CN108316018A - 一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法 - Google Patents

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张治斌
潘志娟
毛青山
毛森贤
陈玉霜
厉巽巽
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Abstract

本发明公开了一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法，蚕丝经过脱胶、溶解、透析制备丝素蛋白溶液，将制备的丝素蛋白溶液进行高温高压灭菌处理，温度为120～130°C，压强为110～130 kPa，得到无菌的丝素蛋白溶液；将壳聚糖溶解在pH为4‑6的酸性溶液中制备壳聚糖溶液；将无菌的丝素蛋白溶液与壳聚糖溶液混合，混合完全后再加入一定量的分子量5000‑15000D的聚乙二醇溶液，静置过夜经离心洗涤得到丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液。该方法制备的功能性溶液使用方便，抗菌性强，抗静电性好，天然环保，具有巨大的发展潜力和广阔的市场前景。

Description

一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法
技术领域
本发明涉及纺织品功能性后整理助剂技术领域，具体涉及一种丝素蛋白/壳聚糖功能性后整理溶液的制备方法。
背景技术
近年来，随着人们生活水平的提高，人们对纺织品的功能性越来越重视，尤其是纺织品的抗菌、抗静电、舒适性能等方面。人工合成聚酯纤维是一种价廉且制备工艺简单的合成纤维，如涤纶纤维由于其具有强度高，弹性好，易洗快干等优点逐渐受到市场的推崇，并且被广泛的应用于产业用、服装、医疗卫生等领域。涤纶的大分子结构本身具有很强的抗菌性，但由于其在纺织染整加工过程中各种溶剂、浆料和整理剂的使用使微生物都可以在整理的纺织品上找到合适的营养物质，当温湿度适合其生长时，微生物便会大量生长繁殖，这不仅会威胁人们的健康，还会带来重大的医疗事故。同时涤纶纤维的抗静电性能也非常差，以涤纶拉舍尔毛毯为例，其纤维的大分子不能电离和传递电子，再加上其分子基团极性小，易引起电荷积聚，由此在使用过程中产生的静电对诸如心脏病、精神分裂症等患者是一种潜在的威胁，因为它能诱发心律失常和精神类疾病复发。除此之外，产生的静电也会给毛毯企业的生产和加工带来较大困难，易发生纺织品爆炸和火灾事故，具有极大的安全隐患。因此，为了克服聚酯类织物的上述缺点，发明一种新型的功能性整理剂对功能性纺织品的开发具有重要的价值。
目前常用的功能性助剂中抗菌剂主要包含无机抗菌剂、有机抗菌剂、天然抗菌剂三种。无机类抗菌剂（中国专利公开号为CN101463558A）会影响织物色泽，释放缓慢，损耗银，会造成重金属的污染；有机抗菌剂（中国专利公开号为CN105237668A）与阴离子助剂相容性差，使织物泛黄变色，耐光性差，抗真菌活性低，容易使细菌产生耐药性。抗静电剂主要包括阳离子型抗静电剂、阴离子型抗静电剂、非离子型抗静电剂。阳离子型类抗静电剂（中国专利公开号为CN106947083A）在高温下受热会分解较多的残留物。阴离子型抗静电剂（中国专利公开号CN107012687A）虽制备方法简易，但所用的化学试剂较多，不利于纺织品的抗静电整理。
壳聚糖是广泛存在于自然界中的天然聚合物，这种天然聚合物具有良好的生物相容性、安全性及微生物降解性等性能，并广泛的应用于食品、化妆品、医药、生物医学工程等领域。壳聚糖整理织物后，可赋予织物良好的抗菌、抗静电性能，但其单独使用会影响织物手感，水溶性差且不具备缓释性能。丝素蛋白是一种富含多种氨基酸的天然蛋白质，由于其良好的生物相容性，生物可降解等优点，目前已被广泛的应用于生物医学和纺织领域。本发明将丝素蛋白与壳聚糖联合使用制成一种多功能性溶液，该溶液中的有效成分主要以微纳米球的形式存在，这不仅解决了壳聚糖单独使用织物手感差的问题，而且还会赋予织物持久的抗菌、抗静电等多种功能性，从而提高纺织品的附加值。
发明内容
本发明目的是提供一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法，解决上述问题。
本发明的技术方案是：
一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）制备无菌的丝素蛋白溶液：将蚕丝经过脱胶、溶解、透析制得丝素蛋白溶液，将所述丝素蛋白溶液进行高温高压灭菌处理，温度为120～130°C，压强为110～130 kPa，得到无菌的丝素蛋白溶液；
（2）制备壳聚糖溶液：将壳聚糖溶解在pH为4-6的酸性溶液中制的壳聚糖溶液；
（3）制备丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液：将所述无菌的丝素蛋白溶液与所述壳聚糖溶液混合完全制得混合液，在所述混合液中加入分子量为5000-15000D的聚乙二醇溶液，静置过夜经离心洗涤得到丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液。
