CN105885073A - 一种漆酶-tempo法制备丝胶蛋白膜的方法 - Google Patents

一种漆酶-tempo法制备丝胶蛋白膜的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105885073A
CN105885073A CN201610316456.8A CN201610316456A CN105885073A CN 105885073 A CN105885073 A CN 105885073A CN 201610316456 A CN201610316456 A CN 201610316456A CN 105885073 A CN105885073 A CN 105885073A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sericin
laccase
polylysine
silk gum
tempo
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610316456.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105885073B (zh
Inventor
王平
张谦
季吉
王强
范雪荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangnan University
Original Assignee
Jiangnan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangnan University filed Critical Jiangnan University
Priority to CN201610316456.8A priority Critical patent/CN105885073B/zh
Publication of CN105885073A publication Critical patent/CN105885073A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105885073B publication Critical patent/CN105885073B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/12—Chemical modification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08H—DERIVATIVES OF NATURAL MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08H1/00—Macromolecular products derived from proteins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/18—Manufacture of films or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2389/00—Characterised by the use of proteins; Derivatives thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本发明公开了一种漆酶‑TEMPO法制备丝胶蛋白膜的方法，以漆酶催化氧化丝胶中酪氨酸残基生成醌类活性基，引发丝胶分子间交联，再加入2,2,6,6‑四甲基哌啶‑氮‑氧化物(TEMPO)和聚赖氨酸，通过氧化丝胶中丝氨酸残基生成醛基，促进丝胶蛋白与聚赖氨酸交联，提高丝胶蛋白膜的成型效果和抗菌性能。具体步骤如下：(1)漆酶催化氧化丝胶分子交联；(2)漆酶‑TEMPO催化丝胶接枝聚赖氨酸；(3)丝胶蛋白膜成型；(4)丝胶蛋白膜醇化后处理。与传统化学交联法制备丝胶蛋白膜相比，本发明中漆酶和TEMPO催化聚赖氨酸接枝的效率高，生物酶处理条件缓和，丝胶蛋白膜成型效果较好，断裂强度和抗菌性能明显增加。

Description

一种漆酶-TEMPO法制备丝胶蛋白膜的方法
技术领域
