一種利用漆酶制備全再生醇溶蛋白纖維的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用漆酶制備全再生醇溶蛋白纖維的方法，屬于紡織原料領(lǐng)域。通過漆酶催化醇溶蛋白發(fā)生蛋白分子間的交聯(lián)作用生成大分子聚合物，提高了再生醇溶蛋白纖維的物理機(jī)械性能。本發(fā)明使得利用生物技術(shù)制備高品全蛋白再生纖維代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學(xué)交聯(lián)改性制備蛋白纖維成為可能，為再生蛋白纖維在紡織工業(yè)及生物醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用提供了深遠(yuǎn)的潛在應(yīng)用價值。
【專利說明】一種利用漆酶制備全再生醇溶蛋白纖維的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用漆酶制備全再生醇溶蛋白纖維的方法，屬于紡織原料領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著人們生活水平不斷提高，人們對服用纖維性能要求越來越嚴(yán)格，對服裝已經(jīng)超出了保暖、蔽體的要求，同時還要滿足環(huán)保、保健等要求。天然纖維吸濕性好，制成的織物具有優(yōu)異的服用性能，但受到種植和地域條件的限制，產(chǎn)量已經(jīng)不能滿足需要。尋求新型的天然纖維原料和制備技術(shù)，已成為迫待解決的問題。早在19世紀(jì)末，人們就已成功利用農(nóng)林副產(chǎn)品為原料生產(chǎn)了再生纖維素纖維，20世紀(jì)三十年代開始嘗試從農(nóng)副產(chǎn)品如大豆、玉米、牛奶及花生中提取蛋白制備再生蛋白纖維，由于復(fù)雜昂貴的生產(chǎn)過程、使用的化學(xué)試劑造成的毒副作用和環(huán)境污染以及得到的纖維質(zhì)量低下，蛋白含量較低，最終不得不放棄此類再生纖維的生產(chǎn)。隨著對生物燃料及其他生物能源的需求不斷增加，導(dǎo)致了玉米蛋白、大豆蛋白及谷朊蛋白等谷物副產(chǎn)品的大量產(chǎn)生且價格低廉，因此科學(xué)家們再一次把研究興趣集中在利用這些農(nóng)副產(chǎn)品生產(chǎn)新型的再生蛋白纖維。
[0003]醇溶蛋白是一類重要的植物蛋白，易溶于乙醇等有機(jī)溶劑，蛋白分子為單肽鏈，無分子間二硫鍵，無亞基結(jié)構(gòu)，單肽鏈依靠分子內(nèi)二硫鍵和分子間的氫鍵、范德華力、靜電力及疏水鍵連結(jié)，形成較緊密的三維結(jié)構(gòu)，呈球形，其氨基酸組成多為非極性，醇溶蛋白具有粘性主要為面團(tuán)提供延展性?；诖既艿鞍椎倪@些性質(zhì)，從分子結(jié)構(gòu)性能考慮，醇溶蛋白相對他種類的蛋白更加適用于纖維的制備。
[0004]由于得到的再生蛋白纖維的物理化學(xué)性質(zhì)與天然的蛋白纖維及合成纖維相比仍有差距，限制了該纖維的應(yīng)用范圍。對纖維進(jìn)行交聯(lián)改性是改善再生纖維物理化學(xué)性能擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域的最常用方法之一。然而，化學(xué)試劑造成的毒副作用、環(huán)境污染、反應(yīng)條件苛刻以及因化學(xué)反應(yīng)引起纖維泛黃而導(dǎo)致纖維質(zhì)量低下等問題很大程度限制了化學(xué)交聯(lián)法的使用。因此，利用生物技術(shù)對各種材料進(jìn)行功能化改性日益引起了人們的研究興趣，成為當(dāng)今材料研究領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種利用漆酶制備全再生醇溶蛋白纖維的方法，以醇溶蛋白為原料制備紡絲液，濕法紡絲得到纖維，再利用漆酶對所得纖維進(jìn)行處理，即得到具有較高的物理機(jī)械性能的全再生醇溶蛋白纖維。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:將醇溶蛋白分散于含有0.5-1.5% (w/v)的無水亞硫酸鈉、7-9mol/L尿素的水溶液中，配置成25-30% (w/v )的蛋白紡絲液。將紡絲液置于室溫(21 °C )放置20-30h，期間定期攪拌形成具有一定粘度紡絲液進(jìn)行濕法紡絲，將所得成纖纖維置于凝固浴中IOmin,凝固浴為含10% (w/v)無水硫酸鈉和10%乙酸(v/v)的水溶液。將所得纖維以清水洗數(shù)次，室溫晾干，置于酶濃度為0.1-lU/mg纖維的漆酶溶液中處理l_8h后，將纖維于120°C烘箱焙烘2h，再將纖維在水中浸泡做物理拉伸，牽引至原纖維長度的2-3倍。[0007]對所得纖維的物理機(jī)械性能進(jìn)行測試，斷裂強(qiáng)度為0.482cN/dtex,斷裂伸長率為32.70%，與未經(jīng)酶促反應(yīng)的纖維相比，分別提高了 13%和81%。
