[发明专利]一种大豆蛋白质纳米复合材料试片及其制备方法和用途

说明书

技术领域

    本发明涉及一种大豆蛋白质纳米复合材料试片，具体涉及一种大豆蛋白质/Mg(OH)₂纳米复合材料试片。

背景技术

大豆蛋白质是豆油工业的副产品，其来源广泛且产量丰富，价格低廉，并且具有良好的生物活性和生物可降解性，目前主要应用于食品包装材料、可降解塑料制品、环保黏合剂以及食品工业等领域（Kumar R, Liu D, Zhang L, J. Biobased Mater. Bioenergy 2008, 2, 1-24.）。纯蛋白质不能塑化，通常需要加入小分子增塑剂来改善蛋白质的流动性和韧性。然而，加入增塑剂后，材料的力学强度降低（Liu D, Zhang L, Macromol. Mater. Eng. 2006, 291, 820-828）。因此增塑剂在改善材料韧性的同时降低了强度和耐水性。纳米复合可改善大豆蛋白质材料的力学性能。因此，制备大豆蛋白质纳米复合材料已成为大豆蛋白质应用开发的重要方面之一。陈谱发现了大豆蛋白质/氢氧化铝纳米复合材料（陈谱，大豆蛋白质塑料的结构和性能研究，武汉大学博士学位论文），将蛋白质分散于氯化铝水溶液中，缓慢滴加氨水可形成絮凝状复合物。然而，蛋白质与氢氧化铝形成絮凝状复合物后，氨水在氯化铝水溶液中难以分散均匀，阻碍纳米氢氧化铝均匀分散。且氨水可与氢氧化铝反应，生成复杂的氧化铝水合物而非简单的氢氧化铝。因此，大豆蛋白质/氢氧化铝纳米复合塑料中氧化铝水合物的准确成分难以确定，因此对整体复合材料的结构难以从Al的加入量中进行控制。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种结构明确、且力学性能更佳的大豆蛋白质纳米复合材料试片。

为了达到上述目的，本发明提供了一种大豆蛋白质纳米复合材料试片，包括大豆蛋白质、Mg(OH)₂纳米粒子和增塑剂；Mg(OH)₂纳米粒子占Mg(OH)₂纳米粒子和大豆蛋白质总重量的5%-30%（优选比例为15%-20%）；增塑剂的重量为大豆蛋白质重量的30%-50%。

其中，大豆蛋白质为大豆分离蛋白质或大豆浓缩蛋白质。增塑剂为甘油、甲酰胺、乙酰胺、丙烯酰胺、二乙醇胺、三乙醇胺、山梨醇、丙二醇，乙二醇或丙二醇。

本发明还提供了上述大豆蛋白质纳米复合材料试片的制备方法，包括以下步骤：

（1）将大豆蛋白质分散于氯化镁、硫酸镁或硝酸镁溶液中，剧烈搅拌，搅拌速度为100-800r/min，然后缓慢滴加氨水或NaOH溶液至pH=10，反应时间0.1-4h，得到含有絮凝物的溶液；

（2）向步骤（1）中得到的含有絮凝物的溶液中加入丙酮后，离心分离得到大豆蛋白质纳米复合材料；

（3）向步骤（2）制备的大豆蛋白质纳米复合材料中添加增塑剂，通过单螺杆或双螺杆挤出机挤出混合，螺杆转速在20~100rpm之间，螺杆挤出机从进料口到挤出模口的温度分别设置为60~90、80~120、100~160^oC；最后在90~150^oC、5~25Mpa下热压3~15min后得到所述大豆蛋白质纳米复合材料试片。

其中，氯化镁、硫酸镁或硝酸镁溶液的质量百分浓度为0.4%-3.5%。

本发明还提供了上述大豆蛋白质纳米复合材料试片在制备生物降解塑料、包装材料方面的应用。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1. 本发明中使用的材料均绿色环保可降解材料，同时制备过程在水体系下进行，无有机溶剂，无毒副作用，终端产品可以大量在食品包装、生物降解塑料制品等方面使用；

2. 本发明利用蛋白质上-OH，NH₂、-NH-CO-，-COOH等极性基团和Mg(OH)₂上OH之间的高亲和性和强氢键相互作用，首次在大豆蛋白质中原位生成纳米Mg(OH)₂，制备出这种高强度的生物降解材料，同时具有较高的耐水性和热稳定性；

3.本发明提供了一套利用简单的工艺、环保的过程和低廉的成本生产可生物降解的高强度大豆蛋白质材料的方法，在食品包装、可降解塑料产品等方面具有广阔的应用前景，可以有效地节约石油资源，减弱环境污染。

具体实施方式

    下面结合具体实施例对本发明大豆蛋白质纳米复合材料试片进行详细说明。

实施例1