CN103357283B - 一种混合型蛋白质生物表面活性剂的石化类油乳化方法 - Google Patents

Abstract

本发明是提供一种混合型蛋白质生物表面活性剂的石化类油乳化方法，包括以下步骤：将生物表面活性剂混合物中的丝素蛋白、大豆蛋白混合，用水配制成所需浓度的溶液；分别取相同体积的生物表面活性剂混合物溶液与石化类油混合于玻璃小瓶中；在室温下，振荡；放置在避光恒温下静置，即实现混合型蛋白质生物表面活性剂的石化类油乳化。通过本发明的方法，所制备得到的石化类油的乳化液的乳化能力强，且稳定性高；另，混合型蛋白质生物表面活性剂的成分为蛋白质，来源广泛，可生物降解，避免对环境的二期污染。本发明提供的方法能有效地乳化石化用油，可运用在环境油污处理和石化类用油的工业生产中。

Description

一种混合型蛋白质生物表面活性剂的石化类油乳化方法

技术领域

本发明涉及一种混合型蛋白质生物表面活性剂的石化类油乳化方法，适用于生物表面活性剂和石油化工领域。

背景技术

目前，用于石化类油处理的物质依然为化学合成的传统表面活性剂为主。由于化学合成类表面活性剂存在环境不可降解，稳定性好，可生物富集的特点，大量使用将对污染区域的生态环境存在二次污染。

生物表面活性剂是一大类来自生物体的两亲性物质，如脂肽、磷脂、中性类脂等脂类物质和一些具有较强两亲性的蛋白质。其主要结构表现为一端亲水和一端疏水的两亲性结构，当油水混合时，生物表面活性剂介于两相之间：亲水一端朝向水相，疏水一端朝向油相。

由于化学合成类表面活性剂存在环境不可降解，稳定性好，可生物富集的特点，大量使用将对污染区域的生态环境存在二次污染。

目前，绝大多数的生物表面活性剂化学本质是脂类物质，且大多来自原核生物次级代谢合成。大量的微生物发酵将带来发酵废液污染，发酵时间周期较长，加大了生产成本，且常伴随着大量的内毒素等有害物质，如果大量使用，也可能影响到当地的环境，这些不利因素都制约了生物表面活性剂在环境处理领域的运用。

与脂类生物表面活性剂不同，蛋白质类生物表面活性剂本身只由蛋白质一种成分组成，并具有较强的两亲性。目前，只有少数几篇报道和专利报道两亲性强的蛋白质已经用于乳化油性物质。

大豆蛋白和丝素蛋白是常见的两种蛋白质，大量存在于豆类和蚕丝中。研究表明，大豆蛋白和丝素蛋白均有较强的两亲性，可通过自身较强的两亲性作用粘附在疏水的材料表面，或自组装成水凝胶状。同时，由于化学成份为单一的氨基酸通过肽键而成的蛋白质，可通过各种蛋白酶降解，对人体无刺激性，安全可靠，杜绝了不可降解和生物富集的问题。

目前，大豆蛋白和丝素蛋白作为乳化油脂的相关产品已大量运用在食品工业和医学材料领域，但在其他领域涉及很少，尤其是石油化工和环境污染的领域，缺少大豆蛋白和丝素蛋白及其混合物的明确的相关产品与技术方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种混合型蛋白质生物表面活性剂的石化类油乳化方法。

一种混合型蛋白质生物表面活性剂的石化类油乳化方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将生物表面活性剂混合物中的丝素蛋白、大豆蛋白混合，用水配制成所需浓度的溶液；

