專利名稱：谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦原位復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦原位復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前世界塑料總產(chǎn)量超過1.7億噸，已滲透到國民經(jīng)濟(jì)各部門以及人民生活的各個(gè)領(lǐng)域。隨著石油資源的日益緊缺以及合成高分子材料所造成的環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，以可再生、可降解植物資源作為化工原料，越來越受到高度重視，成為高分子材料科學(xué)與加工工程的前沿領(lǐng)域之一。
谷物蛋白質(zhì)是淀粉工業(yè)的副產(chǎn)品，目前主要用作飼料添加劑，部分用于食品改良劑或生產(chǎn)風(fēng)味肽、氨基酸。采用谷物蛋白質(zhì)制備可降解塑料是提高其附加值、緩解白色污染的有效途徑之一。谷物蛋白質(zhì)塑料的力學(xué)性能較差，需經(jīng)紫外輻照、γ-射線輻照、酶處理或化學(xué)交聯(lián)等來提高材料的剛性、耐熱性與耐水性。中國專利申請?zhí)?00610018518.3“大豆蛋白質(zhì)/氫氧化鋁納米復(fù)合材料及其制備方法和用途”公開了采用納米氫氧化鋁提高大豆蛋白質(zhì)材料強(qiáng)度與剛性的方法，將大豆蛋白質(zhì)分散于氯化鋁水溶液中，采用氨水與氯化鋁反應(yīng)形成凝膠狀復(fù)合物，經(jīng)干燥后得到可擠出加工的大豆蛋白質(zhì)/氫氧化鋁納米復(fù)合物。然而，谷類蛋白質(zhì)如小麥蛋白質(zhì)含有粘性醇溶蛋白與巨大分子量的谷蛋白，一旦水化即形成高粘性的膠團(tuán)狀物，即使在濃度較低的情況下也很難形成穩(wěn)定的蛋白質(zhì)懸浮液。因而，采用懸液法制備谷類蛋白質(zhì)納米復(fù)合材料時(shí)，難以保證納米粒子在復(fù)合物中的均勻分散。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦原位復(fù)合材料的制備方法。
谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦復(fù)合材料的制備方法首先將谷類蛋白質(zhì)加入到重量百分比濃度為10～20％的氨水中，配成重量百分比濃度為5～10％的谷類蛋白質(zhì)溶液，然后加入納米二氧化鈦粒子，納米二氧化鈦重量為谷類蛋白質(zhì)重量的5～20％，再加入增塑劑，增塑劑重量為谷類蛋白質(zhì)重量的5～30％，攪拌使納米二氧化鈦粒子均勻分散，在50～80℃溫度下干燥，在100～140℃溫度下模壓成型，模壓時(shí)間為10～30min，得到谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦復(fù)合材料。
所述的谷類蛋白質(zhì)為谷朊粉、大米蛋白粉、小麥醇溶蛋白、大麥醇溶蛋白、玉米醇溶蛋白或高粱醇溶蛋白。增塑劑為甘油或三乙醇胺。納米二氧化鈦粒子的粒徑為5～30nm、比表面積為40～400m2/g。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是以谷類蛋白質(zhì)的氨水溶液為介質(zhì)制備穩(wěn)定的納米二氧化鈦粒子懸浮液，增強(qiáng)蛋白質(zhì)與二氧化鈦粒子間的物理相互作用，提高蛋白質(zhì)材料的力學(xué)強(qiáng)度。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明使用蛋白質(zhì)是谷朊粉、大米蛋白粉、小麥醇溶蛋白、大麥醇溶蛋白、玉米醇溶蛋白、或高粱醇溶蛋白。
谷朊粉也稱活性小麥面筋，是以小麥面粉為原料深加工提取的一種天然植物蛋白質(zhì)。合適的谷朊粉可以從蛋白質(zhì)含量≥75％(干基)的商業(yè)產(chǎn)品中選擇，如可從上海旺味食品有限公司、周口蓮花味精集團(tuán)、河南省天冠植物蛋白有限公司、安徽省桐城市樂健食品有限公司購買谷朊粉。
大米蛋白粉是從大米粉、米渣或米糟中制取的一種高純度的大米蛋白產(chǎn)品，其蛋白含量≥80％(干基)。從大米粉、米渣或米糟中提取大米蛋白質(zhì)的技術(shù)是公知的，如在如下文獻(xiàn)中有述，該文獻(xiàn)引入本文作為參考“王章存，姚惠源大米蛋白質(zhì)提取技術(shù).研究糧食與飼料工業(yè)，2003，(8)37-38”。另外，中國專利03 134973.0公開了“從大米中提取大米蛋白的方法”，中國專利03134972.2公開了“堿法提取大米蛋白的方法”，中國專利200410039303.0公開了“以大米為原料提取大米蛋白并制大米淀粉的工藝方法”。合適的大米蛋白粉也可以從蛋白質(zhì)含量≥80％(干基)的商業(yè)產(chǎn)品中選擇，如可從桂林紅星生物科技有限公司購買大米蛋白粉。
