专利名称：一种改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强剂的方法
技术领域：
本发明涉及造纸领域，特别涉及一种改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维 增强剂的方法。
背景技术：
谷朊蛋白是一种植物蛋白质，是小麦、玉米等谷物加工淀粉后的残余物。 谷朊蛋白可作为造纸技术的强度增强助剂，其蛋白质分子链上有许多的活性 基团，如氨基、羟基、羧基等，具有特别的反应性，能与纸中纤维素分子上 的羟基产生化学结合，使纸纤维之间的结合力增大，提高纸张的物理强度。 但是，由于谷朊蛋白含有较多的疏水性氨基酸和不带电荷的氨基酸，分子内 疏水作用区域较大，溶解度较低，往往不能满足造纸生产的需要，其应用具有 很多局限性。因此，常对谷朊蛋白进行改性，以改善其功能，拓宽其应用领 域。目前常用的改性方法有水解方法、酰化或季铵化方法。水解方法改性， 只能提高谷朊蛋白的溶解度，对提高植物纤维的结合效果不好，同时因为水 解降低了蛋白质的分子量，不能用于增强纤维强度；酰化改性不能提高蛋白 的溶解度，改性后也不能用作纤维增强剂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种环境友好、成 本低、工艺简单的改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强剂的方法。 本发明的目的通过下述技术方案实现
一种改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强剂的方法，包括下述步骤 首先质量比为1: 0.7~1.5的谷朊蛋白与取代二氨基化合物在谷胺酰氨转胺 酶的催化下进行接技反应，然后质量比为0.3: 1 1: l的环氧化合物与接技 后谷朊蛋白反应生成含环状季铵基团的改性谷朊蛋白。
所述谷朊蛋白是一种谷物蛋白质，俗名面筋，具体可为小麦谷朊蛋白质 或玉米谷朊蛋白质。
所述取代二氨基化合物的化学结构式为H2N(CH2)nNH(CH2)mCH3，其中<formula>formula see original document page 4</formula>所述谷胺酰氨转胺酶的用量为谷朊蛋白质量的3 6%。 所述接技反应的反应温度为30~50°C， PH值为7-9，反应时间为1 4小时。
所述环氧化合物为环氧氯丙垸。
所述环氧化合物与接技后谷朊蛋白的反应时间为1~6小时，温度为 30~70°C。
本发明根据谷朊蛋白的氨基酸组成中含有35%以上的谷氨酰胺，利用谷 氨酰胺转氨酶催化使蛋白分子链上接枝含有活性基团的侧链，然后进行阳离 子化反应，即与环氧化合物反应生成具有反应活性的环状季铵基团的改性谷 朊蛋白，该改性蛋白质具有与植物纤维反应并以共价键结合的性能，可用作 纸张湿强剂。
本发明与现有技术相比具有如下优点和效果利用生物酶在蛋白质分子 链上进行接枝，提高脂肪氨基的量，有利于反应形成环状季铵盐，从而使改 性的蛋白与纤维反应，可增强纸张的湿强，而且反应条件温和，转化效率高。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不 限于此。
实施例1
首先，lO克谷朊蛋白溶解在lOOmLO. 2。/。KCl及p^8的缓冲溶液中，加 入0.024摩尔的取代二氨基化合物H2N(CH丄NH(CH丄CH3(r^2， m=0)，搅拌均 匀，然后加入0.6克谷胺酰氨转胺酶，在5(TC反应1小时，获得接枝蛋白
、然后，在接枝蛋白质溶液中，再滴加环氧氯丙垸(质量比为l: 1)，继 续在6(TC水浴，反应1小时，获得改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强 剂，pH值为7.5。产品稳定，放置30天无沉淀。
实施例2
首先，10克谷朊蛋白溶解在100mL0.2。/。KCl及pt^8的缓冲溶液中，加 入0.024摩尔的取代二氨基化合物H2N(CH丄NH(CH丄CH,(r^6， m=l)，搅拌均 匀，然后加入0. 6克谷胺酰氨转胺酶，在3(TC反应4小时，获得接枝蛋白
质。
然后，在接枝蛋白质溶液中，再滴加环氧氯丙烷(质量比为l: 1)，继 续在3(TC水浴，反应4小时，获得改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强
剂，pH值为7.2。
实施例3
首先，5克谷朊蛋白溶解在50mL 0. 2%KC1及pH 9的缓冲溶液中，加入 0.017摩尔的取代二氨基化合物H2N(CH丄NH(CH丄CH,.,(！^2， m=0)，搅拌均匀， 然后加入0.3克谷胺酰氨转胺酶，在3(TC反应2小时，获得接枝蛋白质。
然后，在接枝蛋白质溶液中，再滴加环氧氯丙烷(质量比为l: 1)，继 续在5(TC水浴，反应2小时，获得改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强 齐IJ， pH值为7.5。
实施例4
首先，5克谷朊蛋白溶解在50mL 0. 2%KC1及pH 9的缓冲溶液中，加入 0. 017摩尔的取代二氨基化合物H2N(CH丄NH(CH2)mCH3 (n=4， m=l)，搅拌均匀， 然后加入0.3克谷胺酰氨转胺酶，在5(TC反应2小时，获得接枝蛋白质。
然后，在接枝蛋白质溶液中，再滴加环氧氯丙烷(质量比为l: 1)，继 续在6(TC水浴，反应1小时，获得改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强 剂，pH值为7. 6。
