[发明专利]一种生物酶法抗菌丝素蛋白膜制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物酶法抗菌丝素蛋白膜制备方法，是一种利用酪氨酸酶催化氧化作用，改善丝素蛋白膜的力学性能，同时赋予丝素蛋白膜抗菌性的方法，属于纺织生物技术领域。

背景技术

蚕丝蛋白具有良好的生物相容性和环境友好性，以丝素蛋白溶液加工的膜材料具有无毒、无刺激性与抗原性、透水透气性好的特点，是一种性能优良的天然生物制品与药物缓释载体。丝素膜的性能取决于丝素蛋白大分子的形态和结构，一般条件下干燥后制得的丝素膜聚集态结构以无定形为主，膜体硬而脆，物理机械性能较差，水中溶失率高，限制了丝素蛋白膜的应用。为改善丝素膜材料的性能，拓展其在生物医药等领域的应用，需要对丝素蛋白进行改性，对丝素膜制备方法进行优化。

丝素蛋白膜改性方法包括湿热处理、化学交联、与其他高分子共混等。其中，化学交联应用较多，基本原理是利用丝素蛋白分子中具有羟基、氨基、羧基等反应性基团的特点，借助于戊二醛、多元羧酸等交联剂使丝素大分子间共价交联，或与功能性整理剂(活泼单体)发生接枝聚合反应。这类方法在改善丝素膜性能的同时也存在一定的不足，包括交联反应条件苛刻、易产生化学有害物质残留和环境污染等问题。利用生物技术对丝素材料进行功能化改性具有高效、专一、作用条件温和及环境友好的优点，日益成为材料学科领域研究的热点。

酪氨酸酶(Tyrosinase)是一种具有催化氧化活性的多酚氧化酶，能催化氧化包括L-酪氨酸、L-多巴在内的酚羟基结构底物形成反应性较强的活性基(多巴醌)，引发底物与伯胺化合物反应。根据这一原理，可借助于酪氨酸酶催化氧化丝素蛋白中酪氨酸残基产生醌类活性基，引发丝素蛋白大分子间自交联，提升丝素蛋白的膜力学机械性能及化学稳定性；同时还可催化丝素与具有含伯胺结构的功能整理剂接枝，实现丝素蛋白膜的生物酶法功能化制备。在丝素蛋白不同功能化改性加工中，抗菌整理由于可减少微生物滋生、减轻机体细菌感染而具有积极意义。ε-多聚赖氨酸、L-多聚精氨酸等多肽抗菌剂具有与纳米无机银、季铵盐等化学抗菌剂同样的抗菌与消炎作用，可水解病菌细胞壁不溶性黏多糖，也可与带负电荷的病毒蛋白直接结合使多种病毒失活，且这类抗菌肽稳定性较好，对高等动物的正常细胞几乎无毒害作用。丝素蛋白膜制备中，可根据抗菌肽结构中具有伯胺结构的特性，借助于酪氨酸酶催化其在丝素蛋白上接枝，制备具有抗菌功能的丝素蛋白膜。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种环境友好、生态安全、能耗低的生物酶法抗菌丝素蛋白膜制备方法。以本方法制备的丝素蛋白膜具有较好的力学机械性能，解决了普通丝素膜强力低，膜身硬而脆的缺陷，结合接枝多肽抗菌剂拓展了丝素蛋白膜的应用范畴。

为解决上述技术问题，本发明利用酪氨酸酶的催化氧化作用，将具有氨基的多肽抗菌整理剂与丝素蛋白中酪氨酸残基接枝，提高丝素膜应用性能。

具体工艺如下：

(1)丝素溶液的制备：以溴化锂或氯化钙溶解丝素纤维，制备丝素溶液。

处理工艺处方及条件：将脱胶后家蚕丝加入到溴化锂或氯化钙的水溶液(乙醇溶液)体系中，在70-80℃左右不断搅拌至溶解(浴比1∶10-50)，得到混合丝素溶液。将丝素溶液装入透析袋，以去离子水中透析24-48小时，期间每小时换一次水，透析后过滤，制得丝素水溶液。

(2)酪氨酸酶处理：在丝素溶液中添加酪氨酸酶进行催化氧化处理。

处理工艺处方及条件：酪氨酸酶用量为1-200U/g丝素蛋白，温度20-40℃，pH范围6.0-8.0，处理1-24小时。

(3)多肽抗菌剂接枝：酪氨酸酶处理一段时间后，在丝素浴中添加多肽抗菌剂，进行丝素蛋白抗菌改性。

处理工艺处方及条件：多肽抗菌剂用量0.05-5.0g/L，温度20-40℃，pH范围6.0-8.0，处理2-24小时。

(4)烘干：酶促接枝反应结束后，取定量的丝素溶液倒入聚苯乙烯表面皿中，通过延流使其平整铺展，在25-85℃条件下烘干1-12小时，得到抗菌丝素蛋白膜。

基于酪氨酸酶催化天然抗菌整理剂接枝的丝素蛋白膜制备方法，特点是丝素溶液制备可选用不同浓度的溴化锂溶液、溴化锂-乙醇水溶液或氯化钙-乙醇水溶液；应用的酪氨酸酶包括了动物、植物和微生物等不同来源的酶品种；应用的多肽抗菌整理剂品种包括了不同分子量的ε-聚赖氨酸、L-多聚精氨酸等多肽抗菌剂；丝素蛋白抗菌改性中酪氨酸酶和多肽抗菌剂既可以分步添加至丝素溶液中，也可采用同时添加的方法进行。

本发明的有益后果