從小麥粉中提取小麥醇溶蛋白的技術(shù)是公知的，如在如下文獻(xiàn)中有述，該文獻(xiàn)引入本文作為參考“司學(xué)芝，李建偉，王金水，周長智，麥醇溶蛋白和麥谷蛋白提取條件的研究.鄭州工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，25(3)33-39”。
從大麥籽?；蜃蚜７壑刑崛〈篼湸既艿鞍椎募夹g(shù)是公知的，如在如下文獻(xiàn)中有述，這些文獻(xiàn)引入本文作為參考“顏啟傳，黃亞軍，徐媛，試用ISTA推薦的種子醇溶蛋白電泳方法鑒定大麥和小麥品種.作物學(xué)報(bào)，1992，18(1)61-68；董牛，王麗蓉，蘭蘭，張德頤，大麥醇溶蛋白中高賴氨酸組分的溶解特性研究.植物學(xué)部，1989，31689-695”。
從玉米蛋白粉(也稱玉米麩質(zhì)粉)中提取玉米醇溶蛋白的技術(shù)是公知的，如在如下文獻(xiàn)中有述，該文獻(xiàn)引入本文作為參考“張鐘，齊愛云玉米醇溶蛋白提取工藝及功能性質(zhì)研究，糧食與飼料工業(yè)，2004(9)21-23.”中國專利00101222.3公開了“用玉米谷朊制備醇溶玉米蛋白膜”的技術(shù)，其中描述了從玉米蛋白粉中提取玉米醇溶蛋白的方法。高純度的玉米醇溶蛋白可以從蛋白質(zhì)含量≥80％(干基)的商業(yè)產(chǎn)品中選擇，可以從日本和光純藥公司、美國Freeman Industries公司購買玉米醇溶蛋白。
從高粱籽?；蚋吡环壑刑崛「吡淮既艿鞍椎募夹g(shù)是公知的，如在如下文獻(xiàn)中有述，這些文獻(xiàn)引入本文作為參考“Emmambux MN.，Taylor JRN.，Sorghumkafirin interaction with various phenolic compounds.J.Sci.Food Agric.，2003，83402-407；Gao C.，Taylor J.，Wellner N.，Byaruhanga YB.，Parker ML.，Mills ENC.，Belton PS.，Effect of preparation conditions on protein secondary structure andbiofilm formation of Kafirin.J.Agric.Food Chem.，2005，53306-3 12；Huang CP.，Hejlsoe-Kohsel E.，Han XZ.，Protelytic activity in sorghum flour and its interferencein protein analysis.Cereal Chem.，2000，77343-344”。
本發(fā)明采用氨水溶解谷類蛋白質(zhì)，配制高濃度的蛋白質(zhì)溶液，然后將納米二氧化鈦粒子懸浮于蛋白質(zhì)溶液中。由于蛋白質(zhì)活性基團(tuán)與二氧化鈦間存在物理化學(xué)相互作用，二氧化鈦粒子在蛋白質(zhì)溶液中的不易團(tuán)聚。增塑劑甘油可直接加入溶液中，然后干燥除水。在干燥過程中，蛋白質(zhì)與二氧化鈦粒子共沉淀，形成穩(wěn)定的谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦復(fù)合物。將復(fù)合物在將干燥的膜在100～140℃模壓成型，可提高蛋白質(zhì)交聯(lián)度、提高復(fù)合材料的力學(xué)強(qiáng)度，并除去殘留氨氣。
以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例1稱取10g谷朊粉(上海旺味食品有限公司產(chǎn)品)加入90g濃度為10％的氨水中，配成蛋白質(zhì)濃度為10％的溶液，加入2g銳鈦礦型納米二氧化鈦(武漢天力納米光觸媒材料有限公司產(chǎn)品，平均粒徑30nm、比表面積40m2/g)與0.5g甘油，電磁攪拌30min使二氧化鈦粒子與甘油均勻分散，在50℃干燥3天除去水分，谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦復(fù)合物在100℃模壓30min成型，得到谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦復(fù)合材料。電子拉力機(jī)測試結(jié)果表明，谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為16±1.2MPa，斷裂伸長率為54±2％。
