专利名称：一种大豆蛋白质溶液及其制备方法
技术领域：
本发明涉及植物蛋白质在有机溶剂二甲亚砜中的溶解方法，具体涉及大豆蛋白质的溶解方法。
背景技术：
石油基材料由于具有高强、质轻和价低等优良的性能，是现代社会最重要的材料之一。如何处理废弃的不能降解石油基材料成了一大难题。而且石油资源是有限的，因此来源丰富可生物降解的天然大分子引起材料科学家的重视。
在常见的植物种子中，大豆含有的蛋白质量最多。大多数的大豆种子含有30-45％的蛋白质，由脱脂豆粕提取得到的大豆分离蛋白则含有90％以上的蛋白质。由于大豆蛋白质具有产量大、可再生性、可生物降解性以及与动物蛋白相比较为低廉的价格，同时豆类属于固氮类植物，有利于土壤的保护。这些优良的品质引起了众多材料学家的关注，已有大量文献报导大豆蛋白质在材料科学领域的应用。如胶合剂是大豆蛋白质在工业中最早的应用之一，现在纸涂料方面有重要的应用。大豆蛋白质塑料显示出极高的模量和良好的阻湿性能，是工程塑料潜在的原材料。大豆蛋白质薄膜是很好的隔氧材料。大豆蛋白质基泡沫质量轻，强度/重量比优良，绝缘能力和能量吸收能力好。大豆蛋白质与聚乙烯醇共混复合纤维已实现工业化。
蛋白质分子具有复杂的四级结构。一级结构是指氨基酸在肽键中的种类、数目和排列顺序。二级结构是指肽链间以氢键结合而形成展开的、部分展开的或螺旋状卷曲的多肽链空间关系，即蛋白质主链的折叠产生由氢键维系的有规则的构象。三级结构包括肽链所有原子的空间排列，但不涉及肽链间的相互作用。蛋白质的四级结构是指蛋白质通过非共价键彼此缔合形成聚集体的方式，即多条肽链的排列。
离心沉淀法可把天然大豆蛋白质区分为4种，大约是20％的2S，30％的7S，35％的11S，15％的15S(S是蛋白质超速离心机组份分离时的单位，1S＝1/1013秒)。各组分的含量比例取决于各种提取条件，例如pH值、离子强度，是否存在还原剂以及大豆的品种和环境的不同等等。在实际制取分离蛋白时，小分子的蛋白质分散于水溶液中难以回收，而大分子分离蛋白又难溶于溶液而残留在粕渣中。因此大豆蛋白质的主要成分是7S和11S球蛋白。
大豆蛋白质欲作为化学材料工业的原材料，其溶解性能是很重要的特性之一，溶解大豆蛋白质就是要使蛋白质分子在溶液中伸展开来。实质上就是蛋白质变性的过程，即尽可能不破坏蛋白质的一级结构而只破坏次级键和二硫键的相互作用，使蛋白质由原来的胶束状转化为链状结构。要实现这一过程，必须找到合适的溶剂和溶解条件。
溶解大豆蛋白质最常用的溶剂是碱溶液。大豆蛋白质的制备提取绝大多数也是利用碱提酸沉的原理，美国专利U.S.PAT.6303178，U.S.PAT.5658714，U.S.PAT.5270450，中国发明专利CN 99116636.1，CN02109966.9，CN02138823.7也均是溶于稀碱溶液。
蛋白质是一种极性物质，有文献报道了大豆蛋白质在一系列有机溶剂中的变性溶解情况，发现它在非极性溶剂如苯、甲苯、乙烷、四氯化碳中几乎不溶。而乙醇是一个较强的变性剂，低浓度乙醇的变性能力随乙醇的疏水性增加而增加，在高浓度时则与之相反。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种大豆蛋白质溶液及其制备方法，以拓宽大豆蛋白质在材料领域的应用。
大豆蛋白质溶液，其特征在于，以二甲亚砜为溶剂，尿素、盐酸胍为助溶剂，大豆蛋白质在溶液中的重量含量以二甲亚砜为基准为0.1-15％，尿素在溶液中的含量以二甲亚砜为基准为1-6mol/L，盐酸胍在溶液中的含量以二甲亚砜为基准为1-5mol/L。
本发明公开的制备大豆蛋白质溶液的制备方法是以二甲亚砜为溶剂，以尿素和盐酸胍为溶解助剂，选择合适的助剂浓度、溶解温度、溶解时间制备而成。具体步骤包括常温下将大豆蛋白质在二甲亚砜和溶解助剂中溶胀5-30min，然后以1～3℃/min的升温速率加热至80-90℃，保温1-2小时，获得透明的完全溶解的大豆蛋白质二甲亚砜溶液；本发明中大豆蛋白质在二甲亚砜中的重量浓度为0.1-15％，如果浓度过高，将出现凝胶现象。