进一步的，步骤（1）中所述脱胶的方法为：将蚕丝放入含有碳酸钠的沸水中进行脱胶处理，或者将蚕丝放入浴比为1:100、质量浓度为0.1%-0.5％的中性皂溶液中脱胶，或者将蚕丝放入温度为100-130℃、压力为0.1-0.5MPa、浴比为1:50的高温高压水中脱胶。
进一步的，步骤（1）中所述溶解的方法为：将脱胶后的蚕丝浸在溴化锂溶液中溶解1-4h，或者将脱胶后的蚕丝加到CaCl2/乙醇/水摩尔比为1:2:8的三元混合溶液中，溶解1-4h。
进一步的，步骤（1）中所述透析的方法为：用截留分子量为4000D的透析袋透析1-5天。
进一步的，步骤（2）中所述酸性溶液质量浓度为1%-4%的CH3COOH溶液、质量浓度为1%-4%的HCL溶液中的任意一种。。
进一步的，步骤（3）中所述无菌的丝素蛋白溶液的质量分数为4%~8%。
进一步的，步骤（3）中所述壳聚糖溶液的浓度为1%-5%，所述壳聚糖溶液的pH为4-7。
进一步的，步骤（3）中所述混合液中丝素蛋白与壳聚糖的质量比为1~5:1。
进一步的，步骤（3）中所述聚乙二醇的质量为所述混合液的50%~100%。
本发明提供了一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法，其优点是：
（1）该方法制备的功能性溶液操作简单，生产成本低，具有良好的经济效益和环保效益;
（2）该方法制备功能性溶液天然环保，安全无毒，可直接用于纺织品整理;
（3）该功能性溶液主要以微球的形式存在，微球中含有壳聚糖，壳聚糖缓慢释放，抗菌效果持久;
（4）符合功能性纺织品的发展，具有巨大的发展潜力和广阔的市场前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中，
图1为本发明所述的一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法在实施例1中所制得的丝素/壳聚糖复合物的表面形态SEM图；
图2为本发明所述的一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法在实施例2中所制得的丝素/壳聚糖复合物的表面形态SEM图；
图3为本发明所述的一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法在实施例3中所制得的丝素/壳聚糖复合物的表面形态SEM图；
图4为本发明所述的一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法所制备的丝素蛋白/壳聚糖复合物红外光谱图；
图5为本发明所述的一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法所制备的丝素蛋白/壳聚糖复合物的X射线衍射（XRD）图；
图6为本发明所述的一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法所制备的丝素蛋白/壳聚糖复合物的热重（TGA）曲线。
具体实施方式
本发明提供一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法，经本专利制备的功能性溶液整理的纺织品具有良好的抗菌、抗静电等多种功能，该功能性溶液制备主要包括以下几个步骤：
蚕丝经过脱胶、溶解、透析制备丝素蛋白溶液，将制备的丝素蛋白溶液进行高温高压灭菌处理，温度为120～130°C，压强为110～130 kPa，得到无菌的丝素蛋白溶液；将壳聚糖溶解在的酸性溶液中制备壳聚糖溶液；将无菌的丝素蛋白溶液与壳聚糖溶液混合，混合完全后再加入一定量的分子量5000-15000D的聚乙二醇溶液，静置过夜经离心洗涤得到丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式和附图对本发明作进一步详细的说明。
一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法，包括：
步骤一、制备无菌的丝素蛋白溶液：
将蚕丝经过脱胶、溶解、透析制得丝素蛋白溶液，将所述丝素蛋白溶液进行高温高压灭菌处理，温度为120～130°C，压强为110～130 kPa，得到无菌的丝素蛋白溶液，脱胶的方法是将蚕丝放入含有碳酸钠的沸水中进行脱胶处理，或者将蚕丝放入浴比为1:100、质量浓度为0.1%-0.5％的中性皂溶液中脱胶，或者将蚕丝放入温度为100-130℃、压力为0.1-0.5MPa、浴比为1:50的高温高压水中脱胶，溶解的方法是将脱胶后的蚕丝浸在溴化锂溶液中溶解1-4h，或者将脱胶后的蚕丝加到CaCl2/乙醇/水摩尔比为1:2:8的三元混合溶液中，溶解1-4h，透析的方法是用截留分子量为4000D的透析袋透析1-5天。
步骤二、制备壳聚糖溶液：
将壳聚糖溶解在浓度为1%-4%的酸性溶液中制得壳聚糖溶液，酸性溶液为CH3COOH溶液、HCL溶液中的任意一种。
步骤三、制备丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液：
