本发明属于生物
技术领域：
，具体涉及一种米糠植物蛋白甲醛去除剂及其制备方法。
背景技术：
：甲醛是一种无色、有刺激性气味的气体，易溶于水.在室内环境中，甲醛主要来源于各种板材、绝缘材料和涂料，它是世界卫生组织认定的致癌、致畸物质，也是一种潜在的强致突变物质。长期接触甲醛气体，不仅会对接触器官和呼吸系统造成损害，还会造成慢性中毒，对生殖系统和免疫系统也有一定的伤害，危害身体健康。目前市场中销量较高、使用广泛的甲醛去除剂主要分为光触媒甲醛去除剂和生物酶甲醛去除剂两种。光触媒甲醛去除剂多以光催化材料为主要成分，其通过吸收一定光源的能量，产生带负电荷的活性电子和对应带正电荷的空穴，活性电子与催化剂表面吸附的氧气发生还原反应生成·O2-自由基，空穴能与催化剂表面吸附的水分子或者羟基发生氧化反应生成·OH自由基，生成的两种自由基具有很高的化学活性，能与甲醛反应生成二氧化碳和水，从而达到去除甲醛的目的，并且不产生二次污染。用于除甲醛的光催化剂多为半导体，如文献(EffectofpeptizingconditionsonnanometerpropertiesandphotocatalyticactivityofTiO2hydrosolspreparedbyH2TiO3[J]JournalofHazardousMaterials,2008,155(1):90)，但其一般以紫外光为光源，在实际使用中有一定局限性。生物酶甲醛去除剂多为植物或微生物体内提取的氨基化、酚类等物质，其能催化分解甲醛为二氧化碳和水.一些恶嗅单胞菌(高活性高耐受甲醛降解菌株的分离鉴定及降解条件研究[J].环境科学，2010，31(10)：2481.)和革兰氏阴性菌短杆菌等微生物内的物质都能够降解甲醛，但需要特定的温度和pH值才能发挥良好的除醛性能，所以开发绿色型、且适用面广的甲醛捕获剂是当前研究热点。米糠是碾米加工时的主要副产物，从植物形态学来讲，是糊粉层、珠心层、种皮、果皮层及它们之间亚层混合体。我国年产米糠1000万吨以上，约占世界1/3。未脱脂米糠中一般含有粗蛋白12％-16％，脂肪16-22％，灰分7-11％，并含有丰富的维生素、谷甾醇#角鲨烯等生理活性成分，蛋白含量基本高出普通精米1倍，这表明米糠是一种极具开发潜力的高附加值资源。将米糠中的粗蛋白分解为蛋白多肽、氨基酸等成分并提取出来用做甲醛去除剂未见有文献报道。技术实现要素：本发明的目的是提供一种新型甲醛去除剂，本发明采用氨水-菠萝蛋白酶对米糠蛋白进行水解得到米糠植物蛋白液，以米糠植物蛋白液为甲醛去除活性成分制备出新型米糠植物蛋白甲醛去除剂；本发明制备的新型甲醛去除剂性质稳定、绿色无污染，水溶性好，方便使用，且甲醛去除率高。根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种米糠植物蛋白甲醛去除剂，按重量份数计算，由以下成分组成：米糠植物蛋白液13-15重量份、溶剂110-120重量份、表面活性剂0.2-0.3重量份、巯基乙酸铵1.0-1.2重量份、乙二胺四乙酸二钠0.03-0.05重量份、C2-C5的多元醇2-3重量份；所述米糠植物蛋白液由以下制备方法制备：1)将1.0重量份的米糠蛋白粉加入到3重量份的纯化水中于50℃下超声溶胀24h；2)加入0.2重量份乙二胺四乙酸，继续超声30min后过滤；本发明首先对米糠蛋白进行热溶胀，然后添加重金属掩蔽剂乙二胺四乙酸对溶胀处理后的米糠蛋白及其溶液进行重金属的吸附，重金属被乙二胺四乙酸吸附后留在的溶液中，通过过滤去除；3)滤饼置于5重量份的去离子水中，加入0.01重量份的十二烷基磺酸钠，搅拌溶解均匀后再加入氨水溶液调节pH至7.5-8.2控温至60-65℃搅拌1-2h得碱处理液；通常可以采用酸法、碱法或者酶法对米糠蛋白进行水解，碱法容易造成肽键水解，往往水解