[发明专利]一种改性大豆蛋白和果胶复合膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于天然高分子膜材料与感光技术领域，具体涉及一种改性大豆蛋白和果胶的复合膜的制备方法。

背景技术

近年来随着石油、煤、天然气等不可再生资源的日趋枯竭，现代化工面临着原料短缺的困境，另一方面由现代化工引起的严重环境污染正在日益加剧。因此人们逐渐把目光转移到壳聚糖、淀粉、纤维素及大豆蛋白等可再生、可生物降解、对环境友好的天然高分子上。大豆蛋白(SPI)是由各种氨基酸经肽键相连而成的天然高分子，具有可生物降解，资源极其丰富且再生速度快，价格相对便宜等优点，因此人们对大豆蛋白的改性及材料化应用研究也日益增多，以大豆蛋白制备的生物降解高分子材料将潜在应用于可再生利用的大豆蛋白纤维、可食用膜、粘结剂、绿色塑料等领域。

大豆蛋白因优异的成膜性，已备受关注。目前大豆蛋白的改性方法较多，如物理共混、化学改性(如采用与SPI结构中羧基、氨基等基团反应)等，SPI 膜由于具有良好的生物相容性和生物降解性，因而得到较广的应用，但在实际的材料化过程中，用到了许多化学交联剂，来对其进行交联，改善力学性能，但这些化学交联剂或多或少存在一定毒性，因而破坏了大豆蛋白原始的生物相容性。

光敏聚合物是一类特殊的刺激-响应型“智能”聚合物，其结构中的光敏感基元能够对外界光刺激(如紫外、近红外等)做出快速响应，并发生相应的物理、化学性质的变化。光刺激作为一种特殊的调控手段，其优越性主要表现在可以通过对照射频率、位置、强度及时间长短进行选择，“定时、定点、定速”地实现“智能”调控。试想，如果将一些光敏基元引入SPI结构中，进而通过光照使得SPI进行交联来改善力学性能，则可以替代传统的化学交联剂的使用，实现大豆蛋白材料领域一次新的突破。

果胶是一种大分子多糖，广泛存在于柚子皮中，成本低廉，其结构中存在羟基等基团，能够与SPI分子链上的亲水基团形成氢键作用，因而具有良好的相容性。将这两种价格低廉的天然高分子混合，制成的膜成本较低，应用价值较广。而且多糖、蛋白形成的复合体系中，由于引入的光敏基元能够在紫外光诱导下，发生交联反应，改善复合膜的力学性能。

发明内容

本专利发明了一种改性大豆蛋白和果胶的复合膜的制备方法。

步骤(1)：首先通过使用采用强变性剂巯基乙醇打开大豆蛋白内部的二硫键，进一步用过硫酸钾和硝酸铈铵复合引发巯基链转移将光敏单体7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素(VM)引入到大豆蛋白链上，从而将光敏基元引入到SPI 结构中。具体为：在三颈瓶中加入3g大豆分离蛋白，100mL pH≈8.5的8mol/L 的尿素缓冲溶液，在通氮气的条件下于60℃搅拌40min，然后加入300uL巯基乙醇，反应1h后，再分别加入50mL复合引发剂和3gVM单体，于60℃下反应 4h后停止反应。将反应产物倒入1L丙酮中进行充分沉淀，离心分离，将得到的沉淀用THF在索氏萃取器中抽提24h，以除去未反应的单体和均聚物，将得到的产品在真空干燥器中干燥至恒重，得到改性产物。

步骤(2)配置成膜液：将步骤(1)中改性产物分散于水中，加入增塑剂，加热至70℃，调节pH为8-10，搅拌后冷却，得到改性大豆蛋白成膜液；接着向其中加入果胶水溶液，充分搅拌均匀，得到复合成膜液；

步骤(3)成膜：将步骤(2)中成膜液置于玻璃板上，干燥12h，得到复合膜。

上述步骤(1)中复合引发剂优选为过硫酸钾和硝酸铈铵，复合引发剂的浓度为0.1mol/L。

上述步骤(2)中增塑剂为甘油或山梨醇。

上述步骤(2)中增塑剂与步骤(1)中改性产物质量之比优选为1∶1。

本发明的有益效果：(1)本发明制备了改性大豆蛋白，并利用其与果胶多糖之间的氢键作用，形成相容的复合体系。(2)复合膜结构中的光敏基元，能够在紫外光诱导下，发生交联反应，改善复合膜的力学性能，避免传统化学交联剂的使用。(3)大豆资源广泛，果胶广泛存在于柚子皮中成本低廉，采用流延法成膜，工艺简单，有较好的推广应用前景。

附图说明

图1改性大豆蛋白/果胶复合膜的SEM图

图2改性大豆蛋白/果胶复合膜未曝光和曝光15min的接触角

具体实施方式

以下利用实施例进一步详细说明本发明，但不能认为是限定发明的范围。

实施例1光敏单体VM的制备