将质量分数为4%~8%的无菌的丝素蛋白溶液与质量浓度为1%-5%的壳聚糖溶液混合完全制得混合液，壳聚糖溶液的pH为4-7，混合液中丝素蛋白与壳聚糖的质量比为1~5:1，在混合液中加入分子量为5000-15000D的聚乙二醇溶液，聚乙二醇的质量为混合液的50%~100%，静置过夜经离心洗涤得到丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液。
上述方法所制得的丝素蛋白/壳聚糖复合物具有下面的特性：
请参阅图4，图4为本发明所述的一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法所制备的丝素蛋白/壳聚糖复合物红外光谱图。如图4所示，丝素蛋白/壳聚糖复合物中含有壳聚糖的特征峰，说明该丝素/壳聚糖复合物中有壳聚糖存在。
请参阅图5，图5为本发明所述的一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法所制备的丝素蛋白/壳聚糖复合物的X射线衍射（XRD）图。如图5所示，说明丝素蛋白和壳聚糖不是物理混合的形式，而是发生结构变化，丝素蛋白从无序卷曲转化为稳定的β折叠，结晶度得到了提高。
请参阅图6，图6为本发明所述的一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法所制备的丝素蛋白/壳聚糖复合物的热重（TGA）曲线。如图6所示，说明该丝素蛋白/壳聚糖复合物的热稳定性得到提高。
如用本申请方法所制备的丝素蛋白/壳聚糖复合物作抗菌性能测试可以发现：该丝素蛋白/壳聚糖复合物的抑菌率可达到99%，抗菌效果优异。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。但是本发明不限于所列出的实施例，还应包括在本发明所要求的权利范围内其他任何公知的改变。
首先，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
其次，本发明利用结构示意图等进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间。
实施例1
本实施案例展示一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法，包括：
（1）将一定量的蚕丝放入含有碳酸钠的沸水中进行脱胶处理，之后将脱胶蚕丝浸在溴化锂溶液中，溶解1-4h，再用截留分子量4000D的透析袋透析，透析1-5天，获得丝素蛋白溶液，将获得的丝素蛋白溶液经温度为120～130°C，压强为110～130 kPa 灭菌处理得到质量分数为8%的丝素蛋白溶液。
（2）将壳聚糖溶于1%-4%的CH3COOH溶液中，制得质量浓度为1%-5%的壳聚糖溶液，通过CH3COOH调节溶液的pH为4-7。
（3）量取一定量的壳聚糖溶液和丝素蛋白溶液，在离心管中按丝素蛋白质量：壳聚糖质量=1:1比例配置混合溶液，加入分子量10000D的聚乙二醇的质量为混合液的50%。
（4）将步骤（3）中得到的共混液静置过夜后进行离心洗涤得到丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液。
由本实施例所制成的丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的丝素/壳聚糖复合物可参阅图1，图1为本发明所述的一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法在实施例1中所制得的丝素/壳聚糖复合物的表面形态SEM图。从图1中可以看出：该丝素蛋白/壳聚糖复合物以微球的形式存在，且形成的微球表面形貌良好。
实施例2
本实施案例展示一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法，包括：
（1）将一定质量的蚕丝放入浴比1:100、质量浓度为0.1%-0.5％的中性皂溶液中脱胶，之后将脱胶蚕丝浸在溴化锂溶液中，溶解1-4h，再用截留分子量为4000D的透析袋透析，透析1-5天，获得丝素蛋白溶液，将获得的丝素蛋白溶液经温度为120～130°C，压强为110～130 kPa灭菌处理后稀释得到质量分数为4%的丝素蛋白溶液。
（2）将壳聚糖溶于1%-4%的HCL溶液中，制得质量浓度为1%-5%的壳聚糖溶液，通过HCL调节溶液的pH为4-7。
（3）量取一定量的壳聚糖溶液和丝素蛋白溶液，在离心管中按丝素蛋白质量：壳聚糖质量=5:1比例配置混合溶液，加入分子量10000D的聚乙二醇的质量为混合液的100%。
（4）将步骤（3）中得到的共混液静置过夜后进行离心洗涤得到丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液。
由本实施例所制成的丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的丝素/壳聚糖复合物可参阅图2，图2为本发明所述的一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法在实施例2中所制得的丝素/壳聚糖复合物的表面形态SEM图。从图2中可以看出：该丝素蛋白/壳聚糖复合物以微球的形式存在，且形成的微球表面形貌良好。
