CN103484963B - 一种利用漆酶制备全再生醇溶蛋白纤维的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用漆酶制备全再生醇溶蛋白纤维的方法，属于纺织原料领域。通过漆酶催化醇溶蛋白发生蛋白分子间的交联作用生成大分子聚合物，提高了再生醇溶蛋白纤维的物理机械性能。本发明使得利用生物技术制备高品全蛋白再生纤维代替传统的化学交联改性制备蛋白纤维成为可能，为再生蛋白纤维在纺织工业及生物医药领域中的应用提供了深远的潜在应用价值。

Description

一种利用漆酶制备全再生醇溶蛋白纤维的方法

技术领域

本发明涉及一种利用漆酶制备全再生醇溶蛋白纤维的方法，属于纺织原料领域。

背景技术

随着人们生活水平不断提高，人们对服用纤维性能要求越来越严格，对服装已经超出了保暖、蔽体的要求，同时还要满足环保、保健等要求。天然纤维吸湿性好，制成的织物具有优异的服用性能，但受到种植和地域条件的限制，产量已经不能满足需要。寻求新型的天然纤维原料和制备技术，已成为迫待解决的问题。早在19世纪末，人们就已成功利用农林副产品为原料生产了再生纤维素纤维，20世纪三十年代开始尝试从农副产品如大豆、玉米、牛奶及花生中提取蛋白制备再生蛋白纤维，由于复杂昂贵的生产过程、使用的化学试剂造成的毒副作用和环境污染以及得到的纤维质量低下，蛋白含量较低，最终不得不放弃此类再生纤维的生产。随着对生物燃料及其他生物能源的需求不断增加，导致了玉米蛋白、大豆蛋白及谷朊蛋白等谷物副产品的大量产生且价格低廉，因此科学家们再一次把研究兴趣集中在利用这些农副产品生产新型的再生蛋白纤维。

醇溶蛋白是一类重要的植物蛋白，易溶于乙醇等有机溶剂，蛋白分子为单肽链，无分子间二硫键，无亚基结构，单肽链依靠分子内二硫键和分子间的氢键、范德华力、静电力及疏水键连结，形成较紧密的三维结构，呈球形，其氨基酸组成多为非极性，醇溶蛋白具有粘性主要为面团提供延展性。基于醇溶蛋白的这些性质，从分子结构性能考虑，醇溶蛋白相对他种类的蛋白更加适用于纤维的制备。

由于得到的再生蛋白纤维的物理化学性质与天然的蛋白纤维及合成纤维相比仍有差距，限制了该纤维的应用范围。对纤维进行交联改性是改善再生纤维物理化学性能扩大其应用领域的最常用方法之一。然而，化学试剂造成的毒副作用、环境污染、反应条件苛刻以及因化学反应引起纤维泛黄而导致纤维质量低下等问题很大程度限制了化学交联法的使用。因此，利用生物技术对各种材料进行功能化改性日益引起了人们的研究兴趣，成为当今材料研究领域的一大热点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用漆酶制备全再生醇溶蛋白纤维的方法，以醇溶蛋白为原料制备纺丝液，湿法纺丝得到纤维，再利用漆酶对所得纤维进行处理，即得到具有较高的物理机械性能的全再生醇溶蛋白纤维。

本发明的技术方案：将醇溶蛋白分散于含有0.5-1.5%（w/v）的无水亚硫酸钠、7-9mol/L尿素的水溶液中，配置成25-30%（w/v）的蛋白纺丝液。将纺丝液置于室温（21℃）放置20-30h，期间定期搅拌形成具有一定粘度纺丝液进行湿法纺丝，将所得成纤纤维置于凝固浴中10min，凝固浴为含10%（w/v）无水硫酸钠和10%乙酸（v/v）的水溶液。将所得纤维以清水洗数次，室温晾干，置于酶浓度为0.1-1U/mg纤维的漆酶溶液中处理1-8h后，将纤维于120℃烘箱焙烘2h，再将纤维在水中浸泡做物理拉伸，牵引至原纤维长度的2-3倍。

对所得纤维的物理机械性能进行测试，断裂强度为0.482cN/dtex，断裂伸长率为32.70%，与未经酶促反应的纤维相比，分别提高了13%和81%。

本发明利用漆酶制备全再生醇溶蛋白纤维的方法，利用生物催化剂漆酶代替传统的化学催化交联法，制备具有较高的物理机械性能的再生全醇溶蛋白纤维的方法。该法操作高效、条件温和、环保且容易控制，具有很强的实用性，所得纤维具有广泛应用于纺织工业和生物医药领域的潜能。