（2）分别取相同体积的生物表面活性剂混合物溶液与石化类油混合于玻璃小瓶中；

（3）在室温下，振荡；

（4）放置在避光恒温下静置，即实现混合型蛋白质生物表面活性剂的石化类油乳化。

所述丝素蛋白的含量为85-97%，大豆蛋白的含量为3-15%。

所述丝素蛋白为可溶于水的丝素蛋白，其分子量为10-50kDa。

所述大豆蛋白为可溶于水的大豆蛋白，其分子量为5-60kDa。

所述石化类油为柴油、汽油、润滑油、机油、其他由石油经过化学处理提炼得到的油类物质中的一种及其组合。

所述的振荡为旋涡振荡，或超声振荡。

所述的旋涡振荡，其振荡速度为1300rpm，振荡时间为120秒。

所述的超声振荡，其输出功率为30W，振荡时间为10秒。

所述的恒温放置过程，温度为10-30℃。

上述的对照组为浓度相同的十二烷基磺酸钠、吐温20和商品化洗涤剂，及蛋白总浓度相同的牛血清蛋白。

所述的乳化值，其计算公式如下：

乳化值=乳化层/(所有层总高)×100%

其中，所有层总高是指油层、乳化层和水层三层的总高度。但有时水层或油层在乳化后可能消失，则总高为余下两层的高度之和。乳化值越大，说明乳化能力越强。

本发明中所述的混合型蛋白质生物表面活性剂，通过上述方法用于乳化柴油或汽油或其他石化类油后，其乳化层为典型的水包油（oil-in-water）的微乳结构。

本发明中所述的混合型蛋白质生物表面活性剂，当蛋白总浓度的含量为1000μg/ml时，通过上述方法用于乳化柴油后，其静置第1天的乳化值高于70%，大于对照组，微乳结构的平均粒径为23.5±2.2μm；其静置第30天的乳化值高于64%，大于对照组，微乳结构的平均粒径为26.1±2.3μm。

本发明中所述的混合型蛋白质生物表面活性剂，在极低的蛋白浓度条件下，其乳化能力强，且乳化液稳定性好。当蛋白总浓度的含量为1000μg/ml时，通过上述方法用于乳化汽油后，其静置第1天的乳化值高于62%，大于对照组，微乳结构的平均粒径为33.7±3.6μm；其静置第30天的乳化值高于60%，大于对照组，其微乳结构的平均粒径为36.1±4.7μm。

本发明中所述的混合型蛋白质生物表面活性剂乳化能力强，其乳化值为50-95%。

本发明中所述的混合型蛋白质生物表面活性剂，通过上述方法用于乳化柴油或汽油后，采用不同的振荡方式乳化柴油，得到的近似的乳化值。

本发明中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

通过本发明提供的方法，得到的石化类油的乳化液的乳化能力强，且乳化液的稳定性高；另其成分为蛋白质，来源广泛，可生物降解，避免对环境的二期污染，更有利于乳化石化用油应用在环境油污处理和石化类用油的工业生产中。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1：混合型蛋白质生物表面活性剂与传统的表面活性剂对柴油的乳化能力对比。

将丝素蛋白和大豆蛋白按照质量比为85：15的比例配置水溶液，与柴油混合于同样规格的5ml玻璃小瓶中，利用涡旋振荡器振荡处理。静置一段时间后24小时（1天）后，观察记录油层、乳化层和水层的高度。并通过公式计算得到相关的乳化值。以传统化工类表面活性剂分别为高纯的十二烷基磺酸钠（国药，纯度≥95.0%）、和吐温20（国药，纯度≥98.0%）和商品化洗涤剂（洗洁精）为对照组。具体步骤如下：

（1）将丝素蛋白和大豆蛋白按照质量比为85：15混合，用水配制成溶液，其总蛋白浓度为1000μg/ml，同样将十二烷基磺酸钠、吐温20、商品化洗涤剂配制成1000μg/ml的浓度；将牛血清蛋白配制成总蛋白浓度为1000μg/ml的浓度。

（2）分别取1.5ml的混合型蛋白质生物表面活性剂与1.5ml柴油混合于玻璃小瓶中，同时，分别取1.5ml上述其他表面活性剂的水溶液与1.5ml柴油混合于同样规格的玻璃小瓶中，在室温下，利用涡旋振荡器最大限度（约1300转每秒）振荡2分钟。

（3）将制备好的样品放置在避光25℃恒温下静置，观察并记录油层、乳化层和水层的高度。并通过公式计算得到相关的乳化值。

（4）以混合后静置第1天、第30天的乳化值变化作为乳化稳定性的研究依据。

结果：

静置第1天，十二烷基磺酸钠和混合型蛋白质生物表面活性剂的样品有明显的乳化层；吐温20、商品化洗涤剂和牛血清蛋白为表面活性剂的样品没有明显的乳化层。

静置第30天，十二烷基磺酸钠产生的乳化层明显减少，混合型蛋白质生物表面活性剂产生的乳化层没有变化。说明混合型蛋白质生物表面活性剂不但具有很强的乳化柴油的能力，还具有很强的乳化层稳定性。

通过光学显微镜观察，证实混合型蛋白质生物表面活性剂乳化柴油的微乳为典型的水包油结构，静置1天的微乳结构的平均粒径为23.5±2.2μm，静置1天的微乳结构的平均粒径为26.1±2.3μm。

