[发明专利]一种光敏改性大豆蛋白的方法

说明书

技术领域

本发明属于天然高分子材料与感光技术领域，具体涉及一种光敏改性大豆蛋白的方法。

背景技术

近年来随着石油、煤、天然气等不可再生资源的日趋枯竭，现代化工面临着原料短缺的困境，另一方面由现代化工引起的严重环境污染正在日益加剧。因此人们逐渐把目光转移到壳聚糖、淀粉、纤维素及大豆蛋白等可再生、可生物降解、对环境友好的天然高分子上。大豆蛋白(SPI)是由各种氨基酸经肽键相连而成的天然高分子，具有可生物降解，资源极其丰富且再生速度快，价格相对便宜等优点，因此人们对大豆蛋白的改性及材料化应用研究也日益增多，以大豆蛋白制备的生物降解高分子材料将潜在应用于可再生利用的大豆蛋白纤维、可食用膜、粘结剂、绿色塑料等领域。

大豆蛋白因优异的成膜性，已备受关注。目前大豆蛋白的改性方法较多，如物理共混、化学改性(如采用与SPI结构中羧基、氨基等基团反应)等，SPI膜由于具有良好的生物相容性和生物降解性，因而得到较广的应用，但在实际的材料化过程中，用到了许多化学交联剂，来对其进行交联，改善力学性能，但这些化学交联剂或多或少存在一定毒性，因而破坏了大豆蛋白原始的生物相容性。

光敏聚合物是一类特殊的刺激-响应型“智能”聚合物，其结构中的光敏感基元能够对外界光刺激(如紫外、近红外等)做出快速响应，并发生相应的物理、化学性质的变化。光刺激作为一种特殊的调控手段，其优越性主要表现在可以通过对照射频率、位置、强度及时间长短进行选择，“定时、定点、定速”地实现“智能”调控。试想，如果将一些光敏基元引入SPI结构中，进而通过光照使得SPI进行交联来改善力学性能，则可以替代传统的化学交联剂的使用，实现大豆蛋白材料领域一次新的突破。

发明内容

本专利发明了一种光敏改性大豆蛋白的方法，通过使用采用强变性剂巯基乙醇打开大豆蛋白内部的二硫键，进一步用过硫酸钾和硝酸铈铵复合引发巯基链转移将光敏单体VM引入到大豆蛋白链上，从而将光敏基元引入到SPI结构中。具体为：在大豆蛋白悬浮液中，加入巯基乙醇，再加入复合引发剂和单体7-(4-乙烯基苄氧基)-4-甲基香豆素(VM)。

本发明所提供的光敏改性大豆蛋白的方法，其特征在于：在三颈瓶中加入3g大豆分离蛋白，100mL pH≈8.5的8mol/L的尿素缓冲溶液，在通氮气的条件下于60℃搅拌40min，然后加入300uL巯基乙醇，反应1h后，再分别加入50mL复合引发剂(0.1mol/L)和3gVM单体，于60℃下反应4h后停止反应。将反应产物倒入1L丙酮中进行充分沉淀，离心分离，将得到的沉淀用THF在索氏萃取器中抽提24h，以除去未反应的单体和均聚物，将得到的产品在真空干燥器中干燥至恒重，得到改性产物SPI-VM。复合引发剂优选为过硫酸钾和硝酸铈铵。

本发明的有益效果：(1)本发明对大豆蛋白进行光敏改性，通过使用采用强变性剂巯基乙醇打开大豆蛋白内部的二硫键，进一步用过硫酸钾和硝酸铈铵复合引发巯基链转移将光敏单体VM引入到大豆蛋白链上，实现了将光敏基元引入到大豆蛋白结构中，进而得到可光交联反应的SPI，可替代传统的化学交联剂的使用，为SPI材料化提供新的思路，且能够利用光能，符合低碳环保的理念。(2)相比于文献报道中传统的化学改性手段，例如：合成官能团封端的功能性聚合物，再通过末端官能团与SPI结构中反应性基团反应，本发明的工艺更简单，成本低，可操作性高。

附图说明

图1SPI-VM红外光谱

图2SPI-VM紫外光照前后紫外光谱

具体实施方式

以下利用实施例进一步详细说明本发明，但不能认为是限定发明的范围。

实施例1光敏单体VM的制备

将37.0g7-羟基-4-甲基香豆素、14.14g KOH、2g聚乙烯醇(PEG2000)、适量碘化钾溶于100mL去离子水中，搅拌下加热至40℃。10min后加入对氯亚甲基苯乙烯(经碱性氧化铝柱层析处理)30.4g，40℃下反应48小时。体系冷却后产物在水中沉淀，得乳黄色固体。产物用四氢呋喃溶解，在甲醇与水3∶1的混合溶液中沉淀，重复3次，得到白色固体。最后纯化产物经40℃真空干燥12小时，得到光敏单体VM。

实施例2pH≈8.5的尿素缓冲溶液的配制