甲基丙烯酰化乳清蛋白水凝胶的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种甲基丙烯酰化乳清蛋白水凝胶的制备方法，包括以下步骤：配制浓度为1～10g/100ml的乳清蛋白粉原液，先向乳清蛋白粉原液中加入甲基丙烯酸酐，然后调节pH至6.0～10.0，10～25℃持续搅拌反应3～24h；所得反应后溶液用去离子水稀释后透析48～72h，将透析后的截留液冻干，得冻干粉；在去离子水加入冻干粉，再于避光条件下加入光引发剂，用紫外线或可见光照射10～60s后，得水凝胶。本发明专利技术还同时提供了上述甲基丙烯酰化乳清蛋白水凝胶在化妆品中的应用。在化妆品中的应用。在化妆品中的应用。

【技术实现步骤摘要】
甲基丙烯酰化乳清蛋白水凝胶的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及生物医用材料及食品、化妆品等
，具体涉及一种甲基丙烯酰化乳清蛋白水凝胶的制备方法及在食品、化妆品和生物医学材料领域的应用。

技术介绍

[0002]水凝胶是由亲水性分子通过物理或化学交联作用，形成的一种具有三维交联网状结构的软湿材料，具有亲水性而又不溶于水，其功能多样，特性优异，在生物医用、化妆品以及食品工业等众多领域都得到广泛的应用。水凝胶多孔的网络结构和优异的吸水性使得水凝胶能够模仿人体组织的微环境，其物化性能、机械性能以及功能性均可通过调整水凝胶制备工艺而得以改善，因此，水凝胶在生物医学和医药领域备受青睐。然而，现有的医用水凝胶还存在产品性质不均一，功能特性不稳定，原材料成本较高等问题。
[0003]乳清蛋白是一类存在于牛奶乳清中的优质蛋白，主要包含α
‑
乳白蛋白、β
‑
乳球蛋白、血清白蛋白、免疫球蛋白以及乳铁蛋白等生物活性成分。乳清蛋白是干酪加工的副产物，是可获得的最经济的食物蛋白质资源之一，它不仅营养价值高，还具有多种生物活性，如抗氧化、促进创伤愈合、促进骨骼修复以及调节免疫等。乳清蛋白具有热稳定性好、乳化稳定性好、泡沫稳定性好以及易溶解等优点。此外，乳清蛋白中含有游离的氨基和羟基等活性基团，因此适用于化学改性处理。这些特性都使乳清蛋白十分适于加工成医用等领域的水凝胶。
[0004]目前已报道的乳清蛋白水凝胶主要通过以下方法来制备：首先通过加热使蛋白分子展开，暴露内部的疏水基团；然后在高温条件下，蛋白与蛋白分子间，以及蛋白与溶剂分子间会重新相互作用形成凝胶。或者在加热使蛋白分子展开后，在环境温度下引入盐、酸或碱，以诱导蛋白凝胶的形成。
[0005]上述方法普遍存在反应条件复杂，凝胶时间长，产品性质不稳定，难以产业化等缺陷。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的问题是提供一种甲基丙烯酰化乳清蛋白水凝胶的制备方法。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种甲基丙烯酰化乳清蛋白水凝胶的制备方法，其包括以下步骤：
[0008]1)、将乳清蛋白粉在室温下溶解于PBS缓冲液(pH7～8，即，1
×
PBS缓冲液)中，配制成浓度为1～10g/100ml(优选5
±
1g/100ml)的乳清蛋白粉原液；
[0009]2)、先向乳清蛋白粉原液中加入甲基丙烯酸酐，所述甲基丙烯酸酐与步骤1)的乳清蛋白粉的用量比(v/w)为1ml/20g～2ml/1g(优选0.2～1.0v/w)；然后调节pH至6.0～10.0(优选pH8)，10～25℃持续搅拌反应3～24h；
[0010]3)、将步骤2)所得反应后溶液用去离子水稀释后透析48～72h，将透析后的截留液冻干，得冻干粉(甲基丙烯酰化乳清蛋白粉)；
[0011]4)、在去离子水加入冻干粉，搅拌至冻干粉溶解，得冻干粉浓度为10～20g/100ml(优选15
±
2g/100ml)的冻干粉溶液；
[0012]再于避光条件下，加入光引发剂至光引发剂的终浓度为0.05～0.5g/100ml(即，0.05％～0.5％，w/v)，混匀；
[0013]5)、用紫外线(380～405nm)或可见光(含300～450nm)照射步骤4)所得混合液10～60s后，得水凝胶(甲基丙烯酰化乳清蛋白水凝胶)。
[0014]作为本专利技术的甲基丙烯酰化乳清蛋白水凝胶的制备方法的改进，所述步骤4)的光引发剂为苯基2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基次膦酸锂(LAP)。
[0015]即，苯基
‑
2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基亚磷酸锂，为水溶性的光引发剂。