实施例2：混合型蛋白质生物表面活性剂与传统的表面活性剂对汽油的乳化能力对比。

将丝素蛋白和大豆蛋白按照质量比为97：3的比例配置水溶液，与汽油混合于同样规格的5ml玻璃小瓶中，利用涡旋振荡器振荡处理。静置一段时间后24小时（1天）后，观察记录油层、乳化层和水层的高度。并通过公式计算得到相关的乳化值。以传统化工类表面活性剂分别为高纯的十二烷基磺酸钠（国药，纯度≥95.0%）、和吐温20（国药，纯度≥98.0%）和商品化洗涤剂（洗洁精）为对照组。具体步骤如下：

（1）将丝素蛋白和大豆蛋白按照质量比为85：15混合，用水配制成溶液，其总蛋白浓度为1000μg/ml，同样将十二烷基磺酸钠、吐温20、商品化洗涤剂配制成1000μg/ml的浓度；将牛血清蛋白配制成总蛋白浓度为1000μg/ml的浓度。

（2）分别取1.5ml的混合型蛋白质生物表面活性剂与1.5ml汽油混合于玻璃小瓶中，同时，分别取1.5ml上述其他表面活性剂的水溶液与1.5ml汽油混合于同样规格的玻璃小瓶中，在室温下，利用涡旋振荡器最大限度（约1300转每秒）振荡2分钟。

（3）将制备好的样品放置在避光25℃恒温下静置，观察并记录油层、乳化层和水层的高度。并通过公式计算得到相关的乳化值。

（4）以混合后静置第1天、第30天的乳化值变化作为乳化稳定性的研究依据。

结果：

静置第1天，以十二烷基磺酸钠和混合型蛋白质生物表面活性剂的样品有明显的乳化层；以吐温20、商品化洗涤剂和牛血清蛋白为表面活性剂的样品没有明显的乳化层。

静置第30天，十二烷基磺酸钠产生的乳化层明显减少，混合型蛋白质生物表面活性剂产生的乳化层没有变化。说明混合型蛋白质生物表面活性剂不但具有很强的乳化汽油的能力，还具有很强的乳化层稳定性。

通过光学显微镜观察，证实混合型蛋白质生物表面活性剂乳化汽油的微乳为典型的水包油结构，静置1天的微乳结构的平均粒径为33.7±3.6μm，静置1天的微乳结构的平均粒径为36.1±4.7μm。

实施例3：不同浓度的混合型蛋白质生物表面活性剂用于乳化柴油的能力比较。

将丝素蛋白和大豆蛋白按照质量比为95：5的比例混合，再配置成不同浓度的混合型蛋白质生物表面活性剂溶液，乳化等量的柴油（中国，中石化），将有不同的现象。具体步骤如下：

（1）丝素蛋白和大豆蛋白按照质量比为95：5的比例混合，用水配制成需要的总蛋白浓度分别为0μg/ml、50μg/ml、100μg/ml、250μg/ml、500μg/ml、750μg/ml、1000μg/ml和1000000μg/ml八个浓度等级。

（2）分别取1.5ml不同浓度的混合型蛋白质生物表面活性剂与1.5ml汽油混合于玻璃小瓶中，在室温下，利用涡旋振荡器最大限度（约1300转每秒）振荡2分钟。

（3）将制备好的样品放置在避光25℃恒温下静置，静置第2天观察并记录油层、乳化层和水层的高度。并通过乳化公式计算得到相关的乳化值。

结果：

相同体积的0μg/ml、50μg/ml、100μg/ml、250μg/ml、500μg/ml、750μg/ml、1000μg/ml和1000000μg/ml八个浓度等级的混合型蛋白质生物表面活性剂乳化柴油的结果为：：

高浓度的样品（750μg/ml、1000μg/ml和1000000μg/ml）混合型蛋白质生物表面活性剂，有明显的乳化层和水层（水相）。

中等浓度的样品（500μg/ml和250μg/ml）混合型蛋白质生物表面活性剂）有明显的乳化层和油层（油相）。

而低浓度的样品（0μg/ml、50μg/ml和100μg/ml）混合型蛋白质生物表面活性剂，同时存在油层、乳化层和水层。

从表3可见，相同体积的混合型蛋白质生物表面活性剂，浓度越高，乳化柴油的乳化值越高。

实施例4：不同浓度的混合型蛋白质生物表面活性剂用于乳化汽油的能力比较。

将丝素蛋白和大豆蛋白按照质量比为95：5的比例混合，再配置成不同浓度的混合型蛋白质生物表面活性剂溶液，乳化等量的汽油（中国，中石化），将有不同的现象。具体步骤如下：

（1）丝素蛋白和大豆蛋白按照质量比为95：5的比例混合，用水配制成需要的总蛋白浓度分别为0μg/ml、50μg/ml、100μg/ml、250μg/ml、500μg/ml、750μg/ml、1000μg/ml和1000000μg/ml八个浓度等级。