本发明涉及一种漆酶-TEMPO法制备丝胶蛋白膜的方法，特别是一种先以漆酶催化氧化丝胶中酪氨酸残基，引发丝胶分子间交联，再加入2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物(TEMPO)和聚赖氨酸，通过氧化丝胶中丝氨酸残基，促进丝胶蛋白与聚赖氨酸交联，提高丝胶蛋白膜的成型效果和抗菌性能，属于纺织生物技术领域。
背景技术
蚕丝由丝素和覆盖在丝素表面的丝胶两部分组成。其中，丝素蛋白呈线性结构，含较多非极性氨基酸；丝胶为球形蛋白，含较多亲水性氨基酸，以无规卷曲为主，几乎无α螺旋结构，分子结构较松散。在蚕丝脱胶过程中，丝胶溶解于热水，多作为废弃物直接排放到工业废水中，造成了极大的资源浪费和环境压力。丝胶中极性氨基酸残基较多，包括含醇羟基的丝氨酸和苏氨酸、含羧基的谷氨酸和天门冬氨酸、含酚羟基的酪氨酸和含氨基的赖氨酸等。研究表明，丝胶有多种生物活性，可清除活性氧物质、能抗紫外线和抑制黑色素生成，在日化领域有潜在应用。但另一方面，由于丝胶水溶性高，其成型难度较大，不同程度上制约了丝胶再生生物材料的制备及在更广领域的应用。为改善丝胶蛋白材料的成型效果，研究人员采用与其他高分子共混、物理包埋或化学交联(如戊二醛、京尼平等)等方法，制备丝胶基生物材料。其中，化学交联法效率较高，能有效提高丝胶成型性，但也存在一定的不足，如部分交联剂残留会使丝胶材料的生物相容性下降。与之相比，生物酶法具有安全、高效、专一和环境友好等优点，符合生态加工的要求。因此，若借助生物酶进行丝胶改性，通过催化丝胶分子交联降低其水溶性，提高丝胶材料的成型效果，同时催化丝胶接枝外源功能性氨基化合物，还可进一步提升丝胶蛋白材料的应用性能。
对丝胶有作用功效的生物酶品种较多，其中漆酶作为一种多酚氧化酶，不仅能单独催化氧化丝胶中的酪氨酸残基，还可与特殊介体2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物(TEMPO)组成氧化体系，催化丝胶中丝氨酸残基生成反应性醛基。根据漆酶的这一特性，在丝胶蛋白膜制备中，采用如下分步法进行：
第一步，先以漆酶处理丝胶，通过催化氧化丝胶中酪氨酸的酚羟基产生醌类活性基，并与丝胶中氨基反应，引发丝胶分子间交联，增加丝胶蛋白的分子量；
第二步，再在体系中加入TEMPO和聚赖氨酸，通过漆酶-TEMPO体系氧化丝胶中丝氨酸的醇羟基，产生反应性醛基，并与聚赖氨酸的氨基或丝胶分子上的游离氨基发生席夫碱反应，在提高丝胶分子量和蛋白膜成型效果的同时，还能通过接枝聚赖氨酸，赋予丝胶蛋白膜抗菌性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种漆酶-TEMPO法制备丝胶蛋白膜的方法，旨在改善丝胶材料的成型效果，提高其抗菌性能，拓展丝胶材料的应用。
为解决上述技术问题，本发明先以漆酶催化氧化丝胶中酪氨酸残基，生成醌类活性基，引发丝胶分子间交联，再加入TEMPO和聚赖氨酸，通过氧化丝胶中丝氨酸残基生成醛基，促进丝胶蛋白与聚赖氨酸交联，提高丝胶蛋白膜的成型效果和抗菌性能，具体工艺和步骤如下：
(1)漆酶催化氧化丝胶分子交联：在丝胶溶液中添加漆酶，其中丝胶5～50g/L，漆酶5～50U/mL，处理温度30～60℃，pH 4.0～7.0，时间0.5～10小时；
(2)漆酶-TEMPO催化丝胶接枝聚赖氨酸：在步骤(1)体系中加入TEMPO至2～50g/L，聚赖氨酸2～20g/L，在30～60℃，pH 4.0～7.0条件下处理2～24小时；
(3)丝胶蛋白膜成型：取步骤(2)反应后溶液，通过延流使其在聚四氟乙烯模具内平整铺展，在20～50℃条件下风干成膜，或在-50℃～-20℃条件下真空冷冻干燥成膜；
(4)丝胶蛋白膜醇化后处理：将步骤(3)处理后丝胶蛋白膜浸渍在50～80％(v/v)的乙醇溶液中，在20～25℃处理0.5～2小时，然后在20～50℃条件下烘干。
一种漆酶-TEMPO法制备丝胶蛋白膜的方法，所述丝胶包括来源于桑蚕丝或柞蚕丝，并借助纯碱法、皂碱法、蛋白酶法或100～125℃高温法获取的丝胶；所述漆酶来源于动物、植物或微生物；所述聚赖氨酸包括不同分子量的ε-聚赖氨酸或α-聚赖氨酸。
本发明借助于漆酶、TEMPO和聚赖氨酸，通过漆酶催化氧化丝胶，引发丝胶分子间交联，结合TEMPO体系氧化丝胶中丝氨酸残基接枝聚赖氨酸，制备具有抗菌效果的丝胶蛋白膜。与传统化学交联法制备丝胶蛋白膜相比，本发明具有以下优点：
(1)漆酶和TEMPO催化效率高，漆酶不仅可单独催化氧化丝胶中酪氨酸残基，引发丝胶自交联，而且可通过漆酶-TEMPO体系氧化丝胶中的丝氨酸产生醛基，促进含氨基的聚赖氨酸在丝胶蛋白分子表面接枝，提高了丝胶蛋白膜的成型效果；
