[发明专利]一种酶处理结合静电纺制备新型复合蛋白纤维的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种酶处理结合静电纺制备新型复合蛋白纤维的方法，属于生物技术和静电纺的交叉结合领域。

背景技术

全球原材料价格的上涨、石油资源的紧缺及环境因素对材料工业的发展形成了较大制约。寻求新型的天然纤维原料和制备技术，已成为迫待解决的问题。特别的近些年来，随着对生物燃料及其它生物能源的需求不断增加，导致了玉米蛋白、大豆蛋白及谷朊蛋白等谷物副产品的大量产生，由于其价格低廉来源广泛，因此利用这些农副产品生产新型的再生蛋白纤维引起了科学家们的研究兴趣。

谷朊粉含有80%的蛋白质，最初作为小麦淀粉的副产物，是与纤维等一起作为饲料使用的，其中2010年中国的谷朊粉产量为30万吨。谷朊粉具有很强的吸水性、粘弹性、薄膜成型性、粘附热凝固性，和水混合可形成具胶粘性、内聚性和弹性的混合物，基于谷朊粉所具有的特殊性质，其很有可能成为制备再生蛋白纤维的另一个重要的原料来源，2007年利用谷朊粉提取蛋白制备再生蛋白纤维首次得到了报道。

然而所得到的再生蛋白纤维的物理化学性质仍旧略逊于天然的蛋白纤维及合成纤维。对纤维进行交联改性是改善再生纤维材料物理化学性能扩大其应用领域的最常用方法之一。采用戊二醛、多羧酸化合物等作为交联剂可显著提高了再生蛋白纤维的物理机械性能。但是化学试剂造成的毒副作用、环境污染、反应条件苛刻以及因化学反应引起纤维泛黄而导致纤维质量低下等问题很大程度限制了化学交联法的使用。谷氨酰胺转氨酶（TGase）可以催化蛋白质分子谷氨酰胺残基的γ-羧酰胺基和伯胺之间的酰胺基转移反应，形成分子内或分子间的异肽键，从而使蛋白分子发生交联，提高再生蛋白纤维的物理化学性质。目前已有报道利用谷氨酰胺转氨酶改性谷朊粉，提高小麦粉和面条品质；但是利用谷氨酰胺转氨酶催化谷朊粉与其他蛋白交联，并用静电纺制备新型复合纤维还未报道。同时目前采用常规方法得到的复合纤维，其中纤维的直径通常为微米级，很难达到更细的纳米级。

 

发明内容

本发明的目的在于克服以上现有技术的不足而提供一种利用谷氨酰胺转氨酶催化多种蛋白交联改性，并用静电纺制备新型复合纤维和薄膜的方法。具体为：

一种酶处理结合静电纺制备新型复合蛋白纤维的方法，包括以下步骤：

 (1) 制备玉米醇溶蛋白溶液：将玉米醇溶蛋白加入到冰乙酸中，常温下搅拌溶解，制得质量分数为10-50%的玉米醇溶蛋白溶液；

(2) 制备酪蛋白溶液：将酪蛋白加入到NaOH溶液中，水浴加热溶解，加入pH为7.2的磷酸缓冲液，制得质量分数为1-30%的酪蛋白溶液；

(3) 制备谷朊粉溶液：将谷朊粉加入到水中，常温下搅拌溶解，制得质量分数为5%-25%的谷朊粉悬浮液；

(4) 制备玉米醇溶蛋白、酪蛋白和谷朊粉混合溶液：将以上步骤制得的玉米醇溶蛋白溶液、酪蛋白溶液和谷朊粉溶液混合，常温下搅拌，得到混合溶液；

(5) 交联处理：将谷氨酰胺转氨酶和无水硫酸钠分别加入到步骤(4)得到的混合溶液中，30-70℃恒温水浴反应1 h，纺丝待用；

(6) 纺丝：将谷氨酰胺转氨酶交联处理后的混合溶液进行静电纺丝，制得玉米醇溶蛋白/酪蛋白/谷朊粉的复合纳米纤维及薄膜。

所述的酶处理结合静电纺制备新型复合蛋白纤维的方法，步骤（2）中NaOH溶液的浓度可以为0.1-1mol/L。

所述的酶处理结合静电纺制备新型复合蛋白纤维的方法，步骤（2）中水浴加热的温度可以为90℃。

所述的酶处理结合静电纺制备新型复合蛋白纤维的方法，步骤（4）中玉米醇溶蛋白、酪蛋白和谷朊粉溶液的混合体积比可以为1:1:1-20:1:1。

所述的酶处理结合静电纺制备新型复合蛋白纤维的方法，步骤（5）中谷氨酰胺转氨酶的用量可以为1-100 U/g原料。

所述的酶处理结合静电纺制备新型复合蛋白纤维的方法，步骤（5）中无水硫酸钠的质量可以为混合溶液总质量的1-10%。

所述的酶处理结合静电纺制备新型复合蛋白纤维的方法，步骤（6）中静电纺丝条件可以为滚筒转速200 r/min，纺丝电压16-24 KV，纺丝速度0.1-1mL/h，接收距离10-20 cm。

以上所述的酶处理结合静电纺制备新型复合蛋白纤维的方法制备得到的复合蛋白纤维在非织造材料领域的应用。