（2）分别取1.5mll不同浓度的混合型蛋白质生物表面活性剂与1.5ml汽油混合于玻璃小瓶中，在室温下，利用涡旋振荡器最大限度（约1300转每秒）振荡2分钟。

（3）将制备好的样品放置在避光25℃恒温下静置，静置第2天观察并记录油层、乳化层和水层的高度。并通过乳化公式（1）计算得到相关的乳化值。

结果：

相同体积的0μg/ml、50μg/ml、100μg/ml、250μg/ml、500μg/ml、750μg/ml、1000μg/ml和1000000μg/ml八个浓度等级的混合型蛋白质生物表面活性剂乳化柴油的结果为：

高浓度的样品（750μg/ml、1000μg/ml和1000000μg/ml）混合型蛋白质生物表面活性剂，有明显的乳化层和水层（水相）；

中等浓度的样品（500μg/ml和250μg/ml）混合型蛋白质生物表面活性剂）有明显的乳化层和油层（油相）；

而低浓度的样品（0μg/ml、50μg/ml和100）μg/ml混合型蛋白质生物表面活性剂）存在油层、乳化层和水层。

从表4可见，相同体积的混合型蛋白质生物表面活性剂，浓度越高，乳化汽油的乳化值越高。

实施例5不同振荡方式对混合型蛋白质生物表面活性剂用于乳化柴油的能力比较

将丝素蛋白和大豆蛋白按照质量比为95：5的比例混合，再配置成不同浓度的混合型蛋白质生物表面活性剂溶液，乳化等量的柴油（中国，中石化），将有不同的现象。具体步骤如下：

（1）丝素蛋白和大豆蛋白按照质量比为95：5的比例混合，用水配制成需要的总蛋白浓度为1000μg/ml的浓度。

（2）分别取1.5ml的混合型蛋白质生物表面活性剂与1.5ml柴油混合于玻璃小瓶中，在室温下，分别利用涡旋振荡器最大限度（约1300转每秒）振荡2分钟和超声振荡（输出功率为30W）振荡10秒。

（3）将制备好的样品放置在避光25℃恒温下静置，静置第2天观察并记录油层、乳化层和水层的高度。并通过乳化公式（1）计算得到相关的乳化值。

结果：

相同的混合型蛋白质生物表面活性剂，采用不同的振荡方式乳化柴油，得到的近似的乳化值，见表5。

实施例6：不同振荡方式对混合型蛋白质生物表面活性剂用于乳化汽油的能力比较。

将丝素蛋白和大豆蛋白按照质量比为95：5的比例混合，再配置成不同浓度的混合型蛋白质生物表面活性剂溶液，乳化等量的汽油（中国，中石化），将有不同的现象。具体步骤如下：

（1）丝素蛋白和大豆蛋白按照质量比为95：5的比例混合，用水配制成需要的总蛋白浓度为1000μg/ml的浓度。

（2）分别取1.5ml的混合型蛋白质生物表面活性剂与1.5ml汽油混合于玻璃小瓶中，在室温下，分别利用涡旋振荡器最大限度（约1300转每秒）振荡2分钟和超声振荡（输出功率为30W）振荡10秒。

（3）将制备好的样品放置在避光25℃恒温下静置，静置第2天观察并记录油层、乳化层和水层的高度。并通过乳化公式（1）计算得到相关的乳化值。

结果：

相同的混合型蛋白质生物表面活性剂，采用不同的振荡方式乳化汽油，得到的近似的乳化值，见表6。

Claims (1)

1.一种混合型蛋白质生物表面活性剂的石化类油乳化方法，其特征在于，包括以下步骤：

将生物表面活性剂混合物中的丝素蛋白、大豆蛋白混合，用水配制成所需浓度的溶液；

分别取相同体积的生物表面活性剂混合物溶液与石化类油混合于玻璃小瓶中；

在室温下，振荡；

放置在避光恒温下静置，即实现混合型蛋白质生物表面活性剂的石化类油乳化；

所述丝素蛋白的含量为85-97%，大豆蛋白的含量为3-15%；

所述丝素蛋白为可溶于水的丝素蛋白，其分子量为10-50kDa；

所述大豆蛋白为可溶于水的大豆蛋白，其分子量为5-60kDa；

所述石化类油为柴油、汽油、润滑油、其他由石油经过化学处理提炼得到的油类物质中的一种及其组合；

所述的振荡为旋涡振荡，或超声振荡；

所述的旋涡振荡，其振荡速度为1300rpm，振荡时间为120秒；

所述的超声振荡，其输出功率为30W，振荡时间为10秒；

所述的恒温放置过程，温度为10-30℃。