(2)生物酶处理条件缓和，在低温和近中性条件下进行丝胶蛋白漆酶催化改性加工，具有能耗低、处理工艺安全的优点，避免了化学交联法反应易造成环境污染、丝胶易产生蛋白变性等诸多方面的缺陷；
(3)丝胶蛋白经漆酶处理、漆酶-TEMPO催化接枝聚赖氨酸后，其丝胶蛋白膜的水溶性显著下降，成型效果改善，结合催化接枝聚赖氨酸后，丝胶膜机械强力增加，抗菌性能也得到提高。
具体实施方式
采用漆酶、TEMPO和聚赖氨酸制备丝胶蛋白膜，具体实施例如下：
实施例1
采用桑蚕丝经纯碱法脱胶后得到的丝胶，以本发明述及的方法制备丝胶蛋白膜，具体工艺步骤如下：
(1)漆酶催化氧化丝胶分子交联：在丝胶溶液中添加漆酶，其中丝胶20g/L，漆酶5U/mL，处理温度45℃，pH 5，时间2小时；
(2)漆酶-TEMPO催化丝胶接枝聚赖氨酸：在步骤(1)体系中加入TEMPO至10g/L，ε-聚赖氨酸(分子量3000)5g/L，在45℃，pH 5条件下处理12小时；
(3)丝胶蛋白膜成型：取步骤(2)反应后溶液，通过延流使其在聚四氟乙烯模具内平整铺展，在30℃条件下风干成膜；
(4)丝胶蛋白膜醇化后处理：将步骤(3)处理后丝胶蛋白膜浸渍在60％(v/v)的乙醇溶液中，在25℃处理0.5小时，然后在30℃条件下烘干。
试样1：丝胶未经漆酶、TEMPO和ε-聚赖氨酸处理，仅经丝胶蛋白膜成型和醇化后处理；
试样2：丝胶仅以漆酶处理，然后经丝胶蛋白膜成型和醇化后处理；
试样3：经步骤(1)、(2)、(3)和(4)；
经上述工艺处理后，分别测定丝胶蛋白膜试样1～3的热水溶失率(30℃水中浸渍1小时)、试样断裂强度、对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率；结果表明，试样1的热水溶失率为39.0％，断裂强度为4.1MPa，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为10％和8％；试样2的热水溶失率为12.1％，断裂强度为4.9MPa，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为8％和9％；试样3的热水溶失率为7.5％，断裂强度为7.8MPa，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为95％和96％。
实施例2
采用桑蚕丝经120℃条件下脱胶后得到的丝胶，以本发明述及的方法制备丝胶蛋白膜，具体工艺步骤如下：
(1)漆酶催化氧化丝胶分子交联：在丝胶溶液中添加漆酶，其中丝胶25g/L，漆酶15U/mL，处理温度50℃，pH 5.5，时间2小时；
(2)漆酶-TEMPO催化丝胶接枝聚赖氨酸：在步骤(1)体系中加入TEMPO至12.5g/L，ε-聚赖氨酸(分子量3600)7.5g/L，在50℃，pH 5.5条件下处理10小时；
(3)丝胶蛋白膜成型：取步骤(2)反应后溶液，通过延流使其在聚四氟乙烯模具内平整铺展，在-50℃条件下真空冷冻干燥成膜；
(4)丝胶膜醇化后处理：将步骤(3)处理后的丝胶蛋白膜浸渍在65％(v/v)的乙醇溶液中，在25℃醇化处理1小时，然后在30℃条件下烘干。
试样4：未经漆酶、TEMPO和ε-聚赖氨酸处理，仅经丝胶蛋白膜成型；
试样5：未经漆酶、TEMPO和ε-聚赖氨酸处理，仅经丝胶蛋白膜成型和醇化后处理；
试样6：丝胶仅以漆酶处理，然后经丝胶蛋白膜成型和醇化后处理；；
试样7：经步骤(1)、(2)、(3)和(4)；
经上述工艺处理后，分别测定丝胶蛋白膜试样4～7的热水溶失率(30℃水中浸渍1小时)、断裂强度、对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率。结果表明，试样4的热水溶失率为80.3％，断裂强度为1.9MPa，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为2％和5％；试样5的热水溶失率为42.6％，断裂强度为4.1MPa，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为5％和4％；试样6的热水溶失率为10.5％，断裂强度为5.2MPa，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为7％和6％；试样7的热水溶失率为6.8％，断裂强度为7.1MPa，对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别为94％和97％。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (2)

