一种大豆分离蛋白基有机凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种大豆分离蛋白基有机凝胶及其制备方法。该制备方法为：以质量分数计，将6～24份变性处理的大豆分离蛋白粉末、0.1～10份表面活性剂、9～36份N

【技术实现步骤摘要】
一种大豆分离蛋白基有机凝胶及其制备方法


[0001]本专利技术属于天然生物高分子材料
，具体涉及一种大豆分离蛋白基有机凝胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]大豆分离蛋白基凝胶是以大豆分离蛋白为构筑模块制备的凝胶，因其原料具有良好的生物相容性、可降解性、低免疫原性、可吸收性等优点，而被广泛应用于生物医药、水处理、化妆品等领域。杨艳丽(杨艳丽.大豆分离蛋白基高分子水凝胶的制备及药释放性能[D]，西北师范大学，2015)将大豆分离蛋白与烯类衍生物单体共混后引发聚合，制备了具有离子强度响应的凝胶。徐知丽(徐知丽.大豆分离蛋白基水凝胶材料的制备与性能研究[D]，西北师范大学，2016)直接将大豆分离蛋白与聚合物(壳聚糖、聚乙烯醇)共混制备了大豆分离蛋白基凝胶。然而，他们所制备的大豆分离蛋白基凝胶只是简单地将大豆分离蛋白与聚合物进行物理共混，而其中的大豆分离蛋白分子间不存在化学交联，由此制备的凝胶力学强度较弱。
[0003]为了改善大豆分离蛋白基凝胶的力学性能，一种大豆分离蛋白基天然高分子水凝胶及其制备方法公开了一种利用氧化葡聚糖交联大豆分离蛋白的方法制备了具有较高抗压缩强度的大豆分离蛋白基水凝胶，该水凝胶的抗压缩强度达到401kPa。但是，该水凝胶的网络结构较为单一，仅为氧化葡聚糖交联的大豆分离蛋白刚性网络，难以承受较大的拉伸应力。一种具有高伸长率的大豆蛋白复合水凝胶及其制备方法公开了一种利用盐离子诱导大豆分离蛋白聚集，并将其与聚合物复合的方法，制备了大豆分离蛋白基水凝胶，该凝胶具有较高伸长率，可达到3500％。但该水凝胶中蛋白质分子之间仅通过离子诱导的物理作用形成交联，没有使用化学交联来构建刚性网络，因此尽管该凝胶具有较好的柔韧性，但抗压缩强度和抗拉伸强度仍有待提高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对目前所报道的大豆分离蛋白基水凝胶的机械强度较弱、不具有抗冻性和保湿性等问题，提供了一种大豆分离蛋白基有机凝胶及其制备方法。该大豆分离蛋白基有机凝胶具有出色的机械性能、抗冻性、保湿性，同时具有良好的可生物降解性，拓宽了大豆蛋白基水凝胶的应用领域。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：
[0006]本专利技术提供一种大豆分离蛋白基有机凝胶的制备方法，以质量份数计，将6～24份变性处理的大豆分离蛋白粉末、0.1～10份表面活性剂、9～36份N
‑
羟乙基丙烯酰胺、0.1～2份光引发剂、1.5～10份聚乙二醇二缩水甘油醚溶于50～200份水中，调节pH至碱性后依次经过紫外光引发、高温处理，然后置于200～2000份甘油中浸泡2～72小时得到具有双网络结构的大豆分离蛋白基有机凝胶；所述紫外光引发的时间为1～12小时；所述高温处理是指在60～90℃烘箱中恒温0.5～5小时。
[0007]为了进一步实现本专利技术的目的，优选地，所述变性处理的大豆分离蛋白粉末是将原始的大豆分离蛋白粉在表面活性剂水溶液中溶解完全后，经过90～105℃高温处理0.5～3h后再冻干处理获得，变性处理的大豆分离蛋白粉末的蛋白含量在90wt％以上。
[0008]优选地，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种以上。
[0009]优选地，所述光引发剂为2
‑
氧代戊二酸、2
‑
羟基
‑4‑
(2
‑
羟乙氧基)
‑2‑
甲基苯丙酮和2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮中的一种以上。
[0010]优选地，所述聚乙二醇二缩水甘油醚的环氧值为0.50～0.90mol/100g。
[0011]优选地，调节pH值为8.0～12.0。
[0012]优选地，调节pH所用的试剂为0.05～1wt％氢氧化钠水溶液。
[0013]优选地，所述紫外光引发的紫外光波长为325～385nm。
[0014]本专利技术还提供所述制备方法制备得到的一种大豆分离蛋白基有机凝胶。
