[發明專利]一種具有高伸長率的大豆蛋白復合水凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201910540037.6
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110256696B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 王春鵬;南靜婭;張蓋同;王利軍;儲富祥
• 申請（專利權）人: 中國林業科學研究院林產化學工業研究所
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08J3/24;C08L89/00;C08L33/26;C08L29/04;C08L75/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐循文

一種具有高伸長率的大豆蛋白復合水凝膠及其制備方法，將大豆蛋白水溶液加熱至60?95℃得大豆蛋白分散液，然后調節大豆蛋白分散液的pH至2~10，加入鹽離子和聚合物，所述鹽離子和大豆蛋白的質量比為不高于1:3，大豆蛋白與聚合物的質量比為（1:19）~（19:1），在加熱或紫外光照作用下反應8?24小時，得大豆蛋白復合水凝膠。本發明采用大豆蛋白為原料，制備的水凝膠與傳統石油基水凝膠相比，具有可生物降解、環境友好、良好的生物相容性等特性；制備的水凝膠具有優異的拉伸性能，單軸伸長率最高可達3500%。在柔性可穿戴材料、組織工程、生物醫藥等領域具有潛在的應用前景。

技術領域

本發明屬于生物基水凝膠領域，具體涉及一種具有高伸長率的大豆蛋白復合水凝膠及其制備方法。

背景技術

水凝膠是一種通過物理或化學作用交聯形成的三維網狀結構，在水中不溶解但具有高溶脹性能的聚合物。由于其獨特的物理和化學性能，水凝膠材料廣泛應用于日用品、環境工程、食品工程、電子器件及生物醫學等領域。水凝膠種類繁多，按來源分為天然水凝膠與合成水凝膠。目前，大部分水凝膠主要由石油基原料制備而成，存在制備工藝復雜、難降解、生物相容性差、不可再生等缺陷。因此，利用可再生的農林生物質資源為原料制備環境有好的生物基水凝膠已成為當前的研究熱點之一。現階段，人們已采用纖維素、木質素、淀粉、殼聚糖等生物質資源制備了一系列生物基水凝膠，但存在制備工藝復雜、機械性能差、易斷裂等缺點，從而限制了其應用范圍。

大豆蛋白作為最豐富的農林生物質資源，具有可再生、儲量豐富、可生物降解、環境友好等特性。因分子鏈上含有氨基、羧基、羥基、巰基等功能性基團，能夠與許多物質發生化學反應，改性后的大豆蛋白具有溶解性、吸水和保水性、凝膠性、乳化性及發泡性等功能特性。因此，利用大豆蛋白的凝膠特性，研究開發一種制備工藝簡單、性能優異的大豆蛋白水凝膠，對于推動生物基水凝膠的發展、拓展其應用范圍具有重要意義。

本發明提出了一種三維網狀結構的大豆蛋白復合水凝膠的制法，它是以大豆蛋白分散液為前聚體，在加熱或紫外光照作用下，大豆蛋白膠體微粒在鹽離子的誘導下在水性聚酰胺、聚乙烯醇、水性聚氨酯等任一聚合物的分子鏈周圍發生共聚交聯，最終形成三維網狀的凝膠結構。制備的大豆蛋白復合水凝膠，具有優異的拉伸性能，在柔性可穿戴材料、組織工程、生物醫藥等領域具有潛在的應用前景。

發明內容

解決的技術問題：針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種具有高伸長率的大豆蛋白復合水凝膠及其制備方法，制備工藝簡單，為三維網絡交聯結構，具有優異的拉伸性能，單軸伸長率最高可達3500%，在柔性可穿戴材料、組織工程、生物醫藥等領域具有潛在的應用前景。

技術方案：一種具有高伸長率的大豆蛋白復合水凝膠的制備方法，步驟為：將大豆蛋白水溶液加熱至60-95℃得大豆蛋白分散液，然后調節大豆蛋白分散液的pH至2~10，加入鹽離子和聚合物，所述鹽離子和大豆蛋白的質量比不高于1:3，大豆蛋白與聚合物的質量比為（1:19）~（19:1），在加熱或紫外光照作用下反應8-24小時，得大豆蛋白復合水凝膠。

優選的，上述大豆蛋白水溶液的濃度為1wt.%~50wt.%。

上述調節大豆蛋白分散液pH的試劑是磷酸、鹽酸、草酸、檸檬酸、硼酸、或氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸氫鈉中的至少一種。

上述聚合物為水性聚酰胺、聚乙烯醇或水性聚氨酯。

優選的，上述水性聚酰胺為陰離子型聚丙烯酰胺、陽離子型聚丙烯酰胺、聚酰胺多胺環氧氯丙烷或兩性聚丙烯酰胺。

優選的，上述水性聚氨酯為陰離子型聚氨酯、陽離子型聚氨酯或非離子型聚氨酯。

上述鹽離子為氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、氯化鋇、氯化鍶、氯化鋁或硝酸鐵。

上述凝膠加熱的溫度為凝膠溫度為40~80℃。

上述制備方法制得的大豆蛋白復合水凝膠。