[发明专利]一种功能明胶改性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能明胶改性的方法，属于功能明胶材料领域。

背景技术

明胶作为一种天然的可降解、无毒无污染的高分子生物材料，近年来引起许多学者的关注。明胶是胶原的降解产物，由20种常见氨基酸组成，具有许多优良的物理及化学性质，其亲水性强，具有能成胶冻的能力，溶胶及凝胶的可逆转化，成膜性能好，侧链基团反应活性高，电荷随介质pH值变化而改变的两性电解质性质等。明胶来源丰富，但纯明胶存在干燥后质地脆、延展性差、成型能力差、抗水抗酸性能差等缺点。以明胶分子中氨基酸残基上丰富的功能基团为突破口，通常要对明胶进行改性后应用于实际生产。

明胶的改性研究主要分两大类，一是将人工合成的聚合物例如：聚乙烯乙醇、聚乙二醇、聚丙烯酸树脂等与明胶通过共混或共聚来对材料的物化性质进行改良，但是共混制得的材料相容性差，共聚技术要求高；二是将甲醛、乙二醛、戊二醛、1,6-己二异氰酸酯、丁二烯二环氧化物、顺丁烯二酸酐、硬脂酸等作为交联剂对明胶进行化学交联，以提高材料的机械强度。醛类对明胶的交联作用主要发生在醛基和明胶中的赖氨酸或羟赖氨酸残基上的ε-氨基之间，烷烯及其衍生物对明胶的交联改性主要发生在硬脂酸上的羧基和羟脯氨酸残基的羟基之间，且硬脂酸的长碳链可起到增塑剂的作用。醛类对明胶胶囊交联改性后，由于其醛类的残留等问题，会导致明胶变脆，不利于胶囊的贮存和运输；而脂肪酸类改性剂更多的是起到增塑剂的作用，改性后的明胶多用于制作膜材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种功能明胶改性的方法，改性制备的功能明胶耐酸，在人工胃液中沉降性能良好。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

功能明胶改性的方法，它包括以下步骤：

1）3,4-二羟基苯甲酸的羟基保护：将3,4-二羟基苯甲酸和溶剂丙酮加入反应容器中，混合搅拌至溶解，然后加入乙酸酐进行回流反应，待反应完全后，蒸馏分离出溶剂丙酮，所得的产物取出干燥待用；

2）3,4-二羟基苯甲酸的酰氯化：将步骤1）的产物加入反应容器中，用三氯甲烷搅拌分散，加入氯化亚砜进行回流反应，反应完全后，蒸馏分离出溶剂三氯甲烷，所得产物即为改性剂，干燥、研磨成粉末待用；

3）明胶溶液的改性：取明胶于蒸馏水中溶胀0.5-1h，然后加热待其熔融，用NaOH溶液调节溶液pH为弱碱性，同时均匀加入步骤2）中改性剂搅拌反应，反应完成后，即得到改性后的功能明胶溶液；

4）将改性后的功能明胶溶液用硫酸溶液沉降完全，并洗涤后，用蒸馏水熔融，加碱液调节pH到6.0-7.0，冷冻干燥得改性后的功能明胶。

按上述方案，所述步骤1）中3,4-二羟基苯甲酸和乙酸酐的摩尔比为：1:2～3，溶剂丙酮以添加到反应容器体积的1/2-2/3为宜。

按上述方案，所述步骤1）中溶液的回流反应温度为60-70℃，反应时间为3～6h，蒸馏温度为60-70℃。

按上述方案，所述步骤2）中3,4-二羟基苯甲酸和氯化亚砜的摩尔比为：1:1～2，溶剂三氯甲烷以添加到反应容器体积的1/2-2/3为宜。

按上述方案，所述步骤2）中溶液的回流反应温度为65-75℃，反应时间为3～6h，蒸馏温度为65-75℃。

按上述方案，所述步骤3）中改性剂粉末、明胶、蒸馏水的质量比为（1～3）:4:（10～30）。

按上述方案，所述步骤3）中明胶改性反应条件为40～50℃，时间30～60min，pH8～9。

本发明的原理是利用对明胶中氨基酸侧脸上碱性基团的屏蔽，使改性后明胶的等电点降低而得到了pH敏感型材料,其改性剂制备和明胶改性的反应方程式如下：

改性剂的制备：

明胶的改性：

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1）本发明使用3,4-二羟基苯甲酰氯改性剂改性后的明胶，其等电点下降至pH1.5-2.0，在人工胃液中成沉淀状，不崩解，经冷冻干燥后的改性明胶含水量下降，颜色呈均一乳白色或淡红色，聚丙烯酰胺凝胶电泳定量分析得出水解副反应程度可控。

2）与传统明胶改性剂相比，本发明采用原儿茶酸作为改性剂，原儿茶酸源于鳞始蕨科植物乌蕨和冬青科植物冬青的叶，绿色、环保、原料来源丰富，其能入药，适量范围内于人体无毒无害，有抗菌作用，有利于功能明胶的长期保存。

3）与传统改性明胶相比，本方法制备的改性明胶产品质量较均一，明胶水解程度可控，水解后的小分子多肽被人体吸收后具有保健功能。