實(shí)施例2稱取20g大米蛋白粉(杭州三富生化制品有限公司產(chǎn)品)加入380g濃度為20％的氨水中，配成蛋白質(zhì)濃度為5％的溶液，加入1g金紅石型納米二氧化鈦(杭州萬景新材料有限公司產(chǎn)品，平均粒徑5nm、比表面積400m2/g)與6g三乙醇胺，電磁攪拌30min使二氧化鈦粒子與甘油均勻分散，在80℃干燥3天除去水分，谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦復(fù)合物在140℃模壓10min成型，得到谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦復(fù)合材料。電子拉力機(jī)測試結(jié)果表明，谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為6±0.8MPa，斷裂伸長率為114±8％。
實(shí)施例3～6分別以小麥醇溶蛋白、大麥醇溶蛋白、玉米醇溶蛋白、或高粱醇溶蛋白代替谷朊粉，其余條件同實(shí)施例1。
本發(fā)明提供了一種谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明所涉及的主要原料谷類蛋白質(zhì)屬于可再生農(nóng)業(yè)資源，來源廣泛；本發(fā)明所涉及的谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦復(fù)合材料的制備方法與工藝流程簡單，生產(chǎn)成本低廉，易于推廣實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，首先將谷類蛋白質(zhì)加入到重量百分比濃度為10～20％的氨水中，配成重量百分比濃度為5～10％的谷類蛋白質(zhì)溶液，然后加入納米二氧化鈦粒子，納米二氧化鈦重量為谷類蛋白質(zhì)重量的5～20％，再加入增塑劑，增塑劑重量為谷類蛋白質(zhì)重量的5～30％，攪拌使納米二氧化鈦粒子均勻分散，在50～80℃溫度下干燥，在100～140℃溫度下模壓成型，模壓時(shí)間為10～30min，得到谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的谷類蛋白質(zhì)為谷朊粉、大米蛋白粉、小麥醇溶蛋白、大麥醇溶蛋白、玉米醇溶蛋白或高粱醇溶蛋白。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的增塑劑為甘油或三乙醇胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦復(fù)合材料，其特征在于，所述的納米二氧化鈦粒子的粒徑為5～30nm、比表面積為40～400m2/g。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦復(fù)合材料及其制備方法。一種谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦復(fù)合材料包含谷類蛋白質(zhì)100重量份、納米二氧化鈦粒子5～20重量份、增塑劑5～30重量份。其制備方法是，在谷類蛋白質(zhì)的氨水溶液中添加納米二氧化鈦粒子與甘油，攪拌使納米二氧化鈦粒子均勻分散，濃縮干燥以除去水分后得到谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦復(fù)合物，經(jīng)100～140℃模壓成型，得到谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦復(fù)合材料。本發(fā)明所涉及的主要原料谷類蛋白質(zhì)屬于可再生農(nóng)業(yè)資源，來源廣泛。本發(fā)明所涉及的谷類蛋白質(zhì)/納米二氧化鈦復(fù)合材料的制備方法與工藝流程簡單，生產(chǎn)成本低廉，易于推廣實(shí)施，在可降解蛋白質(zhì)塑料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C08K3/22GK101092515SQ200710070128
公開日2007年12月26日 申請日期2007年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月20日
發(fā)明者宋義虎, 鄭強(qiáng) 申請人:浙江大學(xué)