一种接枝改性蛋白质的制备方法及其应用技术

一种接枝改性蛋白质的制备方法及其应用，属于接枝改性技术领域。本发明专利技术介绍了一种蛋白质的接枝改性方法：先用引发剂、链转移剂和功能性单体制备一端带有活性官能团的聚合物链，然后再用催化剂将氨基封端的聚合物接枝到蛋白质上，反应结束后再通过沉淀、离心、乙醇抽提或醇洗、及干燥，将接枝后的改性蛋白分离出来。接枝改性蛋白质兼有蛋白质和氨基封端聚合物的优良性质，为其进一步的应用拓展了空间：与蛋白质相比，接枝了亲水性聚合物的接枝改性蛋白质具有优良的溶解性，表面疏水性，乳化性及起泡性等优良性能，因此可将其作为乳化剂来应用。

【技术实现步骤摘要】

一种接枝改性蛋白质的制备方法及其应用，本专利技术涉及一种蛋白质的接枝 改性方法，尤其涉及将氨基封端的功能性聚合物长链接枝到蛋白质上，以改变 各种功能性如水溶性，表面荷电性和生物相容性等。接枝亲水性氨基封端聚 合物的接枝改性蛋白质具有优良的水溶性和乳化性，适用于作为乳化剂。属于 接枝改性

