[发明专利]一种改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及造纸领域，特别涉及一种改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强剂的方法。

背景技术

谷朊蛋白是一种植物蛋白质，是小麦、玉米等谷物加工淀粉后的残余物。谷朊蛋白可作为造纸技术的强度增强助剂，其蛋白质分子链上有许多的活性基团，如氨基、羟基、羧基等，具有特别的反应性，能与纸中纤维素分子上的羟基产生化学结合，使纸纤维之间的结合力增大，提高纸张的物理强度。但是，由于谷朊蛋白含有较多的疏水性氨基酸和不带电荷的氨基酸，分子内疏水作用区域较大，溶解度较低，往往不能满足造纸生产的需要，其应用具有很多局限性。因此，常对谷朊蛋白进行改性，以改善其功能，拓宽其应用领域。目前常用的改性方法有水解方法、酰化或季铵化方法。水解方法改性，只能提高谷朊蛋白的溶解度，对提高植物纤维的结合效果不好，同时因为水解降低了蛋白质的分子量，不能用于增强纤维强度；酰化改性不能提高蛋白的溶解度，改性后也不能用作纤维增强剂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种环境友好、成本低、工艺简单的改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强剂的方法。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强剂的方法，包括下述步骤：首先质量比为1∶0.7～1.5的谷朊蛋白与取代二氨基化合物在谷胺酰氨转胺酶的催化下进行接技反应，然后质量比为0.3∶1～1∶1的环氧化合物与接技后谷朊蛋白反应生成含环状季铵基团的改性谷朊蛋白。

所述谷朊蛋白是一种谷物蛋白质，俗名面筋，具体可为小麦谷朊蛋白质或玉米谷朊蛋白质。

所述取代二氨基化合物的化学结构式为H₂N(CH₂)_nNH(CH₂)_mCH₃，其中n＝2～6，m＝0～1。

所述谷胺酰氨转胺酶的用量为谷朊蛋白质量的3～6％。

所述接技反应的反应温度为30～50℃，PH值为7～9，反应时间为1～4小时。

所述环氧化合物为环氧氯丙烷。

所述环氧化合物与接技后谷朊蛋白的反应时间为1～6小时，温度为30～70℃。

本发明根据谷朊蛋白的氨基酸组成中含有35％以上的谷氨酰胺，利用谷氨酰胺转氨酶催化使蛋白分子链上接枝含有活性基团的侧链，然后进行阳离子化反应，即与环氧化合物反应生成具有反应活性的环状季铵基团的改性谷朊蛋白，该改性蛋白质具有与植物纤维反应并以共价键结合的性能，可用作纸张湿强剂。

本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：利用生物酶在蛋白质分子链上进行接枝，提高脂肪氨基的量，有利于反应形成环状季铵盐，从而使改性的蛋白与纤维反应，可增强纸张的湿强，而且反应条件温和，转化效率高。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

首先，10克谷朊蛋白溶解在100mL 0.2％KCl及pH＝8的缓冲溶液中，加入0.024摩尔的取代二氨基化合物H₂N(CH₂)_nNH(CH₂)_mCH₃(n＝2，m＝0)，搅拌均匀，然后加入0.6克谷胺酰氨转胺酶，在50℃反应1小时，获得接枝蛋白质。

然后，在接枝蛋白质溶液中，再滴加环氧氯丙烷(质量比为1∶1)，继续在60℃水浴，反应1小时，获得改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强剂，pH值为7.5。产品稳定，放置30天无沉淀。

实施例2

首先，10克谷朊蛋白溶解在100mL 0.2％KCl及pH＝8的缓冲溶液中，加入0.024摩尔的取代二氨基化合物H₂N(CH₂)_nNH(CH₂)_mCH₃(n＝6，m＝1)，搅拌均匀，然后加入0.6克谷胺酰氨转胺酶，在30℃反应4小时，获得接枝蛋白质。

然后，在接枝蛋白质溶液中，再滴加环氧氯丙烷(质量比为1∶1)，继续在30℃水浴，反应4小时，获得改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强剂，pH值为7.2。

实施例3