[发明专利]一种高韧性棉籽蛋白基复合膜的制备方法

说明书

本发明公开一种高韧性棉籽蛋白基复合膜的制备方法，包括以下步骤：（1）精制棉籽蛋白；（2）制备棉籽蛋白溶液、水溶性高聚物溶液；（3）将棉籽蛋白溶液加入到水溶性高聚物溶液中，在一定温度下搅拌均匀，得到溶液A；（4）将叔胺基醇类试剂加入到溶液A中，在40~60℃的恒温水浴中搅拌1~5小时，得到溶液B；（5）待溶液B冷却，通过浇注法制得韧性较好的棉籽蛋白基复合膜。其中，水溶性高聚物包括但不限于聚乙烯醇、聚环氧乙烷、明胶；叔胺基醇类试剂加入量为棉籽蛋白和水溶性高聚物总质量的5%~30%；棉籽蛋白与水溶性高聚物的质量比为9:1~1:9。本发明中的叔胺基醇类试剂一方面作为增塑剂，提高蛋白膜的断裂伸长率，另一方面作为物理交联剂，在电负性较强的叔胺基作用下，在棉籽蛋白和高聚物分子链间通过氢键形成交联桥，形成新的交联网络，增强蛋白膜的抗拉强度。以此制得高韧性棉籽蛋白基复合膜。

技术领域

本发明涉及蛋白基膜材料技术领域，尤其涉及一种高韧性棉籽蛋白基复合膜的制备方法。

背景技术

棉籽粕是一种重要的植物蛋白质资源，由于其丰富的氨基酸含量和高的营养价值，通常被加工成动物饲料。然而，棉籽蛋白在膜材料领域中没有得到广泛的应用。这是因为棉籽油提取过程中的热处理过程导致蛋白质变性，这影响棉籽蛋白的物化性质和加工性能。

对于一些如棉籽蛋白/PVA复合膜、棉籽蛋白/PEO复合膜、棉籽蛋白/明胶复合膜、棉籽蛋白/淀粉复合膜等棉籽蛋白基复合膜，需要一些增塑剂（如甘油、山梨醇、乙二醇）提高棉籽蛋白基复合膜的断裂伸长率，也需要一些交联剂对分子链结构进行改性，作为交联桥，与膜材料的分子基团反应键合，形成交联网络，以此来提高膜材料的抗拉强度。然而，在制备棉籽蛋白复合膜过程中如果同时添加增塑剂和交联剂会导致膜材料成分较为复杂，性能稳定性较差。某些增塑剂和交联剂同时添加，还可能降低棉籽蛋白和高分子聚合物的相容性，使棉籽蛋白析出膜材料表面，从而导致棉籽蛋白基复合膜的力学性能不佳。

因此，开发一种通过添加单一添加剂制备高韧性棉籽蛋白基复合膜的方法，制备出同时具有良好的断裂伸长率和抗拉强度的棉籽蛋白基复合膜，是本领域技术人员急需解决的问题。从而提高棉籽蛋白基复合膜的实用性和进一步拓展其应用领域。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种制备高韧性棉籽蛋白膜的方法，旨在解决现有的醇类增塑剂单一提高蛋白基膜材料的断裂伸长率而降低抗拉强度、醛类交联剂单一提高蛋白基膜材料的抗拉强度而降低断裂伸长率的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种制备高韧性棉籽蛋白基复合膜的方法，其特征在于，所制备的棉籽蛋白基复合膜既有较高的断裂伸长率又有较大的抗拉强度，具体方法包括以下步骤：

(1)精制棉籽蛋白：

S1:按照质量比为1:10~1:15的棉籽粉粕和新制碱性溶液混合搅拌，经离心、过滤后得到棉籽蛋白粗提取液；

S2：将棉籽蛋白粗提取液装入透析袋中，在4~25℃的去离子水中透析5~7天；

S3：透析后收集棉籽蛋白溶液，并用稀盐酸调节pH至4.5~5.5，可见大量蛋白质沉淀；

S4：将所得的蛋白质沉淀经离心、分离、干燥后得到棉籽蛋白；

(2)棉籽蛋白溶液的制备：将质量比为1:5~1:30的棉籽蛋白与无机碱溶液混合搅拌，得到棉籽蛋白溶液；

(3)水溶性高聚物溶液的制备：将质量比为1:5~1:30的水溶性高聚物与去离子水混合搅拌，得到相应的水溶性高聚物溶液；

(4)将棉籽蛋白溶液加入到水溶性高聚物溶液中，在40~60℃的恒温水浴中搅拌1~5小时，得到溶液A；

(5)将叔胺基醇类试剂加入到溶液A中，在40~60℃的恒温水浴中搅拌1~5小时，得到溶液B；

(6)待溶液B冷却，通过浇注法制得韧性较好的棉籽蛋白基复合膜。