蛋白质在离子液体中的溶解研究进展

介绍了离子液体的概念及其在溶解丝素蛋白、角蛋白、胶原蛋白等方面的研究进展,并对离子液体在溶解蛋白质方面的应用前景进行了展望。     

离子液体溶解细菌纤维素工艺优化及性能

为提供一种新型高效的细菌纤维素(Bacterial cellulose,BC)溶解途径,本文以投料量、复合溶剂配比、溶解温度为实验因素,对离子液体咪唑类氯盐氯化-1-烯丙基-3-甲基-咪唑(1-allyl-3-methylimidazolium chloride,AmimCl)和1,3-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)溶解BC工艺进行优化,并对溶解后的BC进行再生处理,利用傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)、X-射线衍射(X-Ray Diffraction,XRD)、扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)及热重-差示扫描量热(Thermogravimetric Analysis-Differential Scanning Calorimetry,TG-DSC)对AmimCl溶解再生前后BC的化学基团、结晶度、表面形貌及热性能进行了分析。结果表明,离子液体AmimCl溶解BC最优工艺为:溶解温度为110 ℃,复合溶剂比为AmimCL:DMI=8:2,溶解时间为11 h,此条件下BC/IL溶液中BC质量分数可达6.5%。离子液体AmimCl溶解BC属于物理过程,不破坏其基本结构,溶解再生后的BC结晶度及热性能有所降低,纤维表面出现很多裂缝及孔洞,微纤丝堆积变得松散。本研究为BC实际应用过程中难溶解的问题提供了新的思路,为BC改性奠定了理论及技术基础。     

离子液体在多糖溶解中的应用进展

由于分子内或分子间的氢键作用,部分多糖难溶解于水或常规有机溶剂,因此限制了多糖在诸多领域的应用。而离子液体的出现则为难溶多糖的应用提供了可能。针对国内外关于离子液体溶解纤维素、甲壳素、壳聚糖等几种多糖的研究成果进行了综述,并对其溶解特性、溶解机理以及离子液体结构对多糖溶解特性的影响进行了探讨和总结,对今后利用离子液体溶解多糖的研究方向进行了展望。      

胶原蛋白在离子液体中的溶解及再生性能表征

研究了胶原蛋白在离子液体氯代-1-烯丙基-3-甲基咪唑中的溶解浓度,并探讨了分别以水、丙酮、乙醇为再生试剂时胶原蛋白的再生情况,且对以乙醇为再生试剂的再生胶原蛋白进行FTIR、UV和XRD分析。结果表明:胶原蛋白在离子液体氯代-1-烯丙基-3-甲基咪唑中具有良好的可溶性,用此法得到的再生胶原蛋白的性质和再生前没有明显变化,属于直接溶解。     

羽毛在离子液体中的溶解及再生研究

合成了离子液体1-丁基-3-甲基氯化物([Bmim]Cl)、1-丁基-3-甲基溴化物([Bmim]Br)和1-烯丙基-3-甲基氯化物([Amim]Cl),探索了离子液体对羽毛的溶解与再生规律,并分别采用红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)表征溶解前后羽毛蛋白的化学结构和结晶结构的变化.研究结果表明,羽毛在离子液体[Amim]Cl和[Bmim]Cl中的溶解度分别达到8%(80℃)和5%(80℃),但不溶于离子液体[Bmim]Br.通过羽毛蛋白/离子液体溶液可制备再生羽毛蛋白膜,所得再生羽毛蛋白膜能较好地保持原羽毛蛋白的二次结构,即离子液体是羽毛的非衍生化优良溶剂,经溶解、再生,再生羽毛蛋白膜的结晶度较原羽毛蛋白有所下降.     

