CN101168603A

CN101168603A - 一种大豆分离蛋白/纤维素混合溶液及其制备方法和用途

Info

Publication number: CN101168603A
Application number: CNA2007101685218A
Authority: CN
Inventors: 张俐娜; 祁海松; 杨全岭
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2008-04-30

Abstract

一种大豆分离蛋白/纤维素混合溶液，将大豆分离蛋白分散于NaOH和尿素的组合水溶液中，在室温下搅拌均匀得到的0.5～5wt％大豆分离蛋白溶液，然后将制得的大豆分离蛋白溶液预冷到－12～－13℃，加入纤维素，搅拌均匀即得到透明的大豆分离蛋白/纤维素混合溶液；大豆分离蛋白与纤维素的重量比为：0.5∶9.5～5∶5，大豆分离蛋白和纤维素占混合溶液的4～8wt％。或者用预冷到－12～－13℃的含有NaOH、尿素和大豆分离蛋白的混合水溶液直接溶解纤维素得到大豆分离蛋白/纤维素混合溶液。所得混合溶液经流延成膜等方法，可制得大豆分离蛋白/纤维素膜、大豆分离蛋白/纤维素纤维以及其它大豆分离蛋白/纤维素复合材料。

Description

一种大豆分离蛋白/纤维素混合溶液及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及一种大豆分离蛋白/纤维素混合溶液及其制备方法和用途。

背景技术

植物纤维素是地球上最丰富的可再生资源，大豆分离蛋白和纤维素一样，同属于环境友好材料，而且大豆分离蛋白是来源广泛，价格便宜。充分利用纤维素和蛋白质不仅可以保护环境，而且可以节省有限的石油资源。近来，我国已有用大豆分离蛋白直接纺丝的技术和工艺，蛋白质纤维发展比较迅速，诸多优点如柔软、吸湿、透气、不产生静电等使其备受青睐，但同时也由于其耐磨性、染色性等物理性能不好而使其生产应用受到局限。而大豆分离蛋白/纤维素复合材料则可以结合两者的优点，使材料表现出更优异的性能。有人报道用大豆分离蛋白与纤维素粘胶液共混纺丝，并申请了专利。但是粘胶法产生的CS₂、重金属等，严重污染了环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种大豆分离蛋白/纤维素混合溶液及其制备方法和用途，该混合溶液中蛋白质和纤维素分散均匀，凝固再生等工艺过程简单，无需脱硫，整个工艺过程无污染，蛋白质流失量少，易于工业化。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种大豆分离蛋白/纤维素混合溶液，由大豆分离蛋白、纤维素和NaOH/尿素的组合水溶液组成；NaOH/尿素的组合水溶液由6～8wt％NaOH、10～14wt％尿素和余量的水构成；其中，大豆分离蛋白与纤维素的重量比为：0.5∶9.5～5∶5，大豆分离蛋白和纤维素占混合溶液的4～8wt％，其余为NaOH/尿素的组合水溶液。

上述大豆分离蛋白/纤维素混合溶液的制备方法，将大豆分离蛋白分散于含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的组合水溶液中，在室温下搅拌均匀得到0.5～5wt％大豆分离蛋白溶液，然后将制得的大豆分离蛋白溶液预冷到-12～-13℃，加入纤维素，搅拌均匀即可得到透明的大豆分离蛋白/纤维素混合溶液；其中按重量比，大豆分离蛋白与纤维素的比例为：0.5∶9.5～5∶5，大豆分离蛋白和纤维素占混合溶液的4～8wt％，其余为NaOH/尿素的组合水溶液。

上述大豆分离蛋白/纤维素混合溶液的制备方法，将大豆分离蛋白分散于含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的组合水溶液中，在室温下搅拌均匀得到10～40wt％大豆分离蛋白溶液；将含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的组合水溶液预冷到-12～-13℃，加入纤维素，搅拌均匀得到纤维素溶液；将分别制得的大豆分离蛋白溶液和纤维素溶液混合均匀，即可得到透明的大豆分离蛋白/纤维素混合溶液。其中按重量比，大豆分离蛋白与纤维素的比例为：0.5∶9.5～5∶5，大豆分离蛋白和纤维素占混合溶液的4～8wt％，其余为NaOH/尿素的组合水溶液。

一种利用上述大豆分离蛋白/纤维素混合溶液制备大豆分离蛋白/纤维素复合膜的方法，将大豆分离蛋白/纤维素混合溶液流延，经含有硫酸或者硫酸/硫酸钠的凝固浴凝固成形，干燥后即可得到大豆分离蛋白/纤维素复合膜，其中纤维素与大豆分离蛋白的干重比为9.5∶0.5～5∶5。

一种利用上述大豆分离蛋白/纤维素混合溶液制备大豆分离蛋白/纤维素复合纤维的方法，采用湿法纺丝，将大豆分离蛋白/纤维素混合溶液喷丝，经含有硫酸或者硫酸/硫酸钠的凝固浴凝固成形，干燥后即可得到大豆分离蛋白/纤维素复合纤维，其中纤维素与大豆分离蛋白的干重为9.5∶0.5～5∶5。

