羊毛角蛋白膜的制备及其结构性能的研究

论文摘要

我国羊毛资源面临短缺,每年有许多毛纺厂的羊毛副产品、不适合纺纱的劣质羊毛以及许多其它动物毛被废弃,这些废弃资源中含有丰富的角蛋白。因此,近年来,蛋白质再生利用的研究很活跃,但国内外对羊毛角蛋白再生利用研究的报道却很少。本文将羊毛中提取出的角蛋白制成混合膜,并对其结构性能进行了研究,为角蛋白在可降解塑料、生物医学领域和化妆品面膜等领域的潜在应用,以及为其它废弃蛋白质资源的再生利用提供新的途径。首先,本文对羊毛角蛋白的提取方法进行了筛选。通过对三种提取方法中,羊毛的溶解率、角蛋白溶液的质量分数、溶解后羊毛残渣外观形态以及角蛋白溶液的稳定性等的比较分析,得出采用硫化钠/尿素/SDS方法溶解羊毛时,不仅能使大部分的鳞片破裂并溶解,而且溶剂能渗入纤维内部使皮质层溶解的结论。采用此法羊毛的溶解率可达到48.48%,角蛋白溶液的质量分数达1.59%,在三种方法中都是最高的,且角蛋白溶液的稳定性最好。在此研究基础上,本文选用该方法溶解羊毛进行后续实验。其次,将羊毛中提取出来的角蛋白溶液制成纯角蛋白膜,并对其基本结构进行了测定。分析结果表明,羊毛纤维中含有的α-螺旋结构比角蛋白中的高,而角蛋白中含有的β-折叠结构和无规卷曲结构比羊毛纤维中含有的多;与羊毛纤维相比,角蛋白的结晶度和热稳定性有所降低。再次,将角蛋白溶液分别与PVA溶液和丝蛋白溶液以一定比例共混,测定混合溶液的流变性能;然后制得角蛋白/PVA共混膜和角蛋白/丝蛋白共混膜,并对混合膜的形态结构、分子结构、聚集态结构、热学性能、力学性能及热水溶失率等进行了研究。结果表明,角蛋白/PVA共混膜在宏观上出现两相,角蛋白/丝蛋白共混膜结构均匀致密;随着PVA或丝蛋白含量的增加,共混膜的结构特征逐渐由角蛋白型转向PVA型或丝蛋白型,角蛋白和丝蛋白之间形成了分子间相互作用力;当共混膜中PVA或丝蛋白含量为70%-80%时,共混膜的力学性能能得到较大改善;PVA或丝蛋白的加入都有利于改善膜的湿态稳定性。最后,对角蛋白/PVA共混膜的降解性能进行了研究,测定了共混膜降解后的失重率、基本结构以及外观形态。结果表明,共混膜在酶溶液中的失重率比在PBS溶液中的高,角蛋白被部分降解掉。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 羊毛纤维及其角蛋白的结构
• 1.2.1 羊毛纤维的结构
• 1.2.2 羊毛角蛋白的结构和化学性质
• 1.3 羊毛角蛋白的研究现状
• 1.3.1 羊毛角蛋白的提取方法
• 1.3.2 羊毛角蛋白溶液整理纺织品
• 1.3.3 羊毛角蛋白的纤维化
• 1.3.4 羊毛角蛋白成膜化
• 1.3.5 羊毛角蛋白在生物医用领域的应用
• 1.4 本课题的研究目的、意义和内容
• 第二章 羊毛角蛋白提取方法试验
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 羊毛角蛋白的提取方法
• 2.2.2 测试方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 羊毛的溶解率和角蛋白溶液的质量分数
• 2.3.2 外观形态分析
• 2.3.3 红外光谱分析
• 2.3.4 溶液稳定性的分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 纯角蛋白膜的基本结构及角蛋白混合膜的制备
• 3.1 羊毛角蛋白溶液的制备
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 纯角蛋白膜的制备及其基本结构测定
• 3.2.1 纯角蛋白膜的制备
• 3.2.2 傅立叶红外光谱测定
• 3.2.3 X-射线衍射分析
• 3.2.4 热学性能分析
• 3.2.5 结果与讨论
• 3.3 角蛋白混合膜的制备
• 3.3.1 角蛋白混合液的制备及其流变性能
• 3.3.2 角蛋白混合膜的制备
• 3.4 本章小结
• 第四章 羊毛角蛋白共混膜的结构与性能研究
• 4.1 角蛋白/PVA 混合膜的结构与性能
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验方法
• 4.1.3 结果与讨论
• 4.2 角蛋白/丝素蛋白混合膜的结构与性能
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.3 结果与讨论
• 4.3 本章小结
• 第五章 羊毛角蛋白/PVA 共混膜的降解性能
• 5.1 实验材料
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 磷酸缓冲盐溶液（PBS）的配制
• 5.2.2 放线菌酶溶液的配置
• 5.2.3 体外降解实验
• 5.2.4 降解性能测试
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 降解后外观形态的变化
• 5.3.2 共混膜失重率随降解时间的变化
• 5.3.3 降解后共混膜分子结构的变化
• 5.3.4 降解后共混膜的结晶结构变化
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 结论
• 6.2 有待进一步研究的内容
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文
• 致谢