[0016]作为本专利技术的甲基丙烯酰化乳清蛋白水凝胶的制备方法的进一步改进，步骤3)中：透析袋截留分子量为5000～10000Da；反应后溶液：去离子水＝1:2～5的体积比，每6h更换一次透析用去离子水。
[0017]作为本专利技术的甲基丙烯酰化乳清蛋白水凝胶的制备方法的进一步改进：步骤5)中，所述的紫外光强度为10～30mW/cm2。
[0018]作为本专利技术的甲基丙烯酰化乳清蛋白水凝胶的制备方法的进一步改进，所述步骤2)中：
[0019]利用过0.22μm滤径的滤膜、且浓度为5～10mol/L的碱溶液进行pH的调节；
[0020]所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾。
[0021]作为本专利技术的甲基丙烯酰化乳清蛋白水凝胶的制备方法的进一步改进，所述步骤3)中的冻干为：于
‑
45～
‑
55℃干燥16～24h。
[0022]本专利技术还同时提供了利用上述任一方法制备所得的的甲基丙烯酰化乳清蛋白水凝胶在化妆品中的应用。
[0023]在本专利技术中：
[0024]乳清蛋白粉为食品级乳清蛋白分离蛋白粉(蛋白浓度>90％)，例如可购自郑州裕和食品添加剂有限公司。
[0025]在本专利技术中，首先甲基丙烯酸酐与乳清蛋白在室温下反应形成甲基丙烯酰化乳清蛋白，该甲基丙烯酰化乳清蛋白含有双键，其水溶液在少量光引发剂存在以及紫外光照下，在10s左右即可形成水凝胶。本专利技术所涉及的水凝胶制备工艺简单易行，反应条件温和，产品性质稳定，适于工业化生产。
[0026]本专利技术具有以下优势：
[0027](1)本专利技术所用原料为乳清分离蛋白，原料来源安全，成本低廉，属于干酪加工的副产物。本专利技术将成本低廉的食品原料转化为具有生物活性的水凝胶医用材料，大大提高了经济效益。
[0028](2)本专利技术所研制的水凝胶属于乳源蛋白医用材料，其安全系数高，产量大，价格比大多同类医用材料更加低廉。
[0029](3)本专利技术所采用的成胶工艺简单易行，适于大规模工业化生产。
[0030](4)本专利技术所研制的水凝胶在体内易降解，生物相容性好，用途广泛，如皮肤修复，心肌修复等，具有广阔的应用前景。
[0031]综上所述，本专利技术通过化学改性等手段制备一种以乳清蛋白为基质的水凝胶，将
乳清蛋白转化为具有生物活性的医用材料，可用于解决生物医药、化妆品及特殊食品等领域。
附图说明
[0032]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。
[0033]图1为实施例1的甲基丙烯酰化乳清蛋白中氨基的接枝率的核磁图谱；
[0034]图2为实施例1、2的甲基丙烯酰化乳清蛋白中氨基的接枝率；
[0035]图3为实施例1的甲基丙烯酰化乳清蛋白水凝胶图；
[0036]图4为实施例3的甲基丙烯酰化乳清蛋白流变特性示意图；
[0037]图5为实验1的甲基丙烯酰化乳清蛋白水凝胶的体外细胞相容性。
[0038]图6为实施例4的甲基丙烯酰化乳清蛋白水凝胶组大鼠术后7天组织HE染色100倍(A)及200倍(B)镜下图；
[0039]图7为对比例2<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.甲基丙烯酰化乳清蛋白水凝胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)、将乳清蛋白粉在室温下溶解于PBS缓冲液中，配制成浓度为1～10g/100ml的乳清蛋白粉原液；2)、先向乳清蛋白粉原液中加入甲基丙烯酸酐，所述甲基丙烯酸酐与步骤1)的乳清蛋白粉的用量比为1ml/20g～2ml/1g；然后调节pH至6.0～10.0，10～25℃持续搅拌反应3～24h；3)、将步骤2)所得反应后溶液用去离子水稀释后透析48～72h，将透析后的截留液冻干，得冻干粉；4)、在去离子水加入冻干粉，搅拌至冻干粉溶解，得冻干粉浓度为10～20g/100ml的冻干粉溶液；再于避光条件下，加入光引发剂至光引发剂的终浓度为0.05～0.5g/100ml，混匀；5)、用紫外线或可见光照射步骤4)所得混合液10～60s后，得水凝胶。2.根据权利要求1所述的甲基丙烯酰化乳清蛋白水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤4)的光引发剂为苯基2,4,6
‑
三甲基苯甲酰基次膦酸锂。3.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱旸，胡子毅，曹望北，任大喜，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：