与已有技术相比较，本发明的创新如下：

本发明以最便宜的植物蛋白大豆分离蛋白和来源最丰富的天然高分子纤维素为原料，其中，大豆分离蛋白和纤维素的溶解、共混和再生都是物理过程，未发生化学反应。其中，共混工艺既可以采用大豆分离蛋白和纤维素分别溶解之后溶液共混，也可以采用含蛋白质的溶液直接溶解纤维素而共混。整个工艺对设备要求不高，无需脱硫，大豆分离蛋白流失量少(流失量在2～20％左右)，有利于工业化生产，废液容易回收循环使用。本发明以氢氧化钠、尿素、水为原料，价格便宜，操作简单方便，对环境无污染。

具体实施方式

以下结合具体的实例对本发明的技术方案作进一步说明：

实施例1

将0.5克大豆分离蛋白分散于190克含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的混合水溶液中，在室温下搅拌均匀直至大豆分离蛋白溶解，预冷至-12℃，立即取棉短绒浆(粘均分子量M_η＝8×10⁴)9.5克投入其中，在0℃下充分搅拌均匀(约3分钟)，即可制得大豆分离蛋白/纤维素混合溶液。其中纤维素与蛋白质的干重比为9.5∶0.5，纤维素和蛋白质合占溶液的5％。

实施例2

将4克大豆分离蛋白分散于192克含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的混合水溶液中，在室温下搅拌均匀直至大豆分离蛋白溶解，预冷至-12℃，立即取棉短绒浆(粘均分子量M_η＝10×10⁴)4克投入其中，在0℃下充分搅拌均匀(约3分钟)，即可制得大豆分离蛋白/纤维素混合溶液。其中纤维素与蛋白质的干重比为5∶5，纤维素和蛋白质合占溶液的4％。

实施例3

将6克大豆分离蛋白分散于184克含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的混合水溶液中，在室温下搅拌均匀直至大豆分离蛋白溶解，预冷至-12℃，立即取棉短绒浆(粘均分子量M_η＝6×10⁴)10克投入其中，在0℃下充分搅拌均匀(约3分钟)，即可制得大豆分离蛋白/纤维素混合溶液。其中纤维素与蛋白质的干重比为3∶5，纤维素和蛋白质合占溶液的8％。

实施例4

将0.5克大豆分离蛋白分散于10克含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的混合水溶液中，在室温下搅拌均匀制得大豆分离蛋白溶液。180克7wt％NaOH/12wt％尿素水溶液，预冷至-12℃，立即取棉短绒浆(粘均分子量M_η＝8×10⁴)9.5克投入其中，在0℃下充分搅拌均匀(约3分钟)，制得透明的纤维素溶液。将上述大豆分离蛋白溶液和纤维素溶液混合，搅拌30min，即可制得大豆分离蛋白/纤维素混合溶液。其中纤维素与蛋白质的干重比为9.5∶0.5，纤维素和蛋白质合占溶液的5％。

实施例5

将6克大豆分离蛋白分散于30克含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的混合水溶液中，在室温下搅拌均匀制得大豆分离蛋白溶液。154克7wt％NaOH/12wt％尿素水溶液，预冷至-12℃，立即取棉短绒浆(粘均分子量M_η＝6×10⁴)10克投入其中，在0℃下充分搅拌均匀(约3分钟)，制得透明的纤维素溶液。将上述大豆分离蛋白溶液和纤维素溶液混合，搅拌30min，即可制得大豆分离蛋白/纤维素混合溶液。其中纤维素与蛋白质的干重比为3∶5，纤维素和蛋白质合占溶液的8％。

实施例6

将4克大豆分离蛋白分散于30克含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的混合水溶液中，在室温下搅拌均匀制得大豆分离蛋白溶液。162克7wt％NaOH/12wt％尿素水溶液，预冷至-12℃，立即取棉短绒浆(粘均分子量M_η＝8×10⁴)4克投入其中，在0℃下充分搅拌均匀(约3分钟)，制得透明的纤维素溶液。将上述大豆分离蛋白溶液和纤维素溶液混合，搅拌30min，即可制得大豆分离蛋白/纤维素混合溶液。其中纤维素与蛋白质的干重比为5∶5，纤维素和蛋白质合占溶液的4％。

实施例7

将1克大豆分离蛋白分散于200克含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的混合水溶液中，在室温下搅拌均匀直至大豆分离蛋白溶解，预冷至-12℃，立即取棉短绒浆(粘均分子量M_η＝10×10⁴)9克投入其中，在0℃下充分搅拌均匀(约3分钟)，即可制得大豆分离蛋白/纤维素混合溶液。将制得的大豆分离蛋白/纤维素溶液过滤脱泡后在玻璃板上流延成膜，然后放入5wt％硫酸水溶液中，浸泡5分钟后取出，用水冲洗干净，晾干，即可得到大豆分离蛋白/纤维素复合膜，其中纤维素与蛋白质的干重比为9∶1。由电子拉力实验机测得其抗张强度σ_b、断裂伸长率ε_b及弹性模量分别为100MPa、11％及4800MPa，透光率为90％(800nm)，最终测得大豆分离蛋白流失量小于5％。或者将大豆分离蛋白/纤维素溶液进行湿法纺丝，即可得到大豆分离蛋白/纤维素复合纤维。

