[发明专利]一种可降解蛋白塑料及其制备方法

说明书

本发明涉及材料技术领域，特别涉及一种可降解蛋白塑料及其制备方法。该可降解蛋白塑料由多赖氨酸的工程蛋白交联制成，多赖氨酸的工程蛋白为含有VPGKG重复序列的蛋白。本发明在整个制备过程中，使用水作为载体进行塑性和制备，反应温和，绿色环保，不涉及到有毒的化学物质，同时也不涉及到复杂的制备过程。制备的蛋白塑料具有良好的机械性能，高的拉伸强度和高的韧性，塑料的大小和厚度可以通过制备过程中溶液的浓度及体积来控制。此外，还具有良好的生物相容性和可降解性，可以在蛋白酶的作用下发生降解，制备工艺简单、绿色环保，可开发为新一代环保型蛋白塑料用于进一步应用，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别涉及一种可降解蛋白塑料及其制备方法。

背景技术

石油化工塑料是现在生活中常用的材料之一，广泛应用于包装、建筑、电子等各个领域。常用的石油化工基塑料具有数百甚至更多的稳定的长聚合物链，大多数塑料(例如聚乙烯、聚苯乙烯和聚氯乙烯)需要数千年才能降解。石油化工基塑料不仅污染了全球各地，而且由于其不可生物降解性，也对我们的生态系统造成潜在的不可逆转的破坏。预计至到2025年，将有110亿吨塑料堆积在垃圾填埋场和自然环境中，对生态环境造成严重的污染和破坏。

为解决上述石油化工塑料所带来的环境生态污染问题，对“生物塑料”包括生物基或生物可降解的石化和生物基塑料展开了广泛的研究工作。通过木质化、化学交联和化学改性等方法可以对生物质原料进行处理，制成生物塑料。但在合成过程中有毒化学品的使用以及复杂的加工步骤都限制了生物塑料的进一步广泛应用。而随着生物制造和合成生物学的大力发展，以微生物为基础的生物制造策略已延伸到聚合物，可通过微生物内质粒的设计，合成制备具有不同功能的生物基聚合物，为制造可降解的生物塑料开辟了新的制备途径。然而在制备和使用过程中，生物塑料的机械强度和耐久性仍具有挑战性。

公开号为CN108440974A的“一种高强度明胶蛋白塑料包装膜及其制备方法”通过将长链脂肪酸、明胶和戊二醛三种原料，通过热熔、热压和戊二醛气相交联三步法制备高强度明胶蛋白塑料包装膜。在整个过程中涉及到三个复杂的制备工艺，同时引入了有一定毒性的戊二醛交联剂，一定程度上限制了明胶蛋白塑料包装膜的应用拓展。

发明内容

本发明的目的是为了解决石油化工塑料所带来的环境生态污染问题，克服现有生物塑料合成技术中存在的机械强度的问题，同时避免有毒化学品的使用以及复杂的成型加工步骤，提供一种基于生物工程蛋白的高强高韧生物环保型可降解蛋白塑料及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种可降解蛋白塑料，其由多赖氨酸的工程蛋白交联制成，多赖氨酸的工程蛋白为含有VPGKG重复序列的蛋白。

作为优选，多赖氨酸的工程蛋白中VPGKG重复序列的数量不低于10个。

优选地，多赖氨酸的工程蛋白中VPGKG重复序列的数量为30个或30个以上。

作为优选，多赖氨酸的工程蛋白序列为如下序列中的一种或几种：

a)SEQ ID NO：1至SEQ ID NO：4所示任一序列；或者，

b)与SEQ ID NO：1至SEQ ID NO：4所示任一序列同源性不低于60％的序列。

优选地，多赖氨酸的工程蛋白序列为与SEQ ID NO：1至SEQ ID NO：4所示任一序列同源性不低于80％的序列。

本发明还提供了上述可降解蛋白塑料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、将多赖氨酸的工程蛋白溶于水，得到工程蛋白溶液；

将双醛基聚乙二醇溶于水，得到交联剂溶液；

步骤二、将工程蛋白溶液和交联剂溶液混合，震荡，离心去除气泡，得到蛋白交联产物溶液；