1.一种漆酶-TEMPO法制备丝胶蛋白膜的方法，特别是一种先以漆酶催化氧化丝胶中酪氨酸残基，生成醌类活性基，引发丝胶分子间交联，再加入2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物(TEMPO)和聚赖氨酸，通过氧化丝胶中丝氨酸残基生成醛基，促进丝胶蛋白与聚赖氨酸交联，提高丝胶蛋白膜的成型效果和抗菌性能，具体工艺与步骤如下：
(1)漆酶催化氧化丝胶分子交联：在丝胶溶液中添加漆酶，其中丝胶5～50g/L，漆酶5～50U/mL，处理温度30～60℃，pH 4.0～7.0，时间0.5～10小时；
(2)漆酶-TEMPO催化丝胶接枝聚赖氨酸：在步骤(1)体系中加入TEMPO至2～50g/L，聚赖氨酸2～20g/L，在30～60℃，pH 4.0～7.0条件下处理2～24小时；
(3)丝胶蛋白膜成型：取步骤(2)反应后溶液，通过延流使其在聚四氟乙烯模具内平整铺展，在20～50℃条件下风干成膜，或在-50℃～-20℃条件下真空冷冻干燥成膜；
(4)丝胶蛋白膜醇化后处理：将步骤(3)处理后丝胶蛋白膜浸渍在50～80％(v/v)的乙醇溶液中，在20～25℃处理0.5～2小时，然后在20～50℃条件下烘干。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述丝胶来源于桑蚕丝或柞蚕丝，并借助纯碱法、皂碱法、蛋白酶法或100～125℃高温法获取的丝胶；所述漆酶来源于动物、植物或微生物；所述聚赖氨酸包括不同分子量的ε-聚赖氨酸或α-聚赖氨酸。
CN201610316456.8A 2016-05-13 2016-05-13 一种漆酶-tempo法制备丝胶蛋白膜的方法 Active CN105885073B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610316456.8A CN105885073B (zh) 2016-05-13 2016-05-13 一种漆酶-tempo法制备丝胶蛋白膜的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610316456.8A CN105885073B (zh) 2016-05-13 2016-05-13 一种漆酶-tempo法制备丝胶蛋白膜的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105885073A true CN105885073A (zh) 2016-08-24
CN105885073B CN105885073B (zh) 2019-01-04

Family

ID=56717316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610316456.8A Active CN105885073B (zh) 2016-05-13 2016-05-13 一种漆酶-tempo法制备丝胶蛋白膜的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105885073B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106977671A (zh) * 2017-04-25 2017-07-25 江南大学 一种基于酶法接枝乙烯基单体制备丝胶膜材料的方法
CN109281166A (zh) * 2018-09-17 2019-01-29 江南大学 一种基于酶促接枝共聚的蛋白质纤维抗菌整理方法
CN109504082A (zh) * 2018-10-08 2019-03-22 中原工学院 一种蛋白自组装纳米孔径膜的制备方法
CN110527116A (zh) * 2019-09-17 2019-12-03 江南大学 一种酶法制备丝素/透明质酸复合外敷材料的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103421201A (zh) * 2012-05-14 2013-12-04 江南大学 一种生物酶法抗菌丝素蛋白膜制备方法
CN105064045A (zh) * 2015-09-25 2015-11-18 江南大学 一种基于接枝多肽进行酶促丝素功能化改性的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103421201A (zh) * 2012-05-14 2013-12-04 江南大学 一种生物酶法抗菌丝素蛋白膜制备方法
