CN102250292A

CN102250292A - 热塑性动物蛋白及其制备方法

Info

Publication number: CN102250292A
Application number: CN 201110109650
Authority: CN
Inventors: 罗学刚; 徐东
Original assignee: Southwest University of Science and Technology
Current assignee: Southwest University of Science and Technology
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2011-04-29
Publication date: 2011-11-23

Abstract

本发明公开了一种热塑性动物蛋白及其制备方法。热塑性动物蛋白各组分重量比为：动物纯化蛋白20～100，氯化锌溶液600～3000，50%过氧化氢溶液20～100，亚硫酸氢钠20～100，引发剂0.2～10，接枝单体60～300。它是动物蛋白纯化得到纯化动物蛋白，再经接枝共聚，最后热塑性蛋白分离所得固体经水洗至中性后真空干燥得到的。可用作热塑填充材料、共混、共聚材料，广泛地用于化工、农地膜、机电、建筑材料、包装和环保等生产加工领域。

Description

热塑性动物蛋白及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种热塑性动物蛋白及其制备方法。

背景技术

随着不可再生资源的日渐枯竭和人类对环境问题的日益关注，如何利用生物质等可再生资源生产环保型的绿色化工产品已经引起世界各国工业界的重视。动物蛋白不仅是重要的食品、保健、添加剂原料，而且在化工、环保、军事、医药等非食品领域也有广泛的应用价值。利用可再生性资源是当前环境绿色高技术的重要内容，是保护环境的一个长远的发展方向，具有深远与现实的重要意义。动物蛋白是地球上巨大的再生性生物高分子资源。从资源的可持续利用、保护环境和生物体亲和性与生物分解性特点出发，人们对于能再生的动物蛋白的利用寄托了很大的期望。从而动物蛋白资源化利用，开发环境友好的绿色产品，已形成环境绿色高技术研究与开发中的热点领域。

动物蛋白作为可再生资源，它的改性和利用一方面可节省大量石油资源，另一方面可以缓解大量非降解合成高分子材料废弃物造成的环境污染，动物蛋白及其改性材料废弃后可以在自然环境中实现生物量的循环。动物蛋白经热塑改性用作热塑填充材料、共混、共聚材料。热塑性动物蛋白加工性能良好，在挤塑、吹塑、注塑和发泡过程中具有优良的热塑加工特性和力学性能，其制品使用后完全降解且环境友好，可广泛地用于化工、农地膜、机电、建筑材料、包装和环保等生产加工领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种以天然动物蛋白为原料，生产环境友好的热塑性动物蛋白的方法，为可再生资源动物蛋白的大规模开发利用服务。

本发明的技术方案是：

本热塑性动物蛋白，它的各组分的重量配比为：动物纯化蛋白20～100，氯化锌溶液600～3000，50%过氧化氢溶液20～100，亚硫酸氢钠20～100，引发剂 0.2～10，接枝单体 60～300。

所述的动物纯化蛋白是将去除杂质后的动物毛、骨、皮和肌键等含有胶质的一种或几种动物蛋白原料粉碎，膨化，加入原料重2倍的复合酶液，复合酶液是按每千克水加脂肪酶0.7g、中性蛋白酶2.0g和防腐剂氟硅酸钠3.5g配制而成的，原料与复合酶液混合后，调pH值至7.0左右，40℃下间断搅拌反应10 h，酶解后过滤除杂，加去离子水溶胶，溶胶温度为70℃→80℃→90℃，初始pH值为5，所得胶液分离纯化后再经浓缩、干燥、粉碎，即得到纯化动物蛋白。

所述的氯化锌溶液是按重量百分比配制成的 50～75%氯化锌水溶液。

所述的引发剂选用高锰酸钾，过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵和其它过硫酸盐，过氧化氢、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰，和其它过氧化物中的一种或两种以上的组合。

所述的接枝单体选用苯乙烯、丙烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙酸乙烯酯，和含烯键的酸类或酯类中的一种或两种以上的组合。

上述的热塑性动物蛋白制备的方法，其步骤如下：

第一步动物蛋白纯化，将去除杂质后的动物毛、骨、皮和肌键等含有胶质的一种或几种动物蛋白原料粉碎，膨化，加入原料重2倍的由脂肪酶、中性蛋白酶和防腐剂氟硅酸钠组成的复合酶液，混匀后调pH值至7.0左右，40℃下间断搅拌反应10 h，酶解后过滤除杂，加去离子水溶胶，所得胶液分离纯化后经浓缩、干燥、粉碎，得到纯化动物蛋白；