实施例3
本实施案例展示一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法，包括：
（1）将一定质量的蚕丝放入温度为100-130℃、压力0.1-0.5MPa、浴比1:50的高温高压水中脱胶，之后将脱胶的蚕丝加到由CaCl2//乙醇/水摩尔比为1:2:8的三元混合溶液中，溶解1-4h，再用截留分子量为4000D的透析袋透析，透析1-5天，将获得的丝素蛋白溶液经温度为120～130°C，压强为110～130 kPa灭菌处理后稀释得到质量分数为6%的丝素蛋白溶液。
（2）将壳聚糖溶于1%-4%的HCL溶液中，制得质量浓度为1%-5%的壳聚糖溶液，通过HCL调节溶液的pH为4-7。
（3）量取一定量的壳聚糖溶液和丝素蛋白溶液，在离心管中按丝素蛋白质量：壳聚糖质量=3:1比例配置混合溶液，加入分子量10000D的聚乙二醇的质量为混合液的80%。
（4）将步骤（3）中得到的共混液静置过夜后进行离心洗涤得到丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液。
由本实施例所制成的丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的丝素/壳聚糖复合物可参阅图3，图3为本发明所述的一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法在实施例3中所制得的丝素/壳聚糖复合物的表面形态SEM图。从图3中可以看出：该丝素蛋白/壳聚糖复合物以微球的形式存在，且形成的微球表面形貌良好。
综上所述，本发明公开了一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法，该方法制备的功能性溶液使用方便，抗菌性强，抗静电性好，天然环保，具有巨大的发展潜力和广阔的市场前景。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
（1）制备无菌的丝素蛋白溶液：将蚕丝经过脱胶、溶解、透析制得丝素蛋白溶液，将所述丝素蛋白溶液进行高温高压灭菌处理，温度为120～130°C，压强为110～130 kPa，得到无菌的丝素蛋白溶液；
（2）制备壳聚糖溶液：将壳聚糖溶解在酸性溶液中制的壳聚糖溶液；
（3）制备丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液：将所述无菌的丝素蛋白溶液与所述壳聚糖溶液混合完全制得混合液，在所述混合液中加入分子量为5000-15000D的聚乙二醇溶液，静置过夜经离心洗涤得到丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液。
2.根据权利要求1所述的丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述脱胶的方法为：将蚕丝放入含有碳酸钠的沸水中进行脱胶处理，或者将蚕丝放入浴比为1:100、质量浓度为0.1%-0.5％的中性皂溶液中脱胶，或者将蚕丝放入温度为100-130℃、压力为0.1-0.5MPa、浴比为1:50的高温高压水中脱胶。
3.根据权利要求1所述的丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述溶解的方法为：将脱胶后的蚕丝浸在溴化锂溶液中溶解1-4h，或者将脱胶后的蚕丝加到CaCl2/乙醇/水摩尔比为1:2:8的三元混合溶液中，溶解1-4h。
4.根据权利要求1所述的丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述透析的方法为：用截留分子量为4000D的透析袋透析1-5天。
5.根据权利要求1所述的丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述酸性溶液为质量浓度为1%-4%的CH3COOH溶液、质量浓度为1%-4%的HCL溶液中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述无菌的丝素蛋白溶液的质量分数为4%~8%。
7.根据权利要求1所述的丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述壳聚糖溶液的质量浓度为1%-5%，所述壳聚糖溶液的pH为4-7。
8.根据权利要求1所述的丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法，其特征在于:步骤（3）中所述混合液中丝素蛋白与壳聚糖的质量比为1~5:1。
9.根据权利要求1所述的丝素蛋白/壳聚糖功能性溶液的制备方法，其特征在于:步骤（3）中所述聚乙二醇的质量分数为所述混合液的50%~100%。
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