CN105064045A (zh) * 2015-09-25 2015-11-18 江南大学 一种基于接枝多肽进行酶促丝素功能化改性的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YUANYUAN YU等: "Hydrophobic modification of cotton fabric with octadecylamine via laccase/TEMPO mediated grafting", 《CARBOHYDRATE POLYMERS》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106977671A (zh) * 2017-04-25 2017-07-25 江南大学 一种基于酶法接枝乙烯基单体制备丝胶膜材料的方法
CN109281166A (zh) * 2018-09-17 2019-01-29 江南大学 一种基于酶促接枝共聚的蛋白质纤维抗菌整理方法
CN109281166B (zh) * 2018-09-17 2020-10-27 江南大学 一种基于酶促接枝共聚的蛋白质纤维抗菌整理方法
CN109504082A (zh) * 2018-10-08 2019-03-22 中原工学院 一种蛋白自组装纳米孔径膜的制备方法
CN109504082B (zh) * 2018-10-08 2021-03-16 中原工学院 一种蛋白自组装纳米孔径膜的制备方法
CN110527116A (zh) * 2019-09-17 2019-12-03 江南大学 一种酶法制备丝素/透明质酸复合外敷材料的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105885073B (zh) 2019-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105885073A (zh) 一种漆酶-tempo法制备丝胶蛋白膜的方法
CN105064045B (zh) 一种基于接枝多肽进行酶促丝素功能化改性的方法
CN1188258C (zh) 酚类化合物等高分子化的方法及其应用
CN105734981B (zh) 一种漆酶‑tempo法进行真丝织物防皱抗菌整理的方法
CN102677475B (zh) 一种丝织物的生物酶法抗菌防皱整理方法
CN103421201B (zh) 一种生物酶法抗菌丝素蛋白膜制备方法
CN104313102B (zh) 一种制备胶原蛋白的方法
CN103721295B (zh) 一种提高丝素生物材料生物相容性和力学性能的方法
CN105801771B (zh) 一种基于酶促接枝共聚制备丝素基复合吸水材料的方法
Staroń et al. Hydrolysis of keratin materials derived from poultry industry
CN105924596A (zh) 一种通过接枝乙烯基单体制备丝素基吸水材料的方法
CN103819707B (zh) 一种基于酶促接枝的抗氧化丝素膜制备方法
CN105088540B (zh) 一种基于酪氨酸酶/多酚类介体制备纳米丝素材料的方法
CN103526554B (zh) 一种酶促接枝溶菌酶进行真丝抗菌整理的方法
CN105820355B (zh) 京尼平交联鱼源胶原复合材料及其制备方法
CN107099046B (zh) 一种通过接枝乙烯基单体制备丝素基仿生矿化材料的方法
CN106977671B (zh) 一种基于酶法接枝乙烯基单体制备丝胶膜材料的方法
CN103667239B (zh) 一种酶促丝素蛋白膜固定化过氧化氢酶的方法
CN110760080B (zh) 一种利用鱼鳞制备保鲜膜的方法
CN107471358A (zh) 一种柚木变色处理方法
CN103667243A (zh) 一种用离子液体和修饰剂处理后的秸秆制备纤维素酶固定化载体的方法
CN109267357B (zh) 一种基于酶促转化和接枝的真丝抗菌整理方法
CN108517028B (zh) 一种基于酶促接枝共聚制备丝胶膜材料的方法
CN110698555A (zh) 一种家蚕丝素蛋白溶液的制备及鉴定方法
CN108498370B (zh) 一种含芦丁的多功能面膜及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant