大豆蛋白高分子材料化学改性研究综述
摘 要:现阶段,资源消耗严重,在传统的高分子材料领域,使用之后很难降解,对环境也造成一定的污染,所以针对大豆蛋白高分子材料的制备的研究越来越多。纯天然的大豆蛋白作为高分子材料会有一定的缺陷子间的键合作用,改善分子性能,提高材料的耐水性,提高硬度、拉伸强度等力学性能。缺点是会降低材料溶解度、可塑性,加工难度大。交联反应需要加入交联剂。通常有甲醛、戊二醛、糠醛等。
Swain等使用甲醛对大豆蛋白进行交联改性,研究其所得蛋白质塑料,结果表明,产品的玻璃化转变温度和熔融温度都下降。Paetau等也是利用甲醛进行交联,得出相同的结论,推测产生这种结果的原因是交联致使蛋白质分子进行了分子重排。之后对产品进行了力学性能测试,发现材料的屈服应力、抗张强度显著增强,并且可以完全生物降解。
Swain等使用糠醛对SPC进行交联改性,制成棒状材料,研究其性能,结果表明,增加糠醛的用量,产物成型温度提高,样品的力学性能显著提高。
2接枝改性
通过加入特定的化学试剂,使蛋白质分子产生初级自由基,可以使得烯类单体自发进行接枝共聚,从而大豆蛋白质材料能够获得新的性能。这种方法还可以对参数进行调控,接枝单体、接枝密度、支链长度等都能够调整,获得所需要的蛋白质分子材料性能。
马力等通过特定方法将二乙氧磷酰基已经成功接枝到了大豆蛋白多肽链上,改善了天然大豆蛋白作为膜材料时差的力学性能和水敏感性能,克服改善了这些缺点。
贺宏彬等是利用尿素和亚硫酸钠先将大豆蛋白的分子打开二硫键,之后将醋酸乙烯酯(VAc)及甲基丙烯酸甲酯(MMA)在大豆蛋白质分子上进行接枝共聚。研究结果表明,通过接枝MMA和VAc共聚可以是材料获得乳胶的冻融稳定性,并且这种性能的保质期长达6个月。
Yang等是通过选用变形剂―尿素和B-巯基乙醇、引发剂―过硫酸铵(APS),针对SPI进行甲基丙烯酸(MAA)接枝共聚。研究中发现首先是β-巯基乙醇还原二硫键为巯基,之后APS攻击巯基使之进行接枝反应。结果表明接枝率和接枝效率都显著提高。
3酰化与酯化改性
这种方法是将蛋白质分子中的氨基和羟基进行酰化或者酯化,使蛋白质分子获得新的官能团,提高其性能。
Wang等是以盐酸为催化剂,用乙醇将大豆蛋白质分子上的羧基酯化。通过酯化发现酯化产物的抗张强度提高了许多,并且同时提高了材料的耐水性。不过盐酸作为催化剂需要控制在一定的范围内。
,研究表明能够显著提高蛋白质的溶解性,蛋白质打开亚基结构,亲水基团更多的暴露增强了蛋白质的柔软性。
Brauer等对蛋白质进行棕榈酸酰氯、壬烯琥珀酸酐和十二烯基琥珀酸酐改性,发现酯化产物能够增强样品
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