[发明专利]一种酶解丝胶蛋白复合吸水材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及丝胶蛋白的加工利用领域，特别涉及一种基于酶解丝胶蛋白的复合高吸水材料的制备方法。

 

背景技术

丙烯酸类聚合高分子是目前应用较为广泛的高吸水材料，它具有较高的吸水倍率，但却不易被微生物降解，而造成环境污染；同时，随着石油工业的迅速发展，石油资源日益短缺，丙烯酸类单体的价格随之提升，使得该类吸水材料的成本价格变得更加昂贵。通过将天然高分子与丙烯酸类高吸水材料复合，可有效提高吸水材料的生物降解性和降低生产成本，是目前研制生物降解型高吸水材料的常规方法。

丝胶蛋白是一种由18种氨基酸组成的天然高分子，含有大量亲水基团（如-OH、-COOH、-NH₂、-CONH-等），对水有很强的亲和力；同时，丝胶蛋白还具有来源丰富、价格低廉、生物降解性等特点。因此，丝胶蛋白是一种具有潜在用途的吸水材料原料。胡晓斌等以过硫酸钾-亚硫酸钠氧化还原体系为引发剂，在氮气保护条件下，制备了丝胶/丙烯酸/丙烯酰胺接枝共聚型吸水树脂（胡晓斌等，丝胶-丙烯酸-丙烯酰胺高吸水性树脂的制备[J]，精细石油化工，2010，27（4）：61-64；Xiaobin Hu，Synthesis and properties of silk sericin–g –poly (acrylic acid-co-acrylamide) superabsorbent hydrogel[J]，Polymer Bulletin, 2010，66（4）：447-462），该吸水树脂在蒸馏水中的最高吸水量为2150g/g. 由于氮气保护需要密闭条件，增加了对仪器设备的要求和生产成本。因此，寻求无需氮气保护以降低成本的制备方法，显得至关重要。

针对上述问题，我们在不通氮气的条件下，以沸水提取茧层丝胶蛋白为原料，通过接枝共聚的方法制备了丝胶蛋白/丙烯酸/丙烯酰胺复合吸水材料（邓连霞等，丝胶蛋白/丙烯酸/丙烯酰胺复合吸水材料的制备与吸水性能[J]，高分子材料科学与工程，2011，27（12）：127-130）,该吸水材料的最高吸水量为313g/g左右。该方法虽然不需氮气保护，有利于简化加工设备和降低生产成本，但聚合物吸水性能仍显不足。目前，尚未有在不需氮气保护条件下，获得具有更高吸水性能的丝胶复合高分子材料的制备方法。

 

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种不需氮气保护，基于酶解丝胶蛋白的复合吸水材料的制备方法。

本发明的具体技术方案如下：

本发明是一种酶解丝胶蛋白复合吸水材料的制备方法，具体步骤如下：

（1）酶解丝胶蛋白溶液的制备：取茧层或废蚕茧丝，以1:30的浴比加入水浴中进行沸水浴脱胶30min，将制得的脱胶液浓缩，获得浓度为0.08g/ml的丝胶溶液；取一定体积丝胶浓缩溶液，加入一定量2709碱性蛋白酶并搅拌溶解，再滴加1mol/L NaOH溶液调节pH为9，然后，将溶液放入恒温振荡器中振荡反应2h，反应温度48℃，转速为55r/min，反应完毕后，将溶液放入微波炉中处理使酶灭活，离心过滤以除去沉淀物，并调整溶液浓度，获得酶解丝胶蛋白溶液；

（2）将密度为1.06g/ml丙烯酸溶液加入到烧杯中，在室温条件下滴加氢氧化钠溶液，使丙烯酸摩尔中和度达到70%；再加入丙烯酰胺粉末，搅拌后得到丙烯酸/丙烯酰胺单体的混合溶液；

（3）将步骤（1）制得的一定体积的酶解丝胶蛋白溶液和步骤（2）制备的丙烯酸/丙烯酰胺单体混合溶液，再依次加入单体质量2%的引发剂过硫酸铵（APS）和单体质量0.3%的交联剂N,N’-二甲基双丙烯酰胺（MBA），置于恒温磁力搅拌器上在一定温度下进行反应，反应过程中不断搅拌，当反应物变得粘稠至搅拌困难时停止搅拌，取出置于恒温水浴锅中进一步处理2h；

（4）反应结束后，将凝胶取出，先用去离子水清洗并切成小块状，再用无水乙醇浸泡2h后换新乙醇溶液再次处理6~12h，然后用丙酮浸泡处理以除去均聚物，最后将产品于鼓风干燥箱中干燥，粉碎过筛200目后，得到酶解丝胶蛋白与丙烯酸/丙烯酰胺复合吸水材料。

作为进一步的改进，本发明所述步骤（1）中碱性蛋白酶的含量为2.5~7.5mg酶量每10ml丝胶溶液。

作为进一步的改进，本发明所述步骤（1）中酶解丝胶蛋白溶液浓度为0.1g/ml。

作为进一步的改进，本发明所述步骤（1）中酶灭活条件为微波炉中火0.5~1min。

作为进一步的改进，本发明所述步骤（2）中丙烯酸和丙烯酰胺的质量分数比为2：1。