CN115260398B - 一种聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶及其制备方法 - Google Patents

一种聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶及其制备方法，属于农业应用技术领域。该水果裂果自修复凝胶包括体积比为1:1:1的微藻溶液、醇溶蛋白溶液和黄腐酸钾溶液，以及0.04~0.08质量份引发剂和0.01~0.02质量份交联剂；所述微藻溶液以质量份数计，包括5~8份微藻、60~65份水、1.5~1.8份瓜尔胶和0.4~0.6份聚谷氨酸。通过将微藻溶液、醇溶蛋白溶液和黄腐酸钾溶液混合搅拌，形成均一体系，再加入引发剂和交联剂，升温进行交联反应，制得聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶。该水果裂果自修复凝胶配制和使用操作简单，投入成本低，环境友好，自修复效果好，还可以解决因为裂果而损失的经济效益问题。

Description

一种聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶及其制备方法
技术领域
本发明属于农业应用技术领域，具体涉及一种聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶及其制备方法。
背景技术
随着农业经济的不断发展，种植水果的果农越来越多。种植面积在不断地增大，给果农增加产量，在增加经济收入的同时也伴随着各种病虫害的发生，难以防止的水果裂果的问题。水果裂果属于生理性病害，它与品种、果实表层厚度以及果肉的水分量等有关。果实在生长发育后期，通常在白熟期开始，随着果实的逐渐成熟，裂果越来越重，脆熟期是裂果最严重的，加上连续遇到高温多雨季节，在收获期的果实就会出现裂果和烂果，严重影响水果的外观、品质以及商品价值，进而影响到经济效益。
目前针对水果裂果的解决方式有培育抗裂果品种、选择抗裂果品种和套袋技术等，但这些方式存在选择过程繁琐、效果弱以及人工成本高的问题。
自修复凝胶具有亲水保水性和生物相容性等性能，因具有各种良好的特性而受到研究者广泛的关注，并在伤口修复、药物控制释放、生物组织工程等应用领域大放异彩，但是还未见自修复凝胶用于修复水果裂果中的报道。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶及其制备方法，解决现有水果裂果修复过程繁琐、效果弱以及人工成本高的问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶，包括体积比为1:1:1的微藻溶液、醇溶蛋白溶液和黄腐酸钾溶液，以及0.04~0.08质量份引发剂和0.01~0.02质量份交联剂；
其中，所述微藻溶液以质量份数计，包括5~8份微藻、60~65份水、1.5~1.8份瓜尔胶和0.4~0.6份聚谷氨酸。
优选地，所述醇溶蛋白溶液以质量份数计，包括1~4份醇溶蛋白和40~45份乙酸乙酯溶液。
优选地，所述黄腐酸钾溶液以质量份数计，包括0.3~0.5份黄腐酸钾、35~40份水和1~1.2份甘油。
优选地，所述引发剂为过硫酸盐、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈和异丙苯过氧化氢中的一种或几种。
优选地，所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰和二叔丁基过氧化物中的一种或几种。
本发明还公开了上述一种聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶的制备方法，将微藻溶液、醇溶蛋白溶液和黄腐酸钾溶液以体积比为1：1：1混合，充分搅拌，直至形成均一体系；再加入引发剂和交联剂，升温至25～35℃进行交联反应，制得聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶。
优选地，所述微藻溶液的制备方法为：将5~8份微藻溶于60~65份水中，加入1.5~1.8份瓜尔胶和0.4~0.6份聚谷氨酸，充分搅拌，混合形成微藻溶液。
优选地，所述醇溶蛋白溶液的制备方法为：将1~4份醇溶蛋白分散溶于40~45份乙酸乙酯溶液中，制得醇溶蛋白溶液。
优选地，所述黄腐酸钾溶液的制备方法为：将0.3~0.5份黄腐酸钾完全溶解在35~40份水中，加入1~1.2份甘油混合均匀，形成黄腐酸钾溶液。
优选地，交联反应3~4小时。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的一种聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶，以黄腐酸钾、微藻、瓜尔胶、聚谷氨酸、醇溶蛋白、引发剂和交联剂为主要原料，微藻是从褐藻植物中提取的高分子多糖，具有良好的安全性、可再生性和成膜性；作为多糖的瓜尔胶无毒，且具有良好的生物相容性；聚谷氨酸无毒可促进增产，拥有良好的生物降解性和相容性，是优良的保水剂和保肥剂，有利于提高肥料的利用率；醇溶蛋白作为高分子有机物，具有良好的生物相容性和自修复性能，能够对裂果进行自修复，增加产品凝胶的综合性能。微藻、瓜尔胶、聚谷氨酸和醇溶蛋白组成的复合交联体系主要通过氢键形成三维网络交联结构，即凝胶状态，微藻活性基团在结构中的均匀分布，使分子链结合更加紧密，协同作用和成膜性能更强，三维网络交联结构在果实外部形成具有良好拉伸强度、厚度与柔韧性的液态膜。黄腐酸钾作为价格低廉的片层结构大分子与线性天然大分子，具备很好的生物刺激素作用以及抗菌功效，其分子中含有的羟基、酚基、羧基等多种官能团具有很高的利用率和络合金属离子作用，能够在液态膜自修复裂果的同时，提高果实对营养物质的利用率；引发剂的加入缩短了修复所需时间；交联剂能够在线型的分子之间产生化学键，使线型分子相互连在一起，形成网状结构，进一步提高凝胶的强度和弹性。通过应用检测实验发现，与对照组相比，喷洒了该聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶的果实具有良好的自愈合能力和自我修复效果，12天即可完成对裂痕的修复。该聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶使用方法简单，在使用时喷洒于果实表面即可；凝胶所使用的原料价廉易得，相比常规的培育、选择新品种和套袋技术，成本得到了显著的降低；此外，该凝胶所使用的成分温和且对环境友好。该谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶能够应用于农业领域，保证水果的外观、品质，从而带来更好的经济效益。
本发明提供的一种聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶的制备方法，通过混合使得微藻溶液、醇溶蛋白溶液和黄腐酸钾溶液形成均一体系，加入引发剂和交联剂进行交联反应，该方法操作简单，投入成本低，成膜速度快，环境友好，制得的聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶具有很好的预防裂果以及自修复作用，能够减少人工成本和水果裂果造成的经济损失。
附图说明
图1为本发明的一种聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶的制备流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
本发明提供的一种聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶，包括体积比为1:1:1的微藻溶液、醇溶蛋白溶液和黄腐酸钾溶液，以及0.04~0.08质量份引发剂和0.01~0.02质量份交联剂；
其中，所述微藻溶液以质量份数计，包括5~8份微藻、60~65份水、1.5~1.8份瓜尔胶和0.4~0.6份聚谷氨酸；所述醇溶蛋白溶液以质量份数计，包括1~4份醇溶蛋白和40~45份乙酸乙酯溶液；所述黄腐酸钾溶液以质量份数计，包括0.3~0.5份黄腐酸钾、35~40份水和1~1.2份甘油；所述引发剂为过硫酸盐、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈和异丙苯过氧化氢中的一种或几种，进一步地，过硫酸盐为过硫酸钾；所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰和二叔丁基过氧化物中的一种或几种。
本发明提供的一种聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶的制备方法包括以下步骤：
如图1，将微藻溶液、醇溶蛋白溶液和黄腐酸钾溶液以体积比为1：1：1混合，充分搅拌，直至形成均一体系；再加入引发剂和交联剂，升温至25～35℃，在高速搅拌条件下进行交联反应3~4小时，制得聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶。