技术介绍
作为一种新型的生物可降解高分子材料，近年来人们对蛋白质如大豆蛋白、 小麦蛋白、玉米蛋白、明胶等的改性及材料化应用的研究日益增多。蛋白质在 许多工业领域中也有着巨大的潜在用途，例如用于可再生利用的环境友好材料、 增强复合材料、包装材料、药品胶囊、粘结剂、乳化剂及军事材料等方面。但 是，纯蛋白质的力学性能难以满足作为材料的需要，因此需用物理、化学、生 物等方法对其进行改性。在蛋白质接枝改性这方面，国内外已有一些报道。将聚丙烯腈通过自由基 共聚接枝到酪蛋白上，以提高它的溶解性和热性能(JApplPolymSci2000， 77， 2543-2551)。利用氨基封端的聚乙二醇，接枝到蛋白质上，以提高蛋白质的水 溶性和生物相容性(ACS SympSer 1997， 680， 318-41)。在胰凝乳蛋白酶上， 利用原子转移自由基聚合，接枝丙烯酸甲酯，以改变胰凝乳蛋白酶的性质 (Biomac匪olecules， 2005， 6， 3380-3387)。利用巯基乙醇打开大豆分离蛋白 的二硫键形成活性点，接枝亲水链，从而提高溶解性(功能高分子学报，2005， 18， 285-289)。利用硝酸铈铵和过硫酸钾引发大豆分离蛋白接枝苯乙烯，从而 提高大豆膜的性能(JApplPolymSci2005， 98， 1457-1461)。但这些报道大多集中在采用自由基共聚接枝的方法，自由基共聚接枝需要 加热，因而会使蛋白质变性，破坏其部分性能。采用l-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基 碳二亚胺盐酸盐(EDC)催化縮聚接枝法的研究很少有报道，EDC催化縮聚接 枝法具有高效，低温，不影响蛋白质其它优良特性等优点，因此采用EDC催化 縮聚法对蛋白质进行接枝改性研究具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了 一种温和蛋白质接枝改性的方法，通过对蛋白质的 接枝改性，可以改善它的水溶性、荷电性和生物相容性，拓展了蛋白质这类相 对廉价、可降解、可再生的绿色资源在各个领域中的应用范围。本专利技术的技术方案 一种接枝改性蛋白质的制备方法，工序为用引发剂、 链转移剂和功能性单体制备氨基封端的聚合物；用催化剂和助催化剂将氨基封 端的聚合物接枝到蛋白质上；接枝反应24小时后再通过沉淀、离心、乙醇抽提 或醇洗、及干燥，将接枝后的接枝改性蛋白质分离出来；(1) 制备氨基封端的聚合物将单体溶于去离子水中搅拌，并在氮气保护 下加入链转移剂和引发剂，单体、链转移剂和引发剂的摩尔比为50 : 2-10 : 1， 然后密封瓶口，转入6(TC油浴反应8小时，反应结束后用丙酮沉淀，取杯底沉 淀物在3(TC烘箱中干燥至恒重，得氨基封端的聚合物备用；(2) 制备接枝改性蛋白质用pH-8.5的硼酸缓冲溶液分别溶解氨基封端 的聚合物、溶解蛋白质，溶解催化剂l-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐 (EDC)、及溶解辅助催化剂N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，搅拌使其充分溶解， 氨基封端的聚合物、蛋白质、EDC、 NHS的质量比为250 : 250 : 1 : 3，将磷酸 缓冲溶液溶解的上述四种溶液混合，在室温下反应24小时；(3) 接枝改性蛋白质的后处理用反应液10倍体积的丙酮对反应后溶液 进行沉淀，离心8分钟取管底沉淀物，然后用无水乙醇对沉淀物抽提24小时以 除去未接枝上的氨基封端聚合物，或用反应液2倍体积的无水乙醇清洗3次以 除去未接枝上的氨基封端聚合物，然后将所得接枝物在3(TC烘箱中干燥至恒重 或冷冻干燥，或者喷雾干燥，得到接枝改性蛋白质。然后将所得接枝物在30°C 烘箱中干燥至恒重，得到接枝改性蛋白质。用本专利技术方法制备的接枝改性蛋白质的应用，帝U备的接枝改性蛋白质的表 面电荷改变为等电点消失，溶解性和表面疏水性增加，乳化性能改善受pH值影 响较小，拓展了接枝改性蛋白材料在生物医用材料，包装膜，化妆品，工业添 加剂领域的应用。按照本专利技术，功能性单体依据被改性蛋白质所需改善的功能来选择。如果 需改善亲水性，可选择亲水性单体如丙烯酸，甲基丙烯酸，丙烯腈，马来酸 酐，2—丙稀酰胺基一2—甲基丙磺酸(AMPS)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化 铵(DMC) ， N-异丙基丙烯酰胺等等。如果需改善光敏性，可选择光敏性单体: 丙烯酸改性的肉桂酰氯，偶氮类光敏单体等等。按照本专利技术，试验中所用pH-8.5的硼酸缓冲溶液配制方法如下预先用水 溶液分别配制0.1mol/L的NaOH溶液、0.4mol/L的硼酸溶液和0.4mol/L的KC1 溶液，再分别移取10.1mL的NaOH溶液、12.5 mL的硼酸溶液和12.5 mL的 KCl溶液于100mL的容量瓶中，用水定容。按照本专利技术，作为乳化剂应用，乳化性测定方法取3mg/mL的接枝改性 蛋白质溶液3mL，加入3mL油相甲苯，在5000r/min下均质搅拌2min;静置，取5pL均质后的溶液加40^超纯水稀释后，做光学显微镜测试。并测定乳化 层高度。结果显示，接枝改性蛋白质产物在较宽的pH值范围内具有优良的乳化 性，尤其可用于需要酸性pH条件的生物医用材料，包装膜，化妆品，工业添加 剂等相关领域。表面电荷的测定方法用蒸馏水将待测样品溶解配成C=2xl(T4g/mL的水溶 液，搅拌24h后，用一定浓度的HCl或NaOH调节溶液的pH值(2 12)，然后 再搅拌2h后用Zeta-电位仪测定溶液的Zeta电位。所有实验在室温25'C下进行。本专利技术的有益效果本专利技术的接枝反应是在室温下进行，具有无需加热， 节约能量的优点。催化剂EDC具有水溶液中催化，高效，低温催化等优点。助 催化剂NHS具有提高EDC催化效率，减少反应时间等优点。本专利技术将接枝单 体合成为聚合物链后再引入蛋白质上，就可以避免直接添加单体对蛋白质结构 的破坏，有利于保护蛋白质的优良特性如乳化性及起泡性等。通过改变所用的 接枝单体就可以得到具有不同功能的聚合物链，从而将不同的功能性引入蛋白 质上。可以将接枝前后的溶解性，表面电荷，表面疏水性，乳化性，起泡性等 各项性能进行对比，用于指导选择特殊功能的接枝聚合物来赋予接枝改性蛋白 产物特殊的功能性。由于蛋白接枝产物具有优良的功能性，可以用于作生物医 用材料，包装膜，化妆品，工业添加剂等领域。 附图说明图1不同浓度的大豆分离蛋白(左)和接枝物SPI-g-NH-PAMPS (右)溶液 的乳化实效图0^25。C,接枝物的接枝率GP %=74.45°/。)。图2不同浓度的大豆分离蛋白溶液的乳化效果影响(溶液浓度从左到右分 另U为llmg/mL， 9mg/mL， 7 mg/mL， 5mg/mL， 3mg/mL, lmg/mL)。图3不同浓度的接枝物SPI-g-NH-PAMPS的乳化效果影响(溶液浓度从左 到右分别为11mg/mL， 9mg/mL, 7mg/mL， 5mg/mL， 3mg/mL， lmg/mL) (T=25 °C,GP%=本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种接枝改性蛋白质的制备方法，其特征在于工序为：用引发剂、链转移剂和功能性单体制备氨基封端的聚合物；用催化剂和助催化剂将氨基封端的聚合物接枝到蛋白质上；接枝反应２４小时后再通过沉淀、离心、乙醇抽提或醇洗、及干燥，将接枝后的接枝改性蛋白质分离出来；（１）制备氨基封端的聚合物：将单体溶于去离子水中搅拌，并在氮气保护下加入链转移剂和引发剂，单体、链转移剂和引发剂的摩尔比为５０∶２－１０∶１，然后密封瓶口，转入６０℃油浴反应８小时，反应结束后用丙酮沉淀，沉淀用去离子水溶解，再用丙酮沉淀，取杯底沉淀物在３０℃烘箱中干燥至恒重，得氨基封端的聚合物备用；（２）制备接枝改性蛋白质：用ｐＨ≈８．５的硼酸缓冲溶液分别溶解氨基封端的聚合物、溶解蛋白质，溶解催化剂１－（３－二甲氨基丙基）－３－乙基碳二亚胺盐酸盐ＥＤＣ、及溶解辅助催化剂Ｎ－羟基琥珀酰亚胺ＮＨＳ，搅拌使其充分溶解，氨基封端的聚合物、蛋白质、ＥＤＣ、ＮＨＳ的质量比为２５０∶２５０∶１∶３，将磷酸缓冲溶液溶解的上述四种溶液混合，在室温下反应２４小时；（３）接枝改性蛋白质的后处理：用反应液１０倍体积的丙酮对反应后溶液进行沉淀，离心８分钟取管底沉淀物，然后用无水乙醇对沉淀物抽提２４小时以除去未接枝上的氨基封端聚合物或用反应液２倍体积的无水乙醇清洗３次以除去未接枝上的氨基封端聚合物，然后将所得接枝物在３０℃烘箱中干燥至恒重或冷冻干燥，或者喷雾干燥，得到接枝改性蛋白质。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓亚，姜鹏，周华，朱叶，白绘宇，江金强，杨成，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]