小麥蛋白質(zhì)體系的結(jié)構(gòu)與流變行為研究.pdf

1、由于合成高分子塑料的大量應(yīng)用造成日益嚴(yán)重的白色污染，生物可降解材料的開發(fā)在國(guó)際上備受關(guān)注。小麥蛋白質(zhì)來源豐富、價(jià)格低廉、可降解，在生物可降解環(huán)境友好材料的制備與應(yīng)用方面有著巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。 本論文第一部分以小麥蛋白質(zhì)粉為主要原料，以甘油為增塑劑，采用模壓或澆鑄法制備小麥蛋白質(zhì)熱壓塑料、醇溶蛋白塑料與澆鑄膜。研究了交聯(lián)劑類型、模壓溫度以及甘油含量對(duì)熱壓蛋白質(zhì)塑料結(jié)構(gòu)與吸濕性、力學(xué)性能以及熱降解性能等的影響，考察了交聯(lián)劑用量和

2、pH值對(duì)醇溶蛋白膜拉伸性能、吸濕性與透濕性的影響。 第二部分采用70%（v/v）乙醇/水混合溶劑或50%（v/v）正丙醇/水混合溶劑從小麥蛋白質(zhì)粉中提取醇溶蛋白，制備醇溶蛋白70%（v/v）乙醇/水溶液或50%（v/v）正丙醇/水溶液，并在適當(dāng)條件下制備了醇溶蛋白凝膠。研究了醇溶蛋白溶液與凝膠的流變行為，考察了蛋白質(zhì)濃度（C）、溫度、pH值、金屬離子濃度等對(duì)醇溶蛋白溶液與凝膠流變行為的影響。 研究發(fā)現(xiàn)，交聯(lián)劑類型、模

3、壓溫度以及甘油含量顯著影響蛋白質(zhì)塑料的形態(tài)、玻璃化轉(zhuǎn)變與力學(xué)性能。二硫鍵交聯(lián)使體系相分離程度增大，導(dǎo)致蛋白質(zhì)富集區(qū)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）升高。相比之下，醛類化合物交聯(lián)可在一定程度上抑制相分離，降低蛋白質(zhì)富集區(qū)的Tg，提高塑料的拉伸強(qiáng)度，同時(shí)降低楊氏模量與斷裂伸長(zhǎng)率。未添加任何交聯(lián)劑時(shí)，僅將模壓溫度從25℃升高到125℃，可提高蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的二硫鍵交聯(lián)密度，導(dǎo)致拉伸強(qiáng)度和楊氏模量增高、松弛時(shí)間延長(zhǎng)。甘油含量增高導(dǎo)致蛋白質(zhì)富集區(qū)與甘油富集區(qū)T

4、g同時(shí)降低，醇溶蛋白塑料拉伸強(qiáng)度與楊氏模量降低，斷裂伸長(zhǎng)率增大。酸堿處理使醇溶蛋白膜的吸濕率稍有增大，但其拉伸強(qiáng)度顯著增大。 pH值顯著影響醇溶蛋白溶液粘度與特征松弛時(shí)間。零剪切粘度（η0）與力學(xué)松弛時(shí)間（τM）均隨pH值增大而減小。在50%（v/v）正丙醇/水溶液中，醇溶蛋白溶液的動(dòng)態(tài)流變行為符合雜化（Hybrid）模型，蛋白質(zhì)分子受靜電力作用而伸展，呈半柔性鏈。50℃、pH=9.3時(shí)，醇溶蛋白溶液（蛋白質(zhì)濃度C=13wt%

5、）形成雜化程度較低的分子凝膠，凝膠時(shí)間為175min，其平臺(tái)模量（GN）=434.4±13.7Pa，對(duì)應(yīng)有效彈性鏈段密度（νe）=（1.06±0.03）×1023m—3。20gL—1～200gL—1醇溶蛋白50%（v/v）正丙醇/水溶液呈牛頓流體特性，流動(dòng)活化能（Ea）為23.5～27.3kJmol—1，特性粘數(shù)[η]隨溫度升高而增大。戊二醛、正十二硫醇與金屬離子（Na+、K+、Mg2+、Ca2+）均可提高醇溶蛋白溶液粘度。在一定濃度范