不可控，而且水解后生成的小分子氨基酸往往会出现消旋化；但本发明与传统碱法不同，采用氨水在弱碱性(pH为7.5-8.2)下于高温下，在较短时间内进行初步水解处理得到米糠蛋白的不完全水解产物(分子量大小不等的多肽及其部分氨基酸)；研发初期尝试过采取常规氢氧化钠或强氧化钾进行碱性水解，然后再利用菠萝蛋白酶进行水解，得到的产品甲醛去除能力较弱，最终确定采取氨水在弱碱性条件下进行水解；4)向碱处理液中加入磷酸盐调节pH至7.0-7.5，然后加入菠萝蛋白酶0.06-0.08重量份，控制至温度为50-55℃酶解5-6h；5)升温至90℃进行酶灭活10min，然后降温至40-45℃离心，收集滤液；6)滤液在40-45℃下采用孔径为0.5微米的微孔滤膜保温过滤得米糠植物蛋白液。优选的，所述表面活性剂为氨基酸型表面活性剂，所述氨基酸型表面活性剂为二(辛氨基乙基)甘氨酸、N-酰基肌氨酸、N-酰基谷氨酸二乙酯、N-月桂酰天冬氨酸，更优选为二(辛氨基乙基)甘氨酸；本发明采用氨基酸型表面活性剂，首先起到了表面活性剂本身的作用，其次由于本发明采用的表面活性剂中含有“氨基”或者“羧基”，也起到了去除甲醛的目的。优选的，所述溶剂为水、乙醇或乙醇和水的混合物，更优选为水；优选的，所述C2-C5的多元醇为乙二醇、丙二醇、丙三醇、1,2-丁二醇、1,2-戊二醇中的一种或多种复配；本发明添加了部分多元醇作为甲醛去除剂的辅助试剂，多元醇具有较大粘度，吸湿性强，可以通过多个羟基通过分子间氢键的作用力“俘获”甲醛分子，增加米糠植物蛋白液中多肽或者氨基酸与甲醛分子的作用时间，在一定程度上增加了甲醛的去除率和去除速率。酶的选择是菠萝蛋白酶是从凤梨属植物-菠萝中经生物工程技术提取精制而成的一组巯基水解蛋白酶，其分子量为33000，等电点为9.55。菠萝蛋白酶的主要成分是一种含巯基的蛋白酶，同时还包含过氧化物酶、酸性磷酸酯酶、几种蛋白抑制剂和有机活性钙，其活性中心为巯基(—SH)，能进行各种蛋白质水解，进行生化反应。本发明采用菠萝蛋白酶对初步水解的米糠蛋白进行二次水解，一方面可以继续对米糠蛋白进行水解，而且可以对氨水水解产生的大分子多肽进行二次水解，断裂生成小分子多肽，裸露出更多氨基，增加与羰基化合物(如甲醛)的接触位点。本发明制备的米糠植物蛋白液水溶性好，采用凝胶渗透色谱(GPC)测量，统计其平均相对分子质量为2030，进一步证明米糠植物蛋白液由多肽和少量小分子氨基酸组成。由于本发明米糠植物蛋白液中含有大量的多肽和小分子氨基酸，往往会发生水解、氧化、消旋化、变形等反应，从而改变米糠植物蛋白液的成分，影响甲醛去除剂的效果；通常采用定点突变(通过基因工程手段替换引起多肽不稳定的残基或引入能增加多肽稳定性的残基)、化学修饰(如PEG修饰)、冻干或采用添加剂(糖类或某些盐)来提高多肽的稳定性；本发明中采用巯基乙酸铵作为添加剂使用增加米糠植物蛋白甲醛去除剂的稳定性，但是可以将产品的货架期由8个月延长到24个月。根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种米糠植物蛋白甲醛去除剂的制备方法，包括以下步骤：1)将米糠植物蛋白液加入到溶剂中溶解，然后加入表面活性剂于40℃下搅拌均匀得第一混合液；2)向第一混合液中加入乙二胺四乙酸二钠和C2-C5的多元醇搅拌溶解得第二混合液；3)向第二混合液中加入巯基乙酸铵于1000rpm下高速搅拌30min后过滤得米糠植物蛋白甲醛去除剂。优选的，步骤3)中过滤得米糠植物蛋白甲醛去除剂灌装于压力容器灌中。本发明制备的米糠植物蛋白甲醛去除剂可用于去除室内、私家车内部或水中甲醛，优选为去除水中的甲醛。本发明去除甲醛的原理为：本发明通过氨水-菠萝蛋白酶处理得到的米糠植物蛋白液中含有大量的多肽、小分子氨基酸，这些物质中的氨基可以和甲醛分子中的羰基相互作用，进而封闭甲醛分子中的羰基，以克服甲醛的污染；另外米糠植物蛋白液含有部分氧化活性肽，能够氧化甲醛，即通过氧化还原反应的原理去除甲醛，本发明是两方面相互作用的综合结果。与现有技术相比，本发明具有如下优点：1)本发明提供了一种新型的米糠植物蛋白甲醛去除剂，该产品无毒无害、水溶性，可灌装于压力容器中，使用方便；2)本发明在制备米糠植物蛋白液时首次采用氨水-菠萝蛋白酶对米糠蛋白进行水解获得米糠蛋白液，较传统的方法获得的米糠蛋白液氨基含量高；3)本发明采用简单的巯基乙酸铵作为米糠植物蛋白液的稳定剂，大大延长了产品的货架期，但货架期由8个月延长至24个月；4)本发明采用C2-C5的多元醇作为甲醛去除剂的辅助试剂，多元醇具有较大粘度，吸湿性强，可以通过多个羟基通过分子间氢键的作用力“俘获”甲醛分子，增加米糠植物蛋白液中多肽或者氨基酸与甲醛分子的作用时间，在一定程度上增加了甲醛的去除率和去除速率。附图说明图1为采用凝胶渗透色谱(GPC)测量的米糠植物蛋白液凝胶色谱图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。米糠蛋白来源于陕西帕尼尔生物科技有限公司，蛋白含量为90.14wt％，水分含量2.0wt％；菠萝蛋白酶来自北京索莱宝科技有限公司，酶活50万u/g；碱性蛋白酶B8360、酸性蛋白酶B8410和木瓜蛋白酶G8430也来自于北京索莱宝科技有限公司。米糠植物蛋白液中氨基含量的测定：依据现有技术中的教导(中国皮革,依据茚三酮比色法和甲醛滴定法测定水解胶原的比较2011,40卷第7期,1-4页)中茚三酮比色法测量米糠植物蛋白液中氨基含量。实施例1研发初期，研发人员以氨基含量为指标分别筛选了不同的水解体系(盐酸、醋酸、氢氧化钠、氢氧化钾、碱性蛋白酶B8360、酸性蛋白酶B8410、木瓜蛋白酶G8430)，最终筛选出氨水-菠萝蛋白酶体系，并对其进行优化得出制备米糠植物蛋白液的最适宜工艺：1)将1.0kg的米糠蛋白粉加入到3kg的纯化水中于50℃下超声溶胀24h；2)加入0.2kg的乙二胺四乙酸，继续超声30min后采用孔径为2微米的滤膜过滤；3)滤饼置于5kg的去离子水中，加入0.01kg的十二烷基磺酸钠，搅拌溶解均匀后再加入氨水溶液调节pH至7.5-8.2，控温至60-65℃搅拌1-2h得碱处理液；4)向碱处理液中加入磷酸二氢钾调节pH至7.0-7.5，然后加入菠萝蛋白酶0.06-0.08kg，控制至温度为50-55℃酶解5-6h；5)升温至90℃进行酶灭活10min，然后降温至40-45℃离心，收集滤液；6)滤液在40-45℃下采用孔径为0.5微米的微孔滤膜保温过滤得米糠植物蛋白液。图1为采用凝胶渗透色谱(GPC)测量的米糠植物蛋白液凝胶色谱图(以聚乙二醇作为标准)，统计其平均相对分子质量为2030，证明米糠植物蛋白液由多肽和少量小分子氨基酸组成。实施例1-A与实施例1相比，区别在于采用氢氧化钠调节步骤3)中pH为8.0，即采用氢氧化钠代替氨水溶液，其余与实施例1完全相同。实施例1-B与实施例相比，区别在于采用氢氧化钠调节步骤3)中不添加氨水溶液进行碱的初步处理，直接采用磷酸二氢钾调节pH至7.0-7.5，然后加入菠萝蛋白酶0.06-0.08kg，控制至温度为50-55℃酶解5-6h；其余与实施例1完全相同。表1为实施例1及其实施例1-A，1-B制备的米糠植物蛋白液氨基含量检测结果：表1米糠蛋白氨基含量检测结果来源氨基含量/％wt实施例14.20实施例1-A1.21实施例1-B2.02实施例2制备米糠植物蛋白甲醛去除剂的制备方法，包括以下步骤：1)将实施例1制备的米糠植物蛋白液13重量份加入到110重量份的水中溶解，然后加入0.2重量份表面活性剂二(辛氨基乙基)甘氨酸于40℃下搅拌均匀得第一混合液；2)向第一混合液中加入乙二胺四乙酸二钠0.03重量份和乙二醇2重量份搅拌溶解得第二混合液；3)向第二混合液中加入巯基乙酸铵1.0重量份于1000rpm下高速搅拌30min后过滤得米糠植物蛋白甲醛去除剂。