关于蛋白质塑料的研究

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1、万方数据万方数据塑料2005年34卷第5期关于蛋白质塑料的研究料加以改性研究，利用传统设备加工达到应用的目的‘1’⋯。2．1大豆蛋白质塑料的研究大豆蛋白按照加工的最终形态和蛋白质的含量可分为大豆粉(SF)、大豆浓缩蛋白(SPC)、大豆分离蛋白(SPI)，其成分含量如表1[4]。大豆蛋白的一种广泛使用的命名法是基于蛋白超离心作用馏分的相对沉淀率，分为2S、7S、11S和15S四个这样的馏分。其中7S、11s是主要的馏分，相对分子质量分别为100，oOo～200，OoO和350，000～600，ooo，分别占整个可抽取蛋白的37％和31％。蛋白质分子间和分子内还有很强的氢键、偶极作

2、用、离子键、疏水相互作用及二硫共价键，不加助剂大豆分离蛋白质具有刚硬、脆性的物理特性和较差的流动性。水和甘油等含有羟基的小分子可以进入蛋白质分子之间并减弱其分子间的作用力，对大豆蛋白高分子有普遍的增塑作用，能提高熔体流动性能，对加工蛋白质塑料很有必要[5]。由于大豆在农业中的地位重要、产量高，故大豆蛋白质塑料的研究较多，通常有2种方法：1)基于分散的或溶解的蛋白质溶液的湿法工艺，流延成膜；2)基于蛋白质与增塑剂共混后有热塑性能的干法工艺，挤出、注射、压缩成型。大豆蛋白质塑料潜在的应用包括包装材料、绝缘物、餐具、器具、盒状物、高尔夫球座及其他户外运动器材等方面。表1不同蛋白质的组

3、分构成蛋白质流动性差，可塑性不好是影响其在塑料方面应用的一个重要因素。Jane等人[61的发明揭示了还原剂在大豆蛋白质通过注塑、挤出传统设备加工成固体产品时的重要作用。还原剂通过反应减少蛋白质分子或多肽中的双硫键(一S一一S一)而形成一SH基团，通过断裂链内的多肽链或不同多肽链间的交联链，增加蛋白质的溶解性或分散性，与其他增塑剂一起使蛋白质材料有较好的加工流动性。有效的还原剂包括硫醇、亚硫酸盐等，并且在合成物质量比中含有o．5％～2．5％的还原剂是很合适的。zhang等人[21通过挤出加工的方法研究了水、甘油等大豆蛋白质塑料的热性能和力学性能。随水和甘油含量的不同，大豆塑料片显

4、示了从刚硬到柔软的不同性质。当甘油的含量分别为10和50份时，片材的拉伸强度分别为40．6MPa和7．1MPa、杨氏模量为1226MPa和144MPa、断裂伸长率为3％和185％。含30份甘油的大豆塑料片水含量从26％到2．8％变动时，其玻璃化转变温度从一7～50℃而相应改变，拉伸强度从2．3MPa变化到38．1MPa，断裂伸长率从128％减少到13％。表明水和甘油对蛋白质塑料加工起增速作用，同时说明环境湿度对蛋白质塑料的力学性能影响巨大。还发现引入Zn抖可以和蛋白质中的0、N、S形成螯合的复合物而提高塑料的耐水性。一36一Wu和Bates[13对用表面成型法得到的蛋白质塑料薄

5、膜进行了研究。将大豆分离蛋白的溶液在一个开口、扁平的不锈钢盘里在85℃下加热形成薄膜。并研究了水溶性分离蛋白分散体的浓度和pH值对薄膜特性的影响。最理想的工艺是乡H为8．5下浓度为4．3％，或浓度为5．3％时在pH为9．5下，能够得到强度、蛋白质的结合效率、形成速率等指标最好的薄膜。而高浓度下由于其溶液的凝胶化将破坏薄膜的形成。为改善蛋白质塑料对水分的敏感性，Paetau等[7]研究了交联剂和纤维的加入对大豆蛋白塑料的吸水性和机械性能的影响。大豆蛋白经甲醛、乙二醛、脂肪酸酐、乙酸酐处理后压缩模塑成拉伸条，测试拉伸强度、屈服强度、伸长率、杨氏模量、吸水性。与5％甲醛反应后明显地将

6、拉伸强度提高到48MPa，未处理样品的拉伸强度是36．3MPa，而伸长率明显减少；处理后杨氏模量有所提高，稳定在1705MPa，而吸水量随着甲醛的浓度增加而减少。研究还发现乙二醛或脂肪酸酐或乙酸酐都对塑料样品的机械性能有损害，用乙二醛处理的样品吸水性降低，而脂肪／乙酸酐处理的则不影响吸水性。2．2玉米蛋白质塑料的研究玉米是人们的重要食品之一，玉米中淀粉含量多，万方数据关于蛋白质塑料的研究塑料2005年34卷第5期蛋白质含量少，由于玉米蛋白成分具有高的疏水性，因此应用前景好。玉米所含的蛋白质中，可用于含水醇提取的成分占全部蛋白质的一半，称作玉米醇溶蛋白，其分子量为21，000～2

7、5，000，为疏水性很强的蛋白质，应用广泛。玉米醇溶蛋白可溶于丙二醇、醋酸等极性溶剂，溶于夕H为11以上的碱性水溶液，具有肠溶性等特性，其氨基酸组分构成如表2‘8

8、。表2玉米醇溶蛋白中氨基酸组分构成玉米蛋白质可用于可食用薄膜、生物分解容器等方面，制成的薄膜和涂层广泛地应用于新鲜水果、蔬菜、糖果、冷冻食品和肉产品的包装而阻隔油脂、水蒸气、气体、气味。Hyun等凹3研究了由玉米蛋白、小麦麸质蛋白溶液流延制成的薄膜，测量了薄膜的O：、CO：和水蒸气的渗透率，并检测了厚度对气体渗透性的影响。实验中发