所说的溶解助剂选自尿素和/或盐酸胍；尿素的含量以二甲亚砜为基准为1-6mol/L，盐酸胍以二甲亚砜为基准为1-5mol/L。
尿素和盐酸胍在溶解过程中起着重要的作用，这是由于盐酸胍或尿素能与多肽主链竞争氢键，可屏蔽大豆蛋白质分子中强烈的氢键相互作用，使多肽分子的螺旋、折叠结构遭到破坏，使大豆蛋白分子伸展变性溶解。盐酸胍或尿素与多肽链作用。
本发明中大豆蛋白质需在合适的温度下进行溶胀溶解，一般应在常温下溶胀5-30min，然后以1-3℃/min的升温速率缓慢升温，使大豆蛋白质有一定的时间溶胀，大分子链逐渐伸展变性，加热至80-90℃，破坏蛋白质分子的高次结构，达到完全溶解的目的。
本发明中大豆蛋白质的溶胀溶解需要一定的时间，加热至80-90℃后保持1-2小时，可获得完全溶解的大豆蛋白质溶液。适当的溶解时间有助于大豆蛋白质的溶解，但溶解时间过长，大豆蛋白质分子可能降解。
本发明的方法，可方便的制备大豆蛋白质溶液，所制得的大豆蛋白质二甲亚砜溶液可与聚丙烯腈二甲亚砜溶液或与聚丙烯腈和聚氨酯的二甲亚砜溶液共混制备纺丝原液，经湿法成形工艺纺制复合纤维。一方面有利于拓宽大豆蛋白质在材料领域的应用，另一方面可部分地替代合成纤维所用地石油资源。
具体实施例方式
通过以下实施例将有助于理解本发明，但并不限制本发明的内容实施例1100ml二甲亚砜中添加尿素6.0克，配制二甲亚砜/尿素混合溶剂；将1.1克大豆蛋白质加入所配制的二甲亚砜/尿素混合溶剂，放置于三口烧瓶中，在室温下溶胀30分钟，通过磁力搅拌加热器以2℃/min的升温速率加热至80℃，加热溶解过程中，同时以磁力搅拌器搅拌，升温至80℃后保温1小时，即可获得透明均匀的溶液。
实施例2100ml二甲亚砜中添加尿素12.0克，配制二甲亚砜/尿素混合溶剂；将3.3克大豆蛋白质加入所配制的二甲亚砜/尿素混合溶剂，放置于三口烧瓶中，在室温下溶胀30分钟，通过磁力搅拌加热器以2℃/min的升温速率加热至80℃，加热溶解过程中，同时以磁力搅拌器搅拌，升温至80℃后保温2小时，即可获得透明均匀的溶液。
实施例3100ml二甲亚砜中添加尿素18.0克，配制二甲亚砜/尿素混合溶剂；将6.6克大豆蛋白质加入所配制的二甲亚砜/尿素混合溶剂，放置于三口烧瓶中，在室温下溶胀30分钟，通过磁力搅拌加热器以1℃/min的升温速率加热至80℃，加热溶解过程中，同时以磁力搅拌器搅拌，升温至80℃后保温2小时，即可获得透明均匀的溶液。
实施例4100ml二甲亚砜中添加尿素24.0克，配制二甲亚砜/尿素混合溶剂；将9.9克大豆蛋白质加入所配制的二甲亚砜/尿素混合溶剂，放置于三口烧瓶中，在室温下溶胀30分钟，通过磁力搅拌加热器以1℃/min的升温速率加热至90℃，加热溶解过程中，同时以磁力搅拌器搅拌，升温至90℃后保温1小时，即可获得透明均匀的溶液。
实施例5100ml二甲亚砜中添加尿素30.0克，配制二甲亚砜/尿素混合溶剂；将13.2克大豆蛋白质加入所配制的二甲亚砜/尿素混合溶剂，放置于三口烧瓶中，在室温下溶胀30分钟，通过磁力搅拌加热器以2℃/min的升温速率加热至80℃，加热溶解过程中，同时以磁力搅拌器搅拌，升温至80℃后保温1小时，即可获得透明均匀的溶液。
实施例6100ml二甲亚砜中添加尿素36.6克，配制二甲亚砜/尿素混合溶剂；将16.5克大豆蛋白质加入所配制的二甲亚砜/尿素混合溶剂，放置于三口烧瓶中，在室温下溶胀30分钟，通过磁力搅拌加热器以1℃/min的升温速率加热至90℃，加热溶解过程中，同时以磁力搅拌器搅拌，升温至90℃后保温1小时，即可获得透明均匀的溶液。
实施例7100ml二甲亚砜中添加盐酸胍9.5克，配制二甲亚砜/盐酸胍混合溶剂；将2.2克大豆蛋白质加入所配制的二甲亚砜/盐酸胍混合溶剂，放置于三口烧瓶中，在室温下溶胀30分钟，通过磁力搅拌加热器以2℃/min的升温速率加热至80℃，加热溶解过程中，同时以磁力搅拌器搅拌，升温至80℃后保温1小时，即可获得透明均匀的溶液。
实施例8