其中，微藻溶液的制备方法为：将微藻溶于水中，加入瓜尔胶和聚谷氨酸充分搅拌，混合形成微藻溶液；醇溶蛋白溶液的制备方法为：将醇溶蛋白分散溶于乙酸乙酯溶液中，制得醇溶蛋白溶液；黄腐酸钾溶液的制备方法为：将黄腐酸钾完全溶解在水中，加入甘油，使其完全混合均匀形成黄腐酸钾溶液。
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
1）将5份的微藻溶解在60份的水中，加入1.5份的瓜尔胶和0.4份的聚谷氨酸粉末，充分分散溶解后，搅拌混合形成微藻溶液。
2）将1份醇溶蛋白分散溶解于40份的乙酸乙酯溶液中，形成醇溶蛋白溶液。
3）将0.3份黄腐酸钾溶解在40份水中，混合均匀后，加入1份甘油，搅拌均匀，得到黄腐酸钾溶液。
4）以体积比为1：1：1取步骤1）制得的微藻溶液、步骤2）制得的醇溶蛋白溶液和步骤3）制得的黄腐酸钾溶液，形成混合液。
5）在步骤4）的混合液中，加入0.04份过硫酸钾（即KPS）和0.01份N,N-亚甲基双丙烯酰胺（即MBA），升温至30oC，在高速搅拌条件下进行交联反应4小时，制得聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶。
实施例2
1）将8份的微藻溶解在65份的水中，加入1.8份的瓜尔胶和0.6份的聚谷氨酸粉末，充分溶解后，搅拌混合形成微藻溶液。
2）将4份醇溶蛋白分散溶解于45份的乙酸乙酯溶液中，形成醇溶蛋白溶液。
3）将0.5份黄腐酸钾溶解在35份水中，混合均匀后，加入1.2份甘油，搅拌均匀，得到黄腐酸钾溶液。
4）以体积比为1：1：1取步骤1）制得的微藻溶液、步骤2）制得的醇溶蛋白溶液和步骤3）制得的黄腐酸钾溶液，形成混合液。
5）在步骤4）的混合液中，加入0.04份偶氮二异丁腈和0.01份MBA，升温至25oC，在高速搅拌条件下进行交联反应3.5小时，制得聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶。
实施例3
1）将6份的微藻溶解在60份的水中，加入1.6份的瓜尔胶和0.5份的聚谷氨酸粉末，充分溶解后，搅拌混合形成微藻溶液。
2）将2份醇溶蛋白分散溶解于42份的乙酸乙酯溶液中，形成醇溶蛋白溶液。
3）将0.4份黄腐酸钾溶解在40份水中，混合均匀后，加入1.1份甘油，搅拌均匀后得到黄腐酸钾溶液。
4）以体积比为1：1：1取步骤1）制得的微藻溶液、步骤2）制得的醇溶蛋白溶液和步骤3）制得的黄腐酸钾溶液，形成混合液。
5）在步骤4）的混合液中加入0.08份 KPS和0.02份过氧化本甲酰，升温至35oC，在高速搅拌条件下进行交联反应3小时，制得聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶。
实施例4
1）将7份的微藻溶解在63份的水中，加入1.7份的瓜尔胶和0.4份的聚谷氨酸粉末，充分溶解后，搅拌混合形成微藻溶液。
2）将3份醇溶蛋白分散溶解于43份的乙酸乙酯溶液中，形成醇溶蛋白溶液。
3）将0.3份黄腐酸钾溶解在37份水中，混合均匀后加入1份甘油，搅拌均匀，得到黄腐酸钾溶液。
4）以体积比为1：1：1取步骤1）制得的微藻溶液、步骤2）制得的醇溶蛋白溶液和步骤3）制得的黄腐酸钾溶液，形成混合液。
5）在步骤4）的混合液中加入0.04份偶氮二异庚腈和0.015份 MBA，升温至30oC，在高速搅拌条件下进行交联反应4小时，制得聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶。
实施例5
1）将5份的微藻溶解在61份的水中，加入1.7份的瓜尔胶和0.6份的聚谷氨酸粉末，充分溶解后，搅拌混合形成微藻溶液。
2）将2份醇溶蛋白分散溶解于41份的乙酸乙酯溶液中，形成醇溶蛋白溶液。
3）将0.3份黄腐酸钾溶解在36份水中，混合均匀后加入1份甘油，搅拌均匀，得到黄腐酸钾溶液。
4）以体积比为1：1：1取步骤1）制得的微藻溶液、步骤2）制得的醇溶蛋白溶液和步骤3）制得的黄腐酸钾溶液，形成混合液。
5）在步骤4）的混合液中加入0.05份的偶氮二异庚腈和异丙苯过氧化氢，再加入0.016份 MBA和过氧化二异丙苯，升温至35oC，在高速搅拌条件下进行交联反应4小时，制得聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶。
实施例6
1）将7份的微藻溶解在60份的水中，加入1.5份的瓜尔胶和0.6份的聚谷氨酸粉末，充分溶解后，搅拌混合形成微藻溶液。
2）将1份醇溶蛋白分散溶解于40份的乙酸乙酯溶液中，形成醇溶蛋白溶液。
3）将0.4份黄腐酸钾溶解在35份水中，混合均匀后加入1份甘油，搅拌均匀，得到黄腐酸钾溶液。
