[发明专利]一种植物蛋白复合水凝胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新型复合材料技术领域，涉及一种高吸水率的复合蛋白高分子水凝胶的制备方法。

背景技术

水凝胶是一种由亲水高分子交联构成的具有三维网络结构的高分子材料，能在水中吸收大量的水却不在水中溶解，质地柔软且富有弹性。采取不同的制备技术，可得到块状、膜状以及纳米级的水凝胶。基于水凝胶的吸水性、保水性以及独特的吸附性，因此我们致力于研发一种高吸水率的水凝胶来扩大其应用的领域。

大豆分离蛋白是一种来源丰富可降解、具有良好生物相容性的植物蛋白，其乳化作用有助于维持高分子材料的可塑性和弹性。大豆分离蛋白结构中含有大量可反应的氨基、羧基、羟基以及巯基等氨基酸残基可以进行非共价键交联，或以戊二醛为交联剂，均能实现蛋白质分子间的交联。聚丙烯酸作为一种特异性的水溶高分子，其主链含有大量的羧基，因此在不同pH环境中发生可逆的离子化－去离子化过程影响水凝胶的亲水性和溶胀性，实现对环境pH的响应能力。过硫酸铵引发丙烯酸聚合，同时加入N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺交联聚丙烯酸，最终形成了大豆分离蛋白/聚丙烯酸复合水凝胶。所得产物透明，吸水率最高可达到170g/g，且保水效果良好。

本发明制备了一种基于植物蛋白高吸水率复合高分子水凝胶，简化了实验步骤的同时还通过不同的原料配比大大提高了水凝胶的吸水率以及保水率，使其在环境保水、污水处理、分离与吸附等领域具有更为突出的应用价值。

本发明一种基于植物蛋白高吸水率复合高分子水凝胶的制备方法简单，可操作性强。产品以植物蛋白和合成高分子为原料，形成的水凝胶具有良好的生物相容性以及吸水、保水效果，可作为组织工程材料、保水剂材料等。

发明内容

本发明的目的是提供一种以植物蛋白和合成高分子为原料制备高吸水率复合高分子水凝胶的制备方法。

(一) 植物蛋白高复合高分子水凝胶的制备

本发明以生物相容性较好且具有良好降解性的大豆分离蛋白为原料，以丙烯酸为单体通过乳液聚合的方式制备了植物蛋白高吸水率复合高分子水凝胶，具体制备方法如下。

A. 大豆分离蛋白水相溶液的配制。将大豆分离蛋白溶解于8mol/L尿素溶液中，室温搅拌至完全溶解。其中。1g大豆分离蛋白（SPI）溶解于80mL尿素溶液中，配制成25%的SPI尿素溶液。

B. 乳化。将A步骤得到的大豆分离蛋白溶液中加入丙烯酸、引发剂以及交联剂，搅拌。其中，大豆分离蛋白与丙烯酸（AA）的质量配比为1:4~1:12；引发剂是过硫酸铵（APS），用量为0.05g；交联剂是N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)和25%戊二醛（GA）， N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺用量为0.01~0.05g，25%戊二醛用量为0~0.1mL；N＇-亚甲基双丙烯酰胺和引发剂过硫酸铵溶于1mL蒸馏水，并用注射器注入反应器。

C. 凝胶化。将B步骤所得溶液加热至60℃，静置1 h，使体系凝胶化而失去流动性。

D. 纯化与脱水。C步骤制得的块状水凝胶浸泡于蒸馏水中，去除未反应的单体以及其他小分子。然后浸泡于无水乙醇中脱水，即可得到纯净透明的水凝胶。其中，块状水凝胶浸泡于50mL蒸馏水中，去除未反应的单体以及其他小分子，每个24小时更换蒸馏水1次，如此操作7~8次；浸泡于30mL无水乙醇中脱水，每个4小时更换无水乙醇1次，如此操作10~12次。

E．干燥。D步骤制纯净透明的水凝胶真空干燥, 形成坚硬的块状物。真空干燥温度20~50℃。

(二) 植物蛋白高吸水率复合高分子水凝胶的形貌表征

通过扫描电镜的手段来对制备出的植物蛋白高吸水率复合高分子水凝胶的结构形貌进行分析。图1是植物蛋白高吸水率复合高分子水凝胶的扫描电镜图。结果显示，水凝胶的整体结构性较强，具有大部分的网络孔状结构，而且表面粗糙、比表面积大，孔直径在100nm~300nm之间。这些特点都说明水分子易于进入该水凝胶的内部，因此其吸水率较大，在环境保水、污水处理、分离与吸附等领域具有潜在的应用价值。

附图说明

图1.大豆分离蛋白/聚丙烯酸复合高分子水凝胶扫描电镜图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明一种基于植物蛋白高吸水率复合高分子水凝胶的制备方法进行进一步的说明，但不以任何方式限制本发明。

【实施例1】