨基酸的总收率在一定时间点时也会出现最大值，继续延长反应时间，氨基酸的总收率有所下降。由实验得出，氨基酸总收率出现最大值的时间点一般是反应到30分钟左右。 随后实验在反应时间为5分钟时，不同反应温度的条件下对压力的影响进行了研究。结果表明压力对氨基酸的总收率影响不大。在指定的温度和反应时间下，氨基酸的总收率随着压力增大而增大，但增加的量很小，到15.0MPa以后收率会有所下降。 接着，通过正交实验确定了近临界水中羽毛水解的最优化工艺：反应温度为523K，反应时间为30分钟，反应压力为5.0MPa(±0.5M)。按此反应条件进行实验，氨基酸的总收率为6.54％。 本文随后进行了水解动力学的研究。由于现有仪器很难直接对羽毛中的角蛋白质进行定性定量测定，又因为酸水解蛋白所得收率比较高，盐酸反应条件温和，氧化性小，所以我们先用盐酸水解羽毛角蛋白，得到羽毛所含氨基酸总收率。结果表明当反应时间达到19小时的时候，氨基酸的总收率达到最大，其值达到24.55％。 最后实验选取反应温度为493K，523K，553K，573K来进行动力学研究。我们通过测量近临界水水解反应中不同时间点所得氨基酸的总收率，将其与羽毛角蛋白完全水解时氨基酸总收率的比值来表征羽毛角蛋白的水解率，建立了动力学方程。结果表明羽毛角蛋白水解动力学的级数为1.7，493K，523K，553K，573K下的反应速率常数分别为1.90×10-3、1.39×10-2、3.46×10-2、7.31×10-2，活化能为104.39kJ/mol，前置因子为2.65×108。 本实验为废弃毛发的处理提供了一条新颖的环保工艺，同时也为近临界介质中的动力学研究提供了新方法，为工业化的生产提供了理论依据。