[发明专利]桑枝皮纤维丝素蛋白多层复合膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种桑枝皮纤维丝素蛋白多层复合膜的制备方法，包括如下制备步骤：包括如下步骤：(1)桑枝皮纤维初步分离；(2)桑枝皮纤维含量纯度鉴定；(3)桑枝皮纤维的改性；(4)桑枝皮纤维的接枝；(5)单层膜的制备；(6)多层膜的制备。本发明制备的桑枝皮纤维丝素蛋白多层复合膜不仅解决了当前复合膜单纯物理混合的问题，而且具有吸水保湿性能好，热稳定性高，结晶度降低，力学性能提高等特点。

技术领域

本发明属于生物化工领域，涉及一种桑枝皮纤维丝素蛋白多层复合膜及其制备方法。

背景技术

纤维素丝素蛋白共混膜一方面解决了纯纤维素成膜性能较差的问题，另一方面也解决了纯丝素蛋白膜在低湿干燥环境中应用时强度不够，丝素膜很硬且脆，可拉伸性非常小的问题。两者的物理共混通过复合材料性能互补的原理，改善单一成分膜所存在的一些问题，从而广泛应用于食品、医疗、化工、化妆产品等领域，现已成为研究热点。

桑树枝条作为可再生生物质资源，是蚕桑生产中的主要副产物，一般多用做燃料，因未进行有效处理，就地焚烧，大大降低了其潜在的价值。纤维素是世界上最丰富的天然有机物，不仅可再生还具有良好的自然降解及抗霉变性。天然纤维素是由D-吡喃式葡萄糖基通过1，4-β糖苷键连接起来的线性高分子化合物，结构中无分支。纤维素结晶区内分子整齐规则地排列和分子羟基或在分子内部或与分子外部的氢离子相结合形成氢键，使得酶分子及水分子难以侵入纤维素内部。桑树枝条中纤维素外部还有木质素包裹和缠绕，因此纤维素的性质十分稳定。同时，纤维素稳定的结构和化学性质对于利用纤维素提出了巨大的挑战。

丝素蛋白是从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，含量约占蚕丝的70％～80％，含有18种氨基酸，其中甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)和丝氨酸(Ser)约占总组成的80％以上。丝素蛋白在结构上由无规则线团、α-螺旋、β-折叠等3种二级结构组成。未结晶时，丝素蛋白是无规则构象；结晶时，则为水溶性的silkⅠ和非水溶性的silkⅡ结构。相比于其他天然高分子，丝素蛋白具有良好的理化性质，如良好的柔韧性、无毒性、缓释性、吸湿透湿性、可生物降解、生物相容性等，而且经过不同处理可以得到不同的形态，如纤维、溶液、粉、膜以及凝胶等，广泛应用于纺织、化妆品、生物医学材料、生物传感、食品工业等领域。

近年来，离子液体作为能够溶解天然高分子化合物的一种新型绿色有机溶剂，对纤维素、丝素蛋白、壳聚糖、胶原蛋白等具有良好的溶解特性，除此之外离子液体还具有蒸气压低、热稳定性和化学稳定性强、电导率高等优良特性。因此，离子液体溶解高聚物成为当前研究中的热点。

发明内容

本发明要解决的问题是：为改善丝素蛋白膜吸水性与机械性能，本发明提供一种通过化学反应使纤维素羧基化并与丝素蛋白通过化学反应进行接枝改性制备多层膜的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种桑枝皮纤维丝素蛋白多层复合膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)桑枝皮纤维初步分离：用不同质量分数的NaOH溶液处理桑枝皮粉，使纤维素和半纤维素与木质素初步分离；

(2)桑枝皮纤维含量纯度鉴定：取所述步骤(1)得到的桑枝皮纤维与硝酸乙醇按一定比例进行反应处理，洗涤干燥后计算所述步骤(1)得到的纤维素纯度并进一步分离；

(3)桑枝皮纤维的改性：取所述步骤(2)得到的桑枝皮纤维与无水吡啶按一定比例混于三口烧瓶，置于超声波清洗槽进行超声预处理，然后在集热式恒温加热磁力搅拌器中加热处理，待桑枝皮纤维完全溶解后，加入一定比例的顺丁烯二酸酐反应；

(4)桑枝皮纤维的接枝：取所述步骤(3)得到的羧基化纤维素与离子液体按一定比例混于碘量瓶中，在集热式恒温加热磁力搅拌器中加热处理，待羧基化纤维素完全溶解后，加入一定比例的丝素蛋白进行反应；

(5)单层膜的制备：取所述步骤(2)、(3)或(4)中的到的材料，用载玻片在聚四氟乙烯板上铺膜，以凝固浴进行成膜，待膜成型后，自然通风晾干；