[发明专利]一种大豆分离蛋白/壳聚糖季铵盐复合膜及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及大豆分离蛋白/壳聚糖季铵盐复合膜及其制备方法与应用，属于高分子化学领域，也属于生物医用材料领域以及包装材料领域。

背景技术

随着科学技术的发展，高分子材料如塑料、橡胶、合成纤维、涂料和粘合剂等已广泛的应用于机械工业、现代农业、医疗器材等领域。高分子材料难以自然降解，生产过程中使用大量有机溶剂和催化剂等有毒物质而缺乏有效的无害化处理方法。高分子材料在给人类带来巨大经济效益的同时，也带来了严峻的环境问题。天然高分子如纤维素、甲壳素、大豆分离蛋白和明胶等具有来源广泛、价格低廉、无毒、可降解、环境污染小等优点。开发利用天然高分子材料是目前极具市场前景的研究领域，同时也面临着巨大的挑战。

大豆分离蛋白是从大豆中分离得到的球形蛋白，也是自然界分布最广泛、储量最丰富的植物蛋白质。近年来，研究人员尝试将大豆分离蛋白用于制造有机塑料、包装膜、水凝胶以及组织工程支架等。研究发现，大豆分离蛋白相比动物源性的蛋白质具有更好的降解性和更低的免疫源性，还具有止血促凝和促进胶原沉积的功能，在生物医用材料领域展现出较好的应用前景。然而，大豆分离蛋白强大的分子内和分子间作用力导致了它易脆和耐水性差等缺点，进而极大的限制了它的实际应用。为解决上述问题，一种常用的方法是使用另一种高分子物质对大豆分离蛋白进行改性。

中国专利CN 106310366 A公开了一种引导牙周组织再生屏障膜及其制备方法与应用。该发明采用壳聚糖和大豆蛋白质为主要原料制备非对称结构膜，将在牙周组织再生膜、骨修复膜、人工皮肤、人工血管、人工神经导管和人工韧带等领域得到应用。然而壳聚糖仅能溶解于酸溶液中，大豆蛋白质仅能溶解于碱溶液中，因而导致制备工艺难度大、耗时长、危险性高、不适合工业化生产，应用范围也受到局限。壳聚糖季铵盐是壳聚糖的一种商品化衍生物。在合成过程中，壳聚糖季铵盐C2位上的胺基被季铵基取代，因而使其水溶性得到显著的增强。与壳聚糖相比，壳聚糖季铵盐还具有更好的抗菌性，适合应用于包装材料领域。在本次工作中，我们使用壳聚糖季铵盐改性大豆分离蛋白，希望能够简化制备工艺，改善材料的某些性质。

目前还未见有关制备大豆分离蛋白/壳聚糖季铵盐复合膜材料的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点与不足，提供一种大豆分离蛋白/壳聚糖季铵盐复合膜及其制备方法，该方法以大豆分离蛋白和壳聚糖季铵盐为主要原料，分别溶解于NaOH水溶液和去离子水中，经共混，交联，离心，干燥和冲水等工艺制备成复合膜材料。

本发明选用无毒、可降解的大豆分离蛋白和壳聚糖季铵盐为主要原料，不仅充分发挥了两种天然高分子材料的优势，而且极大地简化了制备工艺。在大豆分离蛋白/壳聚糖季铵盐复合膜材料中，大豆分离蛋白具有良好的生物活性，壳聚糖季铵盐具有良好的成膜性和抗菌性。然而壳聚糖季铵盐可从复合膜材料中溶解逸出，使获得的复合膜材料组分和结构遭到破坏。所以，为进一步改善其耐水性能，采用环氧氯丙烷对两种组分进行化学交联，可获得在水环境中稳定存在，并能作为生物医用材料和包装材料的复合膜材料。所获得的复合膜材料具有较好的力学性能以及吸水溶胀能力、还具有良好的细胞和血液相容性。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种大豆分离蛋白/壳聚糖季铵盐复合膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)将大豆分离蛋白均匀分散在去离子水中，加入NaOH水溶液，搅拌使之溶解，得到大豆分离蛋白溶液；

(2)将壳聚糖季铵盐加入到去离子水中，搅拌溶解，过滤得到壳聚糖季铵盐溶液；

(3)将步骤(1)所得大豆分离蛋白溶液和步骤(2)所得壳聚糖季铵盐溶液均匀混合，并向共混溶液中加入环氧氯丙烷，继续搅拌使之交联，离心脱气泡，得到交联溶液；

(4)将步骤(3)所得交联溶液倒入聚四氟乙烯平板中，室温下自然晾干，揭膜得到半成品复合膜；

(5)将步骤(4)所得半成品复合膜浸泡在醋酸溶液中，然后流水冲洗过夜，再次晾干后得到大豆分离蛋白/壳聚糖季铵盐复合膜。

优选地，所述的大豆分离蛋白溶液中大豆分离蛋白的质量分数为10％，NaOH的质量分数为1.5％。

优选地，所述的壳聚糖季铵盐溶液中壳聚糖季铵盐的质量分数为4％-7％。

优选地，步骤(3)中的共混溶液中壳聚糖季铵盐溶液的质量占溶液总质量的0-50％。

优选地，步骤(3)中环氧氯丙烷的加入量占共混溶液中大豆分离蛋白和壳聚糖季铵盐总质量的30-100％。