[0008]本發(fā)明利用漆酶制備全再生醇溶蛋白纖維的方法，利用生物催化劑漆酶代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學(xué)催化交聯(lián)法，制備具有較高的物理機(jī)械性能的再生全醇溶蛋白纖維的方法。該法操作高效、條件溫和、環(huán)保且容易控制，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，所得纖維具有廣泛應(yīng)用于紡織工業(yè)和生物醫(yī)藥領(lǐng)域的潛能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1醇溶蛋白纖維的SDS-PAGE，I為經(jīng)失活的漆酶作用的纖維，2為經(jīng)漆酶作用的纖維，3為未經(jīng)酶處理的纖維。
[0010]圖2醇溶蛋白纖維的機(jī)械性能，I為醇溶蛋白纖維，2為經(jīng)漆酶作用后的醇溶蛋白纖維。
【具體實(shí)施方式】
[0011]利用SDS-PAGE凝膠電泳可以表征再生蛋白纖維中的蛋白的酶促氧化交聯(lián)反應(yīng)，證明漆酶對醇溶蛋白的催化作用；以纖維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率為指標(biāo)，可以考察纖維的機(jī)械性能。
[0012]實(shí)施例1漆酶催化醇溶蛋白纖維改性
[0013]將小麥谷朊粉按固液質(zhì)量比為1:40的比例加入到含70% (v/v)的乙醇水溶液中，室溫下磁力攪拌12h使其分布均勻，然后在4000r/min的轉(zhuǎn)速下離心15min,取其上清液濃縮后冷凍干燥，最后粉碎得到醇溶蛋白。將醇溶蛋白溶于含l%(w/v)無水亞硫酸鈉、8mol/L尿素的水溶液中，配置30% (w/v)的醇溶蛋白溶液，形成紡絲液。將配置好的紡絲液于21 °C放置24h，定期攪拌，濕法紡絲，成纖纖維置于凝固浴中l(wèi)Omin，凝固浴為含10% (w/v)無水硫酸鈉和10% (v/v)乙酸的水溶液,用清水洗3次,室溫晾干。取50mg所得纖維在IOOmL漆酶(本發(fā)明使用的漆酶是真菌漆酶，在本發(fā)明中任何來源的漆酶都能實(shí)現(xiàn)相同的效果，不同來源的漆酶對醇溶蛋白都有催化氧化作用)濃度為0.4U/mg纖維pH5的酶液中，于50°C處理2h后，用清水洗3次，于120°C烘箱中焙烘2h后在水中浸泡進(jìn)行牽伸至原纖維長度的2?3倍，晾干后得到成品纖維。將制備的纖維進(jìn)行SDS-凝膠電泳測試，結(jié)果如圖1所示，表明纖維中蛋白經(jīng)漆酶催化氧化發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng)生成大分子聚合物。
[0014]實(shí)施例2改性后的醇溶蛋白纖維
[0015]將醇溶蛋白溶于含1% (w/v)無水亞硫酸鈉、8mol/L尿素的水溶液中，配置含30%(w/v)的醇溶蛋白，形成紡絲液。將配置好的紡絲液于21°C放置24h，定期攪拌，濕法紡絲，成纖纖維置于凝固浴中IOmin,凝固浴為含10% (w/v)無水硫酸鈉和10%乙酸(v/v)的水溶液，用清水洗3次，室溫晾干。取50mg的纖維在IOOmL漆酶濃度為0.2U/mL的pH5的酶液中，于50°C處理2h后，用清水洗3次，于120°C烘箱中焙烘2h，然后在水中浸泡進(jìn)行牽伸至原纖維長度的2?3倍，晾干后得到纖維。對纖維的物理機(jī)械性能進(jìn)行測試，斷裂強(qiáng)度為
0.482cN/dtex,斷裂伸長率為32.70%,與未經(jīng)酶促反應(yīng)的纖維相比，分別提高了 13%和81%，結(jié)果如圖2所示。
[0016]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)的人，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可做各種的改動與修飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種利用漆酶制備全再生醇溶蛋白纖維的方法，其特征在于，是以醇溶蛋白為原料制備紡絲液，濕法紡絲得到纖維，再利用漆酶對所得纖維進(jìn)行處理，即得到具有較高的物理機(jī)械性能的全再生醇溶蛋白纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，具體步驟為: (1)將醇溶蛋白分散于含有0.5-1.5%無水亞硫酸鈉、7-9mol/L尿素的水溶液中，配置成25-30%的蛋白紡絲液； (2)將紡絲液置于室溫放置20-30h，期間定期攪拌形成具有一定粘度紡絲液進(jìn)行濕法紡絲得到成纖纖維，將成纖纖維置于凝固浴中l(wèi)Omin，凝固浴為含10%無水硫酸鈉和10%乙酸的水溶液； (3)將所得纖維以清水洗數(shù)次，室溫晾干，置于酶濃度為0.1-lU/mg纖維的漆酶溶液中處理l_8h，然后將纖維于120°C烘箱焙烘2h，再在水中浸泡做物理拉伸，牽引至原纖維長度的2?3倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述醇溶蛋白為任何來源的醇溶蛋白，配置的醇溶蛋白紡絲液中醇溶蛋白濃度為25-30%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述漆酶為任何一種微生物或組織來源的漆酶，酶用量為0.1-lU/mg纖維蛋白。
【文檔編號】D01F4/00GK103484963SQ201310465391
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】崔莉, 燕茹, 王平, 范雪榮, 袁久剛, 王強(qiáng), 余嬌 申請人:江南大學(xué)