100ml二甲亚砜中添加盐酸胍19.0克，配制二甲亚砜/盐酸胍混合溶剂；将5.5克大豆蛋白质加入所配制的二甲亚砜/盐酸胍混合溶剂，放置于三口烧瓶中，在室温下溶胀30分钟，通过磁力搅拌加热器以2℃/min的升温速率加热至80℃，加热溶解过程中，同时以磁力搅拌器搅拌，升温至80℃后保温2小时，即可获得透明均匀的溶液。
实施例9100ml二甲亚砜中添加盐酸胍19.0克，配制二甲亚砜/盐酸胍混合溶剂；将7.7克大豆蛋白质加入所配制的二甲亚砜/盐酸胍混合溶剂，放置于三口烧瓶中，在室温下溶胀30分钟，通过磁力搅拌加热器以1℃/min的升温速率加热至80℃，加热溶解过程中，同时以磁力搅拌器搅拌，升温至80℃后保温2小时，即可获得透明均匀的溶液。
实施例10100ml二甲亚砜中添加盐酸胍28.5克，配制二甲亚砜/盐酸胍混合溶剂；将11.0克大豆蛋白质加入所配制的二甲亚砜/盐酸胍混合溶剂，放置于三口烧瓶中，在室温下溶胀30分钟，通过磁力搅拌加热器以1℃/min的升温速率加热至90℃，加热溶解过程中，同时以磁力搅拌器搅拌，升温至90℃后保温1小时，即可获得透明均匀的溶液。
实施例11100ml二甲亚砜中添加盐酸胍38.0克，配制二甲亚砜/盐酸胍混合溶剂；然后将9.9克大豆蛋白质加入上述的二甲亚砜/盐酸胍混合溶剂，放置于三口烧瓶中，在室温下溶胀30分钟，通过磁力搅拌加热器以2℃/min的升温速率加热至80℃，加热溶解过程中，同时以磁力搅拌器搅拌，升温至80℃后保温1小时，即可获得透明均匀的溶液。
实施例12
100ml二甲亚砜中添加盐酸胍47.5克，配制二甲亚砜/盐酸胍混合溶剂；然后将16.5克大豆蛋白质加入上述的二甲亚砜/盐酸胍混合溶剂，放置于三口烧瓶中，在室温下溶胀30分钟，通过磁力搅拌加热器以1℃/min的升温速率加热至90℃，加热溶解过程中，同时以磁力搅拌器搅拌，升温至90℃后保温1小时，即可获得透明均匀的溶液。
权利要求
1.一种大豆蛋白质的溶解方法，其特征在于，包括如下步骤将大豆蛋白质在二甲亚砜和溶解助剂中溶胀，然后加热至80-90℃，保温，获得大豆蛋白质二甲亚砜溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，溶解助剂选自尿素或盐酸胍。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，大豆蛋白质在二甲亚砜中的重量浓度为0.1-15％。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，尿素的含量以二甲亚砜为基准为1-6mol/L。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，盐酸胍以二甲亚砜为基准为1-5mol/L。
6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，大豆蛋白质在二甲亚砜和溶解助剂中溶胀5-30min。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，以1～3℃/min的升温速率加热至80-90℃，保温1-2小时。
8.一种大豆蛋白质溶液，其特征在于，以二甲亚砜为溶剂，尿素、盐酸胍为助溶剂，大豆蛋白质在溶液中的重量含量以二甲亚砜为基准为0.1-15％，尿素在溶液中的含量以二甲亚砜为基准为1-6mol/L，盐酸胍在溶液中的含量以二甲亚砜为基准为1-5mol/L。
全文摘要
本发明公开了一种大豆蛋白质的溶解方法，该方法以二甲亚砜为溶剂，尿素、盐酸胍为助溶剂，大豆蛋白质在溶液中的含量相对于二甲亚砜为0.1－15％(w/w)，尿素在溶液中的含量相对于二甲亚砜为1－6mol/L，盐酸胍在溶液中的含量相对于二甲亚砜为1－5mol/L。采用本发明方法将有助于大豆蛋白质在有机溶剂中的溶解，有助于拓宽大豆蛋白质在材料领域的应用。
文档编号C07K1/00GK1683389SQ20051002437
公开日2005年10月19日 申请日期2005年3月14日 优先权日2005年3月14日
发明者顾利霞, 肖茹, 尹端 , 沈婕 申请人:东华大学