实施例5
首先，10克谷朊蛋白溶解在100mL 0. 2%KC1及pH 7的缓冲溶液中，加 入0. 024摩尔的取代二氨基化合物H2N (CH2) nNH (CH2) mCH3 (n=2， m=0)，搅拌均 匀，然后加入0.5克生物酶，在4(TC反应4小时，获得接枝蛋白质。
然后，在接枝蛋白质溶液中，再滴加环氧氯丙烷(质量比为l: 1)，继 续在6(TC水浴，反应1小时，获得改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强 剂，pH值为7.2。
实施例6
首先，10克谷朊蛋白溶解在100mL 0. 2%KC1及pH 7的缓冲溶液中，加 入0.024摩尔的取代二氨基化合物H2N(CH2),，NH(CH丄CH3(n二2， m=l)，搅拌均
匀，然后加入0.6克谷胺酰氨转胺酶，在30。C反应4小时，获得接枝蛋白质。
然后，在接枝蛋白质溶液中，再滴加环氧氯丙烷(质量比为l: 1)，继
续在3(TC水浴，反应3小时，获得改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强
齐廿，pH值为7.5。 实施例7
首先，lO克谷朊蛋白溶解在lOOmLO. 2。/。KCl及p^8的缓冲溶液中，加 入0. 024摩尔的取代二氨基化合物H2N (CH2) nNH (CH2) ,CH3 (n=2， m=0)，搅拌均 匀，然后加入0.3克谷胺酰氨转胺酶，在5(TC反应3小时，获得接枝蛋白 质。
然后，在接枝蛋白质溶液中，再滴加环氧氯丙垸(质量比为l: 1.1)， 继续在6(TC水浴，反应1小时，获得改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增 强剂，pH值为7. 5。产品稳定，放置30天无沉淀
实施例8
首先，10克谷朊蛋白溶解在100mL0.2。/oKCl及p^8的缓冲溶液中，加 入0. 024摩尔的取代二氨基化合物H2N (CH2) nNH (CH2) mCH3 (n=2， m=0)，搅拌均 匀，然后加入0.4克谷胺酰氨转胺酶，在5(TC反应4小时，获得接枝蛋白 质。
然后，在接枝蛋白质溶液中，再滴加环氧氯丙烷(质量比为l: 0.4)， 继续在6(TC水浴，反应1小时，获得改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增 强剂，pH值为7.5。产品稳定，放置30天无沉淀。
实施例9
首先，10克谷朊蛋白溶解在100mL 0. 2%KC1及pH二8的缓冲溶液中，加 入0. 024摩尔的取代二氨基化合物H2N (CH2) nNH (CH2) XH3 (n=2， m=0)，搅拌均 匀，然后加入0. 5克谷胺酰氨转胺酶，在4(TC反应2小时，获得接枝蛋白 质。
然后，在接枝蛋白质溶液中，再滴加环氧氯丙烷(质量比为l: 1)，继 续在6(TC水浴，反应1小时，获得改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强 剂，pH值为7. 5。产品稳定，放置30天无沉淀。
权利要求
1、一种改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强剂的方法，其特征在于包括下述步骤首先质量比为1∶0.7～1.5的谷朊蛋白与取代二氨基化合物在谷胺酰氨转胺酶的催化下进行接技反应，然后质量比为0.3∶1～1∶1的环氧化合物与接技后谷朊蛋白反应生成含环状季铵基团的改性谷朊蛋白。
2、 根据权利要求1所述的改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强剂的 方法，其特征在于所述取代二氨基化合物的化学结构式为H2N(CH2)nNH(CH2)XH3，其中n=2~6， m=0 l。
3、 根据权利要求1所述的改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强剂的 方法，其特征在于所述谷胺酰氨转胺酶的用量为谷朊蛋白质量的3 6%。
4、 根据权利要求1所述的改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强剂的 方法，其特征在于所述接技反应的反应温度为30~50°C， PH值为7-9，反 应时间为1~4小时。
5、 根据权利要求1所述的改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强剂的 方法，其特征在于所述环氧化合物为环氧氯丙烷。
6、 根据权利要求1所述的改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强剂的 方法，其特征在于所述环氧化合物与接技后谷朊蛋白的反应时间为1~6 小时，温度为30~70°C。
全文摘要
本发明公开了一种改性谷朊蛋白合成阳离子植物纤维增强剂的方法，包括下述步骤首先谷朊蛋白与取代二氨基化合物(质量比为1∶0.7～1∶2)在谷胺酰氨转胺酶的催化下进行接技反应，然后质量比为0.3∶1～1∶1的环氧化合物与接技后谷朊蛋白反应生成含环状季铵基团的改性谷朊蛋白。
文档编号D21H17/00GK101182688SQ200710032
公开日2008年5月21日 申请日期2007年12月14日 优先权日2007年12月14日
发明者付时雨, 尹覃伟, 詹怀宇, 敏 邓 申请人:华南理工大学