实施例8

将3克大豆分离蛋白分散于27克含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的混合水溶液中，在室温下搅拌均匀即可制得10％大豆分离蛋白溶液。193克7wt％NaOH/12wt％尿素水溶液，预冷至-12℃，立即取棉短绒浆(粘均分子量M_η＝10×10⁴)7克投入其中，在0℃下充分搅拌均匀(约3分钟)，制得透明的纤维素溶液。将上述30克大豆分离蛋白溶液和200克纤维素溶液混合，搅拌30min，过滤脱泡，流延成膜，用水冲洗干净，晾干，即可得到大豆分离蛋白/纤维素复合膜，其中纤维素与蛋白质的干重比为7∶3。由电子拉力实验机测得其抗张强度σ_b、断裂伸长率ε_b及弹性模量分别为87 MPa、7.5％及5300MPa，透光率为82％(800nm)，最终测得大豆分离蛋白流失量小于20％。或者将大豆分离蛋白/纤维素溶液进行湿法纺丝，即可制得大豆分离蛋白/纤维素复合纤维。

实施例9

将4克大豆分离蛋白分散于200克含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的混合水溶液中，在室温下搅拌均匀直至大豆分离蛋白溶解，预冷至-12℃，立即取棉短绒浆(粘均分子量M_η＝10×10⁴)6克投入其中，在0℃下充分搅拌均匀(约3分钟)，即可制得大豆分离蛋白/纤维素混合溶液。将制得的大豆分离蛋白/纤维素溶液过滤脱泡后在玻璃板上流延成膜，然后放入5wt％硫酸水溶液中，浸泡5分钟后取出，用水冲洗干净，晾干，即可得到大豆分离蛋白/纤维素复合膜，其中纤维素与蛋白质的干重比为6∶4。由电子拉力实验机测得其抗张强度σ_b、断裂伸长率ε_b及弹性模量分别为83MPa、7％及5100MPa，透光率为79％(800nm)，最终测得大豆分离蛋白流失量小于25％。或者将大豆分离蛋白/纤维素溶液进行湿法纺丝，即可得到大豆分离蛋白/纤维素复合纤维。

Claims

1.一种大豆分离蛋白/纤维素混合溶液，由大豆分离蛋白、纤维素和NaOH/尿素的组合水溶液组成；NaOH/尿素的组合水溶液由6～8wt％NaOH、10～14wt％尿素和余量的水构成；其中，大豆分离蛋白与纤维素的重量比为：0.5∶9.5～5∶5，大豆分离蛋白和纤维素占混合溶液的4～8wt％，其余为NaOH/尿素的组合水溶液。

2.权利要求1所述大豆分离蛋白/纤维素混合溶液的制备方法，将大豆分离蛋白分散于含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的组合水溶液中，在室温下搅拌均匀得到0.5～5wt％大豆分离蛋白溶液，然后将制得的大豆分离蛋白溶液预冷到-12～-13℃，加入纤维素，搅拌均匀即得到透明的大豆分离蛋白/纤维素混合溶液；其中按重量比，大豆分离蛋白与纤维素的比例为：0.5∶9.5～5∶5，大豆分离蛋白和纤维素占混合溶液的4～8wt％，其余为NaOH/尿素的组合水溶液。

3.权利要求1所述大豆分离蛋白/纤维素混合溶液的制备方法，将大豆分离蛋白分散于含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的组合水溶液中，在室温下搅拌均匀得到10～40wt％大豆分离蛋白溶液；将含6～8wt％NaOH和10～14wt％尿素的组合水溶液预冷到-12～-13℃，加入纤维素，搅拌均匀得到纤维素溶液；将分别制得的大豆分离蛋白溶液和纤维素溶液混合均匀，即得到透明的大豆分离蛋白/纤维素混合溶液；其中按重量比，大豆分离蛋白与纤维素的比例为：0.5∶9.5～5∶5，大豆分离蛋白和纤维素占混合溶液的4～8wt％，其余为NaOH/尿素的组合水溶液。

4.利用权利要求1所述的大豆分离蛋白/纤维素混合溶液制备大豆分离蛋白/纤维素复合膜的方法，将大豆分离蛋白/纤维素混合溶液流延，经含有硫酸或者硫酸/硫酸钠的凝固浴凝固成形，干燥后即可得到大豆分离蛋白/纤维素复合膜，其中纤维素与大豆分离蛋白的干重比为9.5∶0.5～5∶5。

5.利用权利要求1所述的大豆分离蛋白/纤维素混合溶液制备大豆分离蛋白/纤维素复合纤维的方法，采用湿法纺丝，将大豆分离蛋白/纤维素混合溶液喷丝，经含有硫酸或者硫酸/硫酸钠的凝固浴凝固成形，干燥后即可得到大豆分离蛋白/纤维素复合纤维，其中纤维素与蛋白质的干重比为9.5∶0.5～5∶5。