第二步动物蛋白接枝共聚，将纯化动物蛋白溶入氯化锌水溶液中，混匀后用盐酸调PH 值为2，使其酸变性，30 分钟后升温至95℃，保温30 分钟，使蛋白质热变性，变性后加入过氧化氢，60℃下反应60 分钟对蛋白质氨基酸侧链进行修饰，反应结束加入亚硫酸氢钠反应30分钟，清除多余的氧，再分别加入引发剂和接枝单体，同时通入N₂于60 ℃下反应2～4h；

第三步热塑性蛋白分离，反应结束后，用丙酮充分沉淀，离心分离所得固体经水洗至中性后真空干燥得到热塑性动物蛋白，亦可再通过挤出造粒或热压成型即得产品。热塑性动物蛋白可用作热塑填充材料、共混、共聚材料，广泛地用于化工、农地膜、机电、建筑材料、包装和环保等生产加工领域。

本发明的有益效果：

生物质遍布世界各地，其资源数量庞大，形式繁多，地球上动物每年的生产量就相当于目前人类消耗矿物能的20倍，或相当于世界现有人口食物能量的160倍。生物质转化是国际生物质产业发展的重要方向，石化资源的枯竭、污染促进了生物质高分子材料的发展。由于生物质高分子材料具有可再生、可降解等环境友好特性，生物质基高分子材料的研发和产业化已成为全球瞩目的热点。本发明以动物蛋白为原料，通过动物蛋白接枝共聚形成无定型态大分子，使其具有优良的热塑性。热塑性动物蛋白加工性能良好，在挤塑、吹塑、注塑和发泡过程中具有优良的热塑加工特性和力学性能，其制品使用后完全降解且环境友好，可广泛地用于化工、农地膜、机电、建筑材料、包装和环保等生产加工领域。

具体实施方式

本发明由以下具体实施措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。下面结合实施例对本发明做进—步详细说明。

实施例1：

取去除杂质后的猪毛膨化，加入原料重2倍的复合酶液，复合酶液是按每千克水加脂肪酶0.7g、中性蛋白酶2.0g和防腐剂氟硅酸钠3.5g配制而成的，原料与复合酶液混合后，调pH值至7.0左右，40℃下间断搅拌反应10 h，酶解后过滤除杂，加去离子水溶胶，溶胶温度为70℃→80℃→90℃，初始pH值为5，所得胶液分离纯化后再经浓缩、干燥、粉碎，即得到纯化动物蛋白。按重量比取纯化动物蛋白20份，50%氯化锌溶液600份于反应釜中，用盐酸调PH 值为2，使其酸变性，30 分钟后升温至95℃，保温30 分钟，使蛋白质热变性，变性后加入过氧化氢20份，60℃下反应60 分钟对蛋白质氨基酸侧链进行修饰，反应结束加入亚硫酸氢钠20份反应30分钟，清除多余的氧，再分别加入过硫酸铵0.2份和丙烯酸60份，同时通入N₂于60 ℃下反应2h后停止反应，反应结束后，用丙酮充分沉淀，离心分离所得固体经水洗至中性后真空干燥得到热塑性动物蛋白，亦可再通过挤出造粒或热压成型。

实施例2：

取去除杂质后的鸡毛膨化，加入原料重2倍的复合酶液，复合酶液是按每千克水加脂肪酶0.7g、中性蛋白酶2.0g和防腐剂氟硅酸钠3.5g配制而成的，原料与复合酶液混合后，调pH值至7.0左右，40℃下间断搅拌反应10 h，酶解后过滤除杂，加去离子水溶胶，溶胶温度为70℃→80℃→90℃，初始pH值为5，所得胶液分离纯化后再经浓缩、干燥、粉碎，即得到纯化动物蛋白。按重量比取纯化动物蛋白100份，75%氯化锌溶液3000份于反应釜中，用盐酸调PH 值为2，使其酸变性，30 分钟后升温至95℃，保温30 分钟，使蛋白质热变性，变性后加入过氧化氢100份，60℃下反应60 分钟对蛋白质氨基酸侧链进行修饰，反应结束加入亚硫酸氢钠100份反应30分钟，清除多余的氧，再分别加入过氧化月桂酰10份和丙烯酸甲酯300份，同时通入N₂于60 ℃下反应4h后停止反应，反应结束后，用丙酮充分沉淀，离心分离所得固体经水洗至中性后真空干燥得到热塑性动物蛋白，亦可再通过挤出造粒或热压成型。

实施例3：

取去除杂质后的牛骨粉碎，膨化，加入原料重2倍的复合酶液，复合酶液是按每千克水加脂肪酶0.7g、中性蛋白酶2.0g和防腐剂氟硅酸钠3.5g配制而成的，原料与复合酶液混合后，调pH值至7.0左右，40℃下间断搅拌反应10 h，酶解后过滤除杂，加去离子水溶胶，溶胶温度为70℃→80℃→90℃，初始pH值为5，所得胶液分离纯化后再经浓缩、干燥、粉碎，即得到纯化动物蛋白。按重量比取纯化动物蛋白40份，60%氯化锌溶液1200份于反应釜中，用盐酸调PH 值为2，使其酸变性，30 分钟后升温至95℃，保温30 分钟，使蛋白质热变性，变性后加入过氧化氢40份，60℃下反应60 分钟对蛋白质氨基酸侧链进行修饰，反应结束加入亚硫酸氢钠40份反应30分钟，清除多余的氧，再分别加入高锰酸钾2份，过氧化氢2份和丙烯酸甲酯100份，同时通入N₂于60 ℃下反应2.5h后停止反应，反应结束后，用丙酮充分沉淀，离心分离所得固体经水洗至中性后真空干燥得到热塑性动物蛋白，亦可再通过挤出造粒或热压成型。

实施例4：

取去除杂质后的牛皮粉碎，膨化，加入原料重2倍的复合酶液，复合酶液是按每千克水加脂肪酶0.7g、中性蛋白酶2.0g和防腐剂氟硅酸钠3.5g配制而成的，原料与复合酶液混合后，调pH值至7.0左右，40℃下间断搅拌反应10 h，酶解后过滤除杂，加去离子水溶胶，溶胶温度为70℃→80℃→90℃，初始pH值为5，所得胶液分离纯化后再经浓缩、干燥、粉碎，即得到纯化动物蛋白。按重量比取纯化动物蛋白60份，65%氯化锌溶液1800份于反应釜中，用盐酸调PH 值为2，使其酸变性，30 分钟后升温至95℃，保温30 分钟，使蛋白质热变性，变性后加入过氧化氢60份，60℃下反应60 分钟对蛋白质氨基酸侧链进行修饰，反应结束加入亚硫酸氢钠60份反应30分钟，清除多余的氧，再分别加入过氧化苯甲酰2份、过氧化月桂酰4份和丙烯酸甲酯100份、甲基丙烯酸甲酯80份，同时通入N₂于60 ℃下反应3h后停止反应，反应结束后，用丙酮充分沉淀，离心分离所得固体经水洗至中性后真空干燥得到热塑性动物蛋白，亦可再通过挤出造粒或热压成型。

实施例5：

取去除杂质后的牛肌键粉碎，膨化，加入原料重2倍的复合酶液，复合酶液是按每千克水加脂肪酶0.7g、中性蛋白酶2.0g和防腐剂氟硅酸钠3.5g配制而成的，原料与复合酶液混合后，调pH值至7.0左右，40℃下间断搅拌反应10 h，酶解后过滤除杂，加去离子水溶胶，溶胶温度为70℃→80℃→90℃，初始pH值为5，所得胶液分离纯化后再经浓缩、干燥、粉碎，即得到纯化动物蛋白。按重量比取纯化动物蛋白80份，50%氯化锌溶液2400份于反应釜中，用盐酸调PH 值为2，使其酸变性，30 分钟后升温至95℃，保温30 分钟，使蛋白质热变性，变性后加入过氧化氢80份，60℃下反应60 分钟对蛋白质氨基酸侧链进行修饰，反应结束加入亚硫酸氢钠80份反应30分钟，清除多余的氧，再分别加入引发剂过硫酸钾3份、过硫酸铵5份和乙酸乙烯酯240份，同时通入N₂于60 ℃下反应3h后停止反应，反应结束后，用丙酮充分沉淀，离心分离所得固体经水洗至中性后真空干燥得到热塑性动物蛋白，亦可再通过挤出造粒或热压成型。