4）以体积比为1：1：1取步骤1）制得的微藻溶液、步骤2）制得的醇溶蛋白溶液和步骤3）制得的黄腐酸钾溶液，形成混合液。
5）在步骤4）的混合液中加入0.06份过硫酸钠和0.014份二叔丁基过氧化物，升温至35oC，在高速搅拌条件下进行交联反应3.5小时，制得聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶。
对上述实施例1-6制得的聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶进行应用性能测试，实验地点为陕西延安宝塔区示范区，实验作物为枣。对照组取不进行喷洒的枣，实验组取实施所制备的产品，对枣进行喷洒成膜，观察探究不同情况下枣的裂果情况。
1）实验结果如下表1所示：
表1 喷洒后的生长情况
从表1中可以看出，使用了本发明所制备的水果裂果自修复凝胶的实验组与对照组相比较，具有很好的水果裂果修复效果。
2）对于对照组和实验组的枣进行糖度测试，测试结果如表2所示。
表2 糖度测试结果
糖度是反映水果品质好坏的重要参数，从表2可以看出，实验组中所制备的裂果自修复凝胶均可以提高枣的糖度，说明经该裂果自修复凝胶修复后的水果的品质有所提高。
3）对于对照组和实验组的枣进行维C测试，测试结果如表3所示。
表3 维C含量测试结果
维C含量是反映水果品质好坏的重要参数，从表3可以看出，实验组中所制备的裂果自修复凝胶均可以提高枣的维C含量，说明经该裂果自修复凝胶修复后的水果的品质有所提高。
此外，本发明制备的水果裂果自修复凝胶所适用的水果不仅局限于枣，还可以应用于苹果、梨、石榴和葡萄等各种水果。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶，其特征在于，聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶的制备原料包括体积比为1:1:1的微藻溶液、醇溶蛋白溶液和黄腐酸钾溶液，以及0.04~0.08质量份引发剂和0.01~0.02质量份N,N-亚甲基双丙烯酰胺；
其中，所述微藻溶液以质量份数计，包括5~8份微藻、60~65份水、1.5~1.8份瓜尔胶和0.4~0.6份聚谷氨酸；所述醇溶蛋白溶液以质量份数计，包括1~4份醇溶蛋白和40~45份乙酸乙酯溶液；所述黄腐酸钾溶液以质量份数计，包括0.3~0.5份黄腐酸钾、35~40份水和1~1.2份甘油。
2.如权利要求1所述的一种聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶，其特征在于，所述引发剂为过硫酸盐、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈和异丙苯过氧化氢中的一种或几种。
3.权利要求1或2所述的一种聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶的制备方法，其特征在于，将微藻溶液、醇溶蛋白溶液和黄腐酸钾溶液以体积比为1：1：1混合，充分搅拌，直至形成均一体系；再加入引发剂和N,N-亚甲基双丙烯酰胺，升温至25～35℃进行交联反应，制得聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶。
4.如权利要求3所述的一种聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶的制备方法，其特征在于，所述微藻溶液的制备方法为：将5~8份微藻溶于60~65份水中，加入1.5~1.8份瓜尔胶和0.4~0.6份聚谷氨酸，充分搅拌，混合形成微藻溶液。
5.如权利要求3所述的一种聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶的制备方法，其特征在于，所述醇溶蛋白溶液的制备方法为：将1~4份醇溶蛋白分散溶于40~45份乙酸乙酯溶液中，制得醇溶蛋白溶液。
6.如权利要求3所述的一种聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶的制备方法，其特征在于，所述黄腐酸钾溶液的制备方法为：将0.3~0.5份黄腐酸钾完全溶解在35~40份水中，加入1~1.2份甘油混合均匀，形成黄腐酸钾溶液。
7.如权利要求3所述的一种聚谷氨酸瓜尔胶水果裂果自修复凝胶的制备方法，其特征在于，交联反应3~4小时。
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