[发明专利]一种高性能接枝淀粉制备方法

说明书

本发明公开了一种高性能接枝淀粉制备方法，属于高分子技术领域。本发明首先利用转酯化反应在淀粉分子链上引入乙烯基锚点，然后利用过氧化物酶(HRP)催化引发高效淀粉接枝，制备出高接枝率的乙烯基淀粉改性材料，提高酶法接枝淀粉的使用性能和应用范围。本发明克服了淀粉缺乏合成酶催化的特定基团、极大限制了酶的作用效果的问题。

技术领域

本发明涉及一种高性能接枝淀粉制备方法，属于高分子技术领域。

背景技术

纺织用淀粉材料主要用作纺织助剂(如粘合剂、浆料、糊料、整理剂等)。纺织用淀粉材料一方面具有较好的环保属性，但同时其在性能上和特殊功能上存在较大欠缺或不足，因此对此类材料进行各种化学、物理和生物法改性。其中，生物法改性以其特有的专一性、高选择性和环境友好优势成为材料改性领域最具发展潜力的手段。

材料的生物法改性主要经历了两个发展阶段：一是采用淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶等水解酶对淀粉以及纤维素和蛋白质纤维进行水解改性的初级阶段(“减量加工阶段”)，这一阶段自上世纪初国外采用淀粉酶进行棉织物酶退浆开始，已有百余年历史，此外包括纤维素酶用于牛仔服装水洗、蛋白酶用于蚕丝脱胶、果胶酶用于麻纤维沤麻和棉织物精练加工等，都属于此类范畴。二是采用氧化还原酶、过氧化物酶等合成酶对纺织纤维或纺织用助剂材料进行接枝改性的高级阶段(“增量改性阶段”)。然而，由于酶本身催化作用的专一性，对底物的选择性强，上述纺织用淀粉材料如淀粉因缺乏必要的或本身含有极少的酶催化基团，只能作为少部分合成酶的适宜底物且接枝效率低下，这一现状极大地限制了酶在淀粉材料改性及纺织印染加工过程中的应用，最为明显的例子就是辣根过氧化物酶(HRP)催化淀粉接枝的接枝率普遍低下。

发明内容

针对上述问题，本发明采用底物分子改造策略加以解决，即对现有淀粉或其他多糖化合物底物进行必要的基团修饰与改造，通过转化作用赋予其分子结构中形成HRP酶可催化基团，然后再利用辣根过氧化物酶(HRP)特定催化作用实现底物材料的性能强化和功能化改性，提高酶促接枝淀粉的接枝率，开发高附加值淀粉材料。这种基于“底物分子结构改造”思路的淀粉材料酶法改性克服了现有酶制剂对淀粉接枝的“不适用性”，从技术上有效解决了作用专一性这一酶固有优点导致的负面影响。利用本发明技术开发的接枝淀粉产品可广泛应用于纺织、造纸、家装等领域。

本发明的第一个目的是提供一种高性能接枝多糖化合物制备方法，所述方法包括：获得含乙烯基的多糖化合物产品，然后通过HRP催化乙烯基单体与含乙烯基的多糖化合物单酯产品上的乙烯基发生自由基聚合反应，得到接枝多糖化合物。

在一种实施方式中，所述多糖化合物可以是淀粉、纤维素、葡聚糖、阿拉伯半乳聚糖、甘露葡聚糖等。

在一种实施方式中，所述获得含乙烯基的多糖化合物产品，包括通过催化剂选择性地催化多糖化合物和乙二醇二丙烯酸酯的转酯化反应。

在一种实施方式中，所述催化剂为磷酸盐催化剂中一种或者多种混合，比如正磷酸盐、焦磷酸盐或偏磷酸盐。

在一种实施方式中，所述催化剂的制备：在磷酸盐缓冲液中加入丙酮，混匀后溶液分层后，将上层含磷酸盐的丙酮加入硅藻土，混合一段时间，过滤并干燥后即得到固定化磷酸盐。

在一种实施方式中，所述固定化磷酸盐催化剂中，磷酸盐与丙酮用量比例最高为1:10。

在一种实施方式中，所述催化剂的制备：在1份磷酸盐缓冲液(0.1mol/L，pH＝7.5)中加入1份体积的丙酮，混匀后溶液分层后，将上层含磷酸盐的丙酮加入0.5份的硅藻土，在25℃、200r/min的摇床中混合1h，过滤并干燥后即得到固定化磷酸盐。

在一种实施方式中，所述多糖化合物为淀粉；高性能接枝淀粉制备方法包括：获得含乙烯基的淀粉产品，然后通过HRP催化乙烯基单体与含乙烯基的淀粉单酯产品上的乙烯基发生自由基聚合反应，得到接枝淀粉。