实施例6：

取去除杂质后的猪皮和猪肌键粉碎，膨化，加入原料重2倍的复合酶液，复合酶液是按每千克水加脂肪酶0.7g、中性蛋白酶2.0g和防腐剂氟硅酸钠3.5g配制而成的，原料与复合酶液混合后，调pH值至7.0左右，40℃下间断搅拌反应10 h，酶解后过滤除杂，加去离子水溶胶，溶胶温度为70℃→80℃→90℃，初始pH值为5，所得胶液分离纯化后再经浓缩、干燥、粉碎，即得到纯化动物蛋白。按重量比取纯化动物蛋白50份，60%氯化锌溶液1500份于反应釜中，用盐酸调PH 值为2，使其酸变性，30 分钟后升温至95℃，保温30 分钟，使蛋白质热变性，变性后加入过氧化氢50份，60℃下反应60 分钟对蛋白质氨基酸侧链进行修饰，反应结束加入亚硫酸氢钠50份反应30分钟，清除多余的氧，再分别加入过氧化苯甲酰5份和丙烯酰胺50份、丙烯酸丁酯100份，同时通入N₂于60 ℃下反应3h后停止反应，反应结束后，用丙酮充分沉淀，离心分离所得固体经水洗至中性后真空干燥得到热塑性动物蛋白，亦可再通过挤出造粒或热压成型。

实施例7：

取去除杂质后的牛骨和牛肌键粉碎，膨化，加入原料重2倍的复合酶液，复合酶液是按每千克水加脂肪酶0.7g、中性蛋白酶2.0g和防腐剂氟硅酸钠3.5g配制而成的，原料与复合酶液混合后，调pH值至7.0左右，40℃下间断搅拌反应10 h，酶解后过滤除杂，加去离子水溶胶，溶胶温度为70℃→80℃→90℃，初始pH值为5，所得胶液分离纯化后再经浓缩、干燥、粉碎，即得到纯化动物蛋白。重量比取纯化动物蛋白70份，70%氯化锌溶液2100份于反应釜中，用盐酸调PH 值为2，使其酸变性，30 分钟后升温至95℃，保温30 分钟，使蛋白质热变性，变性后加入过氧化氢70份，60℃下反应60 分钟对蛋白质氨基酸侧链进行修饰，反应结束加入亚硫酸氢钠70份反应30分钟，清除多余的氧，再分别加入过硫酸铵70份和苯乙烯210份，同时通入N₂于60 ℃下反应3.5h后停止反应，反应结束后，用丙酮充分沉淀，离心分离所得固体经水洗至中性后真空干燥得到热塑性动物蛋白，亦可再通过挤出造粒或热压成型。

Claims

1.一种热塑性动物蛋白，其特征是，它的各组分的重量配比为：动物纯化蛋白20～100，氯化锌溶液600～3000，50%过氧化氢溶液20～100，亚硫酸氢钠20～100，引发剂 0.2～10，接枝单体 60～300。

2.根据权利要求1所述热塑性动物蛋白，其特征是，所述的动物纯化蛋白是将去除杂质后的动物毛、骨、皮和肌键等含有胶质的一种或几种动物蛋白原料粉碎，膨化，加入原料重2倍的复合酶液，复合酶液是按每千克水加脂肪酶0.7g、中性蛋白酶2.0g和防腐剂氟硅酸钠3.5g配制而成的，原料与复合酶液混合后，调pH值至7.0左右，40℃下间断搅拌反应10 h，酶解后过滤除杂，加去离子水溶胶，溶胶温度为70℃→80℃→90℃，初始pH值为5，所得胶液分离纯化后再经浓缩、干燥、粉碎，即得到纯化动物蛋白。

3.根据权利要求1所述热塑性动物蛋白，其特征是，所述的氯化锌溶液是按重量百分比配制成的 50～75%氯化锌水溶液。

4.根据权利要求1所述的热塑性动物蛋白，其特征是，所述的引发剂选用高锰酸钾，过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵和其它过硫酸盐，过氧化氢、过氧化苯甲酰、过氧化月桂酰，和其它过氧化物中的一种或两种以上的组合。

5.根据权利要求1所述的热塑性动物蛋白，其特征是，所述的接枝单体选用苯乙烯、丙烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙酸乙烯酯，和含烯键的酸类或酯类中的一种或两种以上的组合。

6.制备权利要求1所述的热塑性动物蛋白制备的方法，其步骤是：

第三步热塑性蛋白分离，反应结束后，用丙酮充分沉淀，离心分离所得固体经水洗至中性后真空干燥得到热塑性动物蛋白，亦可再通过挤出造粒或热压成型即得产品。