实施例3制备米糠植物蛋白甲醛去除剂的制备方法，包括以下步骤：1)将实施例1制备的米糠植物蛋白液15重量份加入到120重量份乙醇和水的混合溶液(40重量份乙醇，80重量份水)中溶解，然后加入表面活性剂N-酰基肌氨酸0.3重量份于40℃下搅拌均匀得第一混合液；2)向第一混合液中加入乙二胺四乙酸二钠0.05重量份和3重量份丙三醇搅拌溶解得第二混合液；3)向第二混合液中加入巯基乙酸铵1.2重量份于1000rpm下高速搅拌30min后过滤得米糠植物蛋白甲醛去除剂。实施例4制备米糠植物蛋白甲醛去除剂的制备方法，包括以下步骤：1)将实施例1制备的米糠植物蛋白液14重量份加入到110重量份水中溶解，然后加入表面活性剂二(辛氨基乙基)甘氨酸0.2重量份于40℃下搅拌均匀得第一混合液；2)向第一混合液中加入乙二胺四乙酸二钠0.04重量份和1,2-丁二醇2重量份搅拌溶解得第二混合液；3)向第二混合液中加入巯基乙酸铵1.1重量份于1000rpm下高速搅拌30min后过滤得米糠植物蛋白甲醛去除剂。将实施例2制备的米糠植物蛋白甲醛去除剂灌装于压力容器中，然后喷洒于封闭的室内、车内(每立方米喷洒10ml)，采用美国乐控H1型手提式甲醛检测仪测量喷洒后不同时间的甲醛浓度，结果如表2所示：表2米糠植物蛋白甲醛去除剂的去除效率试验结果表明本发明制备的米糠植物蛋白甲醛去除剂能够有效的去除车内、室内的甲醛，经过12h的作用，甲醛浓度下降为0.08mg/m3，符合GB50325-2010规定。对比例2与实施例2相比，改用相同重量的纯化水代替巯基乙酸铵，其余与实施例2完全一致；对实施例2和对比例2中的米糠植物蛋白甲醛去除剂进行理化性质检测和甲醛去除率检测，结果如表3所示；1)理化性质检测：25℃、避光放置一定时间检测米糠植物蛋白甲醛去除剂是否变色、出现沉淀、聚集现象；2)甲醛去除率检测：取25℃、避光放置一定时间的米糠植物蛋白甲醛去除剂采取喷雾的方式在室内甲醛浓度为2.00mg/m3的封闭空间内进行的，每立方米的空间内喷洒5ml米糠植物蛋白甲醛去除剂。表3米糠植物蛋白甲醛去除剂稳定性结果几乎所有多肽类产品在放置储存过程中受到外界条件影响(如PH、温度、光照、氧浓度等)均会出现产品质量下降，本发明采用巯基乙酸铵避免了产品在放置过程中出现的变色、沉积、聚集等现象，货架期由8个月延长至了24个月；对比例2中18个月甲醛的去除率较12个月时有所增长，可能是由于后期多肽分解成了部分氨基酸，而聚集导致损失的氨基酸量少于产生的新的有甲醛去除效果的氨基酸，所以导致甲醛去除率在18个月时产生上升趋势的假象。实施例5配制甲醛的水溶液100ml，甲醛浓度为10mg/L；然后滴加实施例2制备的米糠植物蛋白甲醛去除剂2ml，采用盐酸或者氢氧化钠调节体系pH值，40℃下反应12h后测量甲醛的去除率(采用乙酰丙酮法在414nm下进行分光光度检测)，结果如表4所示：表4pH对甲醛去除率的影响pH值24567891011甲醛去除率/％32.134.255.688.192.399.498.196.176.5试验结果表明，酸性条件下甲醛去除效率低，可能是由于酸性条件下米糠植物蛋白甲醛去除剂中氨基被质子化，无法与甲醛中的羰基结合；而碱性过高也不利于甲醛的去除，弱碱下甲醛去除效率最高。尽管已经详细描述了本发明的实施方式，但是应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施方式做出各种改变、替换和变更。当前第1页1 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