[發明專利]一種利用多伯氨基化合物提高谷朊蛋白酶促交聯改性制備蛋白膜的方法

有效

• 申請號: 201510325734.1
• 申請日: 2015-06-12
• 公開（公告）號: CN105001651B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 崔莉;孫紅玉;王平;范雪榮;王強;劉剛
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: C08L89/00
• 分類號: C08L89/00;C08K5/053;C08J5/18;C08J3/24;B65D65/38
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技術領域

本發明涉及一種利用多伯氨基化合物提高谷朊蛋白酶促交聯改性制備蛋白膜的方法，屬于生物材料領域。

背景技術

谷朊粉是生產小麥淀粉時的副產品,來源廣泛，其蛋白質含量約80％。谷朊蛋白吸水后可形成立體網絡結構,具有優良的延伸性、黏彈性、吸水性等,是制備蛋白膜的理想原料，并且所得膜具有良好的生物相容性、生物可降解性和病原體傳播低風險性，在醫藥，包裝材料，食品領域具有廣闊的應用前景。然而一般條件下制備得到的谷朊蛋白膜機械性能較差、在水中的溶失率較高而影響其應用效果。對蛋白進行交聯改性是改善蛋白膜物理化學性能，擴大其應用領域的最常見的方法之一。傳統的改性方法是利用化學交聯劑，如甲醛、戊二醛等與蛋白發生交聯反應，從而提高膜的機械性能及水溶穩定性。然而，化學試劑造成的毒副作用、環境污染、反應條件苛刻等很大程度限制了化學交聯劑的使用。谷氨酰胺轉胺酶(簡稱TGase)是一種可以催化蛋白質分子內或分子間、蛋白質與氨基酸之間形成ε一(γ-谷氨酰基)賴氨酸共價鍵的酶。谷朊蛋白富含谷氨酰胺殘基的氨基酸組成特點為TGase酶促改性提供了條件。TGase可直接作用于面粉中的谷朊蛋白以改善面粉制品的品質，可催化水解谷朊蛋白交聯提高其作為食品添加劑所需要的乳化、起泡等性能；可在一定程度上提高谷朊蛋白膜的抗張強度，降低其透水性及延伸性。

然而谷朊蛋白組成中雖然谷氨酰胺殘基含量豐富，但是賴氨酸嚴重缺失，導致可以與谷氨酰胺發生反應的游離氨基數量少，基于TGase的酶促反應改善谷朊蛋白材料物理機械性能的程度非常有限。因此，提高谷朊蛋白TGase酶促交聯改性的反應能力對實現再生蛋白材料的生物法功能化改性，具有深遠的潛在應用價值和現實意義。多伯胺基化合物含有較多的游離氨基，可通過TGase的酶促反應與谷朊蛋白分子中的谷氨酰胺殘基發生交聯反應，以碳鏈將游離氨基引入蛋白分子，從而增加谷朊蛋白的反應活性，通過架橋作用很大程度提高谷朊蛋白分子之間的酶促反應，提高谷朊蛋白材料的物理機械性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種利用多伯氨基化合物提高谷朊蛋白酶促交聯改性制備蛋白膜的方法，以谷朊粉為原料，利用谷氨酰胺轉氨酶催化谷朊蛋白與多伯胺化合物發生接枝反應，通過多伯胺化合物的架橋交聯作用提高谷朊蛋白的反應活性，以獲得具有較高物理機械性能的改性谷朊蛋白膜。

本發明的技術方案：

將谷朊蛋白分散于磷酸緩沖液中(pH＝7.0)，濃度為3-10％，加入0.5-1.5％(w/v)的無水亞硫酸鈉溶解后，再加入一定量的多伯胺化合物，待谷朊蛋白均勻分散于緩沖液后，加入谷氨酰胺轉氨酶(TGase)5-30u/g蛋白，于37℃恒溫攪拌下反應2-5小時，冷凍干燥后，備用。對照樣加失活酶，其他條件相同。改性后的谷朊蛋白溶于甲酸，加入一定量的甘油，40℃條件下攪拌3h，待充分溶解后，置于超聲振蕩器中超聲5min，去除內部氣泡。將溶液倒入光滑的聚四氟乙烯板上，室溫晾干，然后將干燥的薄膜從板上小心剝離，制得改性谷朊蛋白膜。

對所得改性蛋白膜的物理機械性能進行測試，抗拉強度為4.82MPa，斷裂伸長率為112％，與單純TGase改性的膜材料相比，抗拉強度提高了12.61％；與未經TGase作用的蛋白膜相比抗拉強度提高了18.05％。表明多伯胺化合物可以提高谷氨酰胺轉氨酶(TGase)催化谷朊蛋白發生交聯反應的活性，更大程度得提高蛋白膜的機械性能。

本發明利用多伯胺化合物提高谷氨酰胺轉氨酶催化谷朊蛋白交聯反應活性制備蛋白膜的方法，改善單純利用酶促反應導致的谷朊蛋白交聯改性程度低的缺點，制備具有較高的物理機械性能的蛋白膜材料。該法條件溫和、操作高效、環保且容易控制，具有很強的實用性，所得改性蛋白膜具有廣泛應用于食品包裝及醫藥領域的潛能。

本發明的有益效果

本發明述及的一種利用多伯氨基化合物提高谷朊蛋白酶促交聯改性制備蛋白膜的方法，區別于既有單純利用谷氨酰胺轉氨酶催化谷朊蛋白交聯制備蛋白膜的方法，而是采用了添加多伯胺化合物，通過酶促反應使蛋白分子中的反應基團數目增加并克服蛋白分子間的空間位阻效應，通過多伯胺化合物碳鏈的架橋作用提高蛋白之間的交聯程度。與單獨利用酶促改性的方法相比，膜的物理機械性能得到了進一步提高，擴大了谷朊蛋白膜的應用領域。

附圖說明