[发明专利]一种丝素蛋白的溶解方法、丝素蛋白溶解物及其应用

说明书

本发明属于天然高分子技术领域，具体公开了一种丝素蛋白溶解物，包括丝素蛋白和季铵碱水溶液，所述季铵碱水溶液的浓度为0.5～4.0M，所述季铵碱水溶液中季铵碱选自：四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、苄基三甲基氢氧化铵中的一种或多种。本发明同时提供了上述丝素蛋白溶解物的制备方法：将丝素蛋白分散于季铵碱水溶液中，在65℃加热120min后，经离心脱泡即得到均一透明的丝素蛋白溶液。本发明采用季铵碱水溶液溶解丝素蛋白，溶解度高，且溶解条件温和，得到的丝素蛋白溶解物基本不发生水解，该方法能简单快速地溶解丝素蛋白，且条件易于控制、溶液稳定性好，对环境无污染，易于回收和循环利用。

技术领域

本发明属于天然高分子技术领域，具体涉及一种丝素蛋白溶液，丝素蛋白溶解物及其应用。

背景技术

进入二十一世纪，可再生能源和资源的原材料以及环境友好材料和可持续发展技术成为科技研发的重要方向。丝绸凭借其优异的性能成为一种经久不衰的纺织原料，大规模家蚕养殖的实现则大幅降低了其来源成本。除以原生形式应用于纺织业以外，蚕丝还可以通过溶解的方式加工成薄膜、纳米纤维和水凝胶等材料，并应用于生物医学、药学、光学以及电子产品领域。大多数应用中，生丝需经过脱胶处理得到丝素蛋白。丝素蛋白作为一种功能性纤维蛋白质，具有可自组装、无毒、生物相容以及可生物降解的特性。为了便于加工成生物材料，往往需要将丝素蛋白进行溶解，然而，丝素蛋白具有大量的氢键以及由β折叠形成的疏水性微晶结构，这使得丝素蛋白几乎不溶于常规溶剂体系。

现有的丝素蛋白溶剂可分为以下几种：1.钙盐的醇溶液、水溶液或醇水三元溶液，该体系工艺较为成熟，例如硝酸钙/甲醇溶液和氯化钙/水/乙醇溶液，但前者对丝素蛋白的溶解度不高，后者的丝素蛋白溶液经过透析后仅能稳定保存一周，且丝素蛋白在该体系中加热溶解会发生较为严重的降解；研究者们发现，将该体系中的钙盐替换为锂盐，如氯化锂、硫氰酸锂，则能得到更强的溶解效果，然而锂盐普遍较为昂贵，硫氰酸锂尤其会带来环境隐患。2.N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)、二甲亚砜(DMSO)和离子液体体系，这类溶剂对于多种难溶性高分子普遍具有溶解能力，但DMSO沸点较高(189℃)，后续加工中难以通过温和方法去除，NMMO和离子液体则在使用时需严格控制其含水量，否则难以发挥效能。3.氢氧化钠/尿素体系，该体系受启发于纤维素的低温碱/尿素水溶剂体系，但进行了调整，如将溶解条件从低温变为加热，氢氧化钠与尿素的比例也进行了调整，但丝素蛋白在溶解过程中发生了严重的水解。

发明内容

为了克服现有技术中存在的种种问题，尽可能达到并兼顾“高溶解度”、“强热稳定性”、“绿色无污染溶剂”、“丝素蛋白水解轻微”、“溶解条件温和”以及“溶剂用量少”等理想溶剂所应有的性能，本发明提供了一种利用季铵碱溶解丝素蛋白的方法，该方法能简单快速地溶解丝素蛋白，且条件易于控制，溶液稳定性好，对环境无污染，且容易回收和循环利用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种丝素蛋白的溶解方法，包括直接将丝素蛋白分散于季铵碱水溶液中，在65℃温度下加热120分钟，经脱泡处理后，即得到均一透明的丝素蛋白溶液；其中，所述季铵碱水溶液的浓度为0.5～4.0M，所述季铵碱水溶液中季铵碱选自：四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、苄基三甲基氢氧化铵中的一种或多种。

作为一种优选的技术方案，采用离心进行脱泡处理。

作为一种优选的技术方案，加热的同时进行搅拌，搅拌的转速为220～280rpm。

作为一种优选的技术方案，采用水浴维持加热温度为65℃。

本发明同时提供一种丝素蛋白溶解物，包括丝素蛋白和季铵碱水溶液，所述季铵碱水溶液的浓度为0.5～4.0M，所述季铵碱水溶液中季铵碱选自：四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、苄基三甲基氢氧化铵中的一种或多种。

作为一种优选的技术方案，所述季铵碱水溶液的浓度为2.0～4.0M。