附图说明

图1醇溶蛋白纤维的SDS-PAGE，1为经失活的漆酶作用的纤维，2为经漆酶作用的纤维，3为未经酶处理的纤维。

图2醇溶蛋白纤维的机械性能，1为醇溶蛋白纤维，2为经漆酶作用后的醇溶蛋白纤维。

具体实施方式

利用SDS-PAGE凝胶电泳可以表征再生蛋白纤维中的蛋白的酶促氧化交联反应，证明漆酶对醇溶蛋白的催化作用；以纤维的断裂强度和断裂伸长率为指标，可以考察纤维的机械性能。

实施例1 漆酶催化醇溶蛋白纤维改性

将小麦谷朊粉按固液质量比为1:40的比例加入到含70%（v/v）的乙醇水溶液中，室温下磁力搅拌12h使其分布均匀，然后在4000r/min的转速下离心15min，取其上清液浓缩后冷冻干燥，最后粉碎得到醇溶蛋白。将醇溶蛋白溶于含1%（w/v）无水亚硫酸钠、8mol/L尿素的水溶液中，配置30%（w/v）的醇溶蛋白溶液，形成纺丝液。将配置好的纺丝液于21℃放置24h，定期搅拌，湿法纺丝，成纤纤维置于凝固浴中10min，凝固浴为含10%（w/v）无水硫酸钠和10%（v/v）乙酸的水溶液，用清水洗3次，室温晾干。取50mg所得纤维在100mL漆酶（本发明使用的漆酶是真菌漆酶，在本发明中任何来源的漆酶都能实现相同的效果，不同来源的漆酶对醇溶蛋白都有催化氧化作用）浓度为0.4U/mg纤维pH5的酶液中，于50℃处理2h后，用清水洗3次，于120℃烘箱中焙烘2h后在水中浸泡进行牵伸至原纤维长度的2～3倍，晾干后得到成品纤维。将制备的纤维进行SDS-凝胶电泳测试，结果如图1所示，表明纤维中蛋白经漆酶催化氧化发生了交联反应生成大分子聚合物。

实施例2 改性后的醇溶蛋白纤维

将醇溶蛋白溶于含1%（w/v）无水亚硫酸钠、8mol/L尿素的水溶液中，配置含30%（w/v）的醇溶蛋白，形成纺丝液。将配置好的纺丝液于21℃放置24h，定期搅拌，湿法纺丝，成纤纤维置于凝固浴中10min，凝固浴为含10%（w/v）无水硫酸钠和10%乙酸（v/v）的水溶液，用清水洗3次，室温晾干。取50mg的纤维在100mL漆酶浓度为0.2U/mL的pH5的酶液中，于50℃处理2h后，用清水洗3次，于120℃烘箱中焙烘2h，然后在水中浸泡进行牵伸至原纤维长度的2～3倍，晾干后得到纤维。对纤维的物理机械性能进行测试，断裂强度为0.482cN/dtex，断裂伸长率为32.70%，与未经酶促反应的纤维相比，分别提高了13%和81%，结果如图2所示。

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 (3)

1.一种利用漆酶制备全再生醇溶蛋白纤维的方法，其特征在于，是以醇溶蛋白为原料制备纺丝液，湿法纺丝得到纤维，再利用漆酶对所得纤维进行处理，即得到具有较高的物理机械性能的全再生醇溶蛋白纤维；

具体步骤为：

(1)将醇溶蛋白分散于含有0.5-1.5％无水亚硫酸钠、7-9mol/L尿素的水溶液中，配制成25-30％的蛋白纺丝液；

(2)将纺丝液置于室温放置20-30h，期间定期搅拌形成具有一定粘度纺丝液进行湿法纺丝得到成纤纤维，将成纤纤维置于凝固浴中10min，凝固浴为含10％无水硫酸钠和10％乙酸的水溶液；

(3)将所得纤维以清水洗数次，室温晾干，置于酶浓度为0.1-1U/mg纤维的漆酶溶液中处理1-8h，然后将纤维于120℃烘箱焙烘2h，再在水中浸泡做物理拉伸，牵引至原纤维长度的2～3倍。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述醇溶蛋白为任何来源的醇溶蛋白，配制的醇溶蛋白纺丝液中醇溶蛋白浓度为25-30％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述漆酶为任何一种微生物或组织来源的漆酶，酶用量为0.1-1U/mg纤维蛋白。