[0015]优选地，所述大豆分离蛋白基有机凝胶的双网络结构由聚N
‑
羟乙基丙烯酰胺分子间、聚N
‑
羟乙基丙烯酰胺与大豆分离蛋白分子间通过氢键交联形成的物理网络，以及大豆分离蛋白与聚乙二醇二缩水甘油醚之间的化学交联网络构成。
[0016]本专利技术提供了一种由以上制备方法得到的大豆分离蛋白基有机凝胶。首先，混合溶液中的N
‑
羟乙基丙烯酰胺在光引发下发生自由基溶液聚合形成聚N
‑
羟乙基丙烯酰胺网络，其有大量的羟基可以形成物理交联网络。而在60～90℃恒温过程中，聚乙二醇二缩水甘油醚通过两端的环氧基团与变性的大豆分离蛋白分子链上的胺基发生开环反应而实现对蛋白分子链的交联，从而构建另一重网络。获得的大豆分离蛋白基水凝胶经过在甘油中浸泡处理，可以把水凝胶里面的绝大部分水置换出来，从而增强聚合物分子链之间的物理交联，获得机械性能优异的具有双网络结构的大豆分离蛋白基有机凝胶。
[0017]与现有技术相比,本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0018](1)本专利技术所提供的大豆分离蛋白基有机凝胶具有可以消散外力的双网络结构：通过氢键作用形成的聚N
‑
羟乙基丙烯酰胺分子间、聚N
‑
羟乙基丙烯酰胺与大豆分离蛋白分子间的物理交联网络，以及大豆分离蛋白与聚乙二醇二缩水甘油醚之间的化学交联网络。
[0019](2)本专利技术所提供的大豆分离蛋白基有机凝胶由于网络中甘油的存在，使凝胶网络变得均匀，且增强了聚合物分子链之间的氢键作用。
[0020](3)本专利技术所提供的大豆分离蛋白基有机凝胶具有优异的机械性能，拉伸强度达到329.03kPa，断裂伸长率达到341.8％，在80％形变下的压缩强度达到1.217MPa。
[0021](4)本专利技术所提供的大豆分离蛋白基有机凝胶具有良好的抗冻性和保湿性。其在
‑
50℃下放置12小时后拉伸强度仍有285.44kPa，保持率达86.75％；在37℃、相对湿度为27％的环境中放置8天后的重量保持在最初重量的90％以上。
[0022](5)本专利技术所提供的大豆分离蛋白基有机凝胶具有良好的可生物降解性。其在含1000U/mL胰蛋白酶的磷酸缓冲溶液(pH＝7.4)中降解24h后能够完全降解。
[0023](6)本专利技术所提供的大豆分离蛋白基有机凝胶在获得较高机械强度、抗冻性和保湿性的同时，还保留了大豆分离蛋白基凝胶本身固有的可生物降解性，可充当传感器的基质材料并应用于极性气候环境。
[0024](7)本专利技术中具有双网络的大豆分离蛋白基有机凝胶表现出良好的机械性能、抗
冻性、保湿性和可生物降解性。本专利技术通过构建双网络结构和溶剂置换相结合的策略，显著地提高了大豆分离蛋白基凝胶的力学性能。一方面，通过大量可逆氢键交联形成的聚N
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大豆分离蛋白基有机凝胶的制备方法，其特征在于，以质量份数计，将6～24份变性处理的大豆分离蛋白粉末、0.1～10份表面活性剂、9～36份N
‑
羟乙基丙烯酰胺、0.1～2份光引发剂、1.5～10份聚乙二醇二缩水甘油醚溶于50～200份水中，调节pH至碱性后依次经过紫外光引发、恒温处理，然后置于200～2000份甘油中浸泡2～72小时得到具有双网络结构的大豆分离蛋白基有机凝胶；所述紫外光引发的时间为1～12小时；所述恒温处理是指在60～90℃下恒温0.5～5小时。2.根据权利要求1所述的一种大豆分离蛋白基有机凝胶的制备方法，其特征在于，所述变性处理的大豆分离蛋白粉末是将原始的大豆分离蛋白粉在表面活性剂水溶液中溶解完全后，经过90～105℃处理0.5～3h后再冻干处理获得，变性处理的大豆分离蛋白粉末的蛋白含量在90wt％以上。3.根据权利要求1所述的一种大豆分离蛋白基有机凝胶的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种以上。4.根据权利要求1所述的一种大豆分离蛋白基有机凝胶的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为2
‑
氧代戊二酸、2
‑
羟基
‑4‑
(2
‑
羟...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐守萍，黄钟全，王江江，皮丕辉，文秀芳，程江，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：