一种阳离子蛋白材料的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种阳离子蛋白材料的制备方法。本发明采用的技术方案是在碱性条件下，环氧季铵盐与胶原多肽发生反应，将季铵基团引入到蛋白结构中制备阳离子蛋白材料，胶原多肽中伯氨基的反应转化率可达40％。阳离子蛋白材料的分子链中带有大量正电荷，具有优良的抗菌性，是一种低毒、环保的抑菌抗菌材料。
【专利说明】一种阳离子蛋白材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于天然高分子领域，涉及蛋白类材料的改性方法，尤其涉及一种具有抗 菌性的阳离子蛋白材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 胶原多肽是一种由多种氨基酸组成的蛋白质，是动物皮的主要水解产物，通常来 源于制革，制药和食品生产过程中的废弃物或副产物，价格相对低廉。胶原多肽具有许多优 良的化学和物理性能，同时也具有合成高分子材料所没有的生物学性能，在医药、食品、化 妆品、皮革等领域具有十分重要的地位。然而，天然的胶原多肽具有一定的缺陷，如机械性 能差，易霉变等，需要通过化学改性的方法克服胶原多肽本身的缺陷，提高其应用性。
[0003] 常用的化学改性方法主要有利用戊二醛、碳化二亚胺、环氧化合物、乙醛酸、含二 硫化合物的二羧酸化合物、酰基叠氮化合物、1，6_己二异氰酸酯、环烯醚萜类化合物、金属 络合物等进行的交联改性，利用烯类单体和聚氨酯进行的接枝改性（马兆国，丁志文.蛋 白质的化学改性及在皮革工业中的应用[J].皮革与化工，2010, 27(5) :11-14)。阳离子蛋 白是通过化学改性将阳离子引入到多肽结构中，从而改变蛋白材料的水溶性、抗菌性、匀染 性、修护性等。早期的合成主要是通过甲醛对蛋白质与二乙醇胺的曼尼希反应得到叔胺，在 偏酸性条件下叔胺基部分质子化得到弱阳离子蛋白（王鸿儒，李富飞.阳离子蛋白填充剂 的制备与应用[J].皮革化工，2002, 19(4) :20-22)，通过酰基化反应也能得到阳离子多肽 (张晓峰.阳离子胶原蛋白共聚物的合成、表征与应用研究[D].陕西科技大学，2012)，将 蛋白水解产物（多肽化合物）与酰基氯，在碱催化作用下生成阳离子表面活性剂，即为有名 的Schotten -Baumann反应，生成的阳离子多肽化合物具有很好的表面活性，该反应中酰 基氯的水解导致收率仅有25 % - 50 %。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供一种阳离子蛋白材料的制备方法，该方法得到 的阳离子蛋白材料具有良好的抗菌活性。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] -种阳离子蛋白材料的制备方法，步骤如下：
[0007] (1)配置浓度为2?14wt %胶原多肽水溶液，调节溶液的pH值在7. 0?13,升温 至 30 ?65°C ;
[0008] ⑵按环氧季铵盐与胶原多肽中伯氨基的摩尔比为1?2:1的量，将环氧季铵盐滴 加入步骤（1)的溶液中；
[0009] (3)搅拌条件下保持温度30?65°C，反应1?8小时后停止，将溶液pH调至中 性；
[0010] (4)减压蒸馏除去60?90%的水分，经-60?-40°c冷冻干燥1?2天，即得固体 阳离子蛋白材料。 toon] 根据本发明，优选的，步骤（1)中所述的胶原多肽选自动物明胶及其水解物，分子 量范围5?150kD，更优选5?50kD ;
[0012] 优选的，步骤（1)中调节溶液的pH值在9?11。
[0013] 根据本发明，优选的，步骤（2)中所述的环氧季铵盐的结构式如式（I)所示：
[0014]
【权利要求】
1. 一种阳离子蛋白材料的制备方法，步骤如下： ⑴配置浓度为2?14wt %胶原多肽水溶液，调节溶液的pH值在7.0?13,升温至 30 ?65? ; (2) 按环氧季铵盐与胶原多肽中伯氨基的摩尔比为1?2:1的量，将环氧季铵盐滴加入 步骤（1)的溶液中； (3) 搅拌条件下保持温度30?65°C，反应1?8小时后停止，将溶液pH调至中性； ⑷减压蒸馏除去60?90%的水分，经-60?-40°C冷冻干燥1?2天，即得固体阳离 子蛋白材料。
2. 根据权利要求1所述的阳离子蛋白材料的制备方法，其特征在于，步骤（1)中所述的 胶原多肽选自动物明胶及其水解物，分子量范围5?150kD。
3. 根据权利要求1所述的阳离子蛋白材料的制备方法，其特征在于，步骤（1)中所述的 胶原多肽分子量范围5?50kD。
4. 根据权利要求1所述的阳离子蛋白材料的制备方法，其特征在于，步骤（1)中调节溶 液的pH值在9?11。
5. 根据权利要求1所述的阳离子蛋白材料的制备方法，其特征在于，步骤（2)中所述的 环氧季铵盐的结构式如式（I)所示：
式⑴中札选自Q?C18的烷经，R2选自Q?C18的烷经，R3选自Q?C 18的烷烃或 结构如式（Π )所示的含硅有机基团，式（II)中&选自（^?(：18的烷烃，R5选自（^?(： 18的 烷烃、och3、OCH2CH3, R6 选自 Q ?c18 的烷烃、och3、OCH2CH3, R7 选自 Q ?c18 的烷烃、och3、 och2ch3 ；
6. 根据权利要求1所述的阳离子蛋白材料的制备方法，其特征在于，步骤（2)中所述的 环氧季铵盐为环氧丙基二甲基十二烷基氯化铵或二乙基-2, 3-环氧丙基-[3-(甲基二甲氧 基）]硅丙基氯化铵。
【文档编号】C07K14/78GK104193821SQ201410451686
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年2月24日
【发明者】李俊英, 杨鹏飞, 李天铎, 崔月芝, 王世杰, 刘亚明, 崔晓, 郝传明 申请人:齐鲁工业大学