氢氧化钠活化前后纤维素在离子液体/DMSO溶剂体系中溶解性能的变化

研究了棉短绒纤维和针叶木纤维经氢氧化钠活化后对其在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯代盐([BMIN]Cl)与二甲基亚砜(DMSO)共容积体系中溶解度的影响。研究结果表明棉短绒纤维和针叶木纤维活化后在该溶解体系的溶解度分别从3.9%、2.8%提高到7.1%、5.0%,比未活化前增大了近1倍,说明这两种纤维素用氢氧化钠活化后在离子液体中更易溶解。活化的棉短绒纤维和未活化的棉短绒纤维在溶解再生后聚合度分别从612、578下降至423、350,分别降低了30.8%、39.4%;活化的针叶木纤维和未活化的针叶木纤维在溶解再生后聚合度则分别从736、704下降至607、502,降低了17.5%、28.7%.红外光谱证实离子液体[BMIN]Cl/DMSO溶解体系为纤维素的非衍生化溶剂。X-射线衍射(XRD)实验证实经过氢氧化钠活化处理的纤维素相比未经过活化处理的纤维素衍射峰强度降低得更厉害,说明在氢氧化钠活化过程中也能降低纤维素的结晶度,有助于纤维素在离子液体中的溶解。     

离子液体在生物质转化中的应用

该文对离子液体在纤维素的溶解、再生和生物质能源利用方面的发展做了详细的综述,并对离子液体在应用过程中的特点做了分析。     

离子液体在木质纤维素预处理中的应用

如今,木质纤维素的预处理正在不断地得到重视。离子液体是一种新型预处理方法。本文介绍木质纤维素的结构、各种木质纤维素预处理技术的优缺点,然后对离子液体作为溶剂进行概述,最后阐述离子液体预处理木质纤维素效果的研究现状。     

纤维素在离子液体中的反应性能及机理研究进展

本文综述了纤维素在传统溶剂和新型溶剂——离子液体中的反应类型,总结了纤维素在传统溶剂和离子液体中的反应特点,着重阐述目前国内外纤维素在离子液体中各类反应的研究进展,最后总结了离子液体体系中纤维素均相反应和非均相反应机理。     

马尾松树皮在离子液体中的溶解及组分分离研究

针对目前树皮组分难以有效利用的问题,以离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐（［Amim］Cl）为溶剂,对球磨后的马尾松（Pinus massoniana L.）树皮进行溶解,随后以NaOH溶液及乙醇为沉淀剂,对树皮中的纤维素、木质素和半纤维素组分进行分级分离。结果表明,球磨24 h后的马尾松树皮在100℃、溶解5 h的条件下,能够在离子液体中完全溶解;再生后树皮中纤维素的晶型由I型转变为II型,结晶度降低,但再生后树皮主要化学成分与原料相同。采用1% NaOH溶液及乙醇溶液处理溶解后的树皮可有效分离得到纤维素、木质素和半纤维素,分离后各组分的化学结构未发生明显改变。离子液体经5次循环再利用后,其回收率依旧可以保持90%以上。     

离子液体在制浆造纸及纤维素工业的应用

从离子液体结构、溶解反应条件对纤维素溶解的影响以及纤维素溶解前后的差异等方面总结了离子液体对纤维素的溶解能力,阐述了可能的溶解机理。从选取离子液体,确定反应条件的角度提出了提高纤维素溶解率的方法。介绍了以离子液体为溶剂制备磁性材料、吸附剂、生物膜等纤维衍生材料及其应用于相关领域的优势,展望了离子液体在制浆造纸废水处理、脱墨、制浆领域中的应用前景。提出了离子液体工业化存在的问题及离子液体的研究方向。     

离子液体在生物质分离与转化中的应用前景

离子液体作为一类新型的环境友好的＂绿色溶剂＂,具有很多独特的性质,在很多领域有着诱人的应用前景。本文简单介绍了离子液体的发展和特点,对离子液体在纤维素溶解、生物质分离与转化、制浆造纸中的应用及前景做了详细的综述。     

离子液体中胶原纤维的溶解和再生

天然胶原纤维被成功地溶解于1-丁基-3-甲基咪唑氯化物([BMIM]Cl)离子液体中,并且在不同的沉淀剂中再生。在偏光显微镜中观察,发现胶原纤维的晶体结构在加热过程中已经被[BMIM]Cl破坏了。利用变温红外光谱法检测溶解过程中胶原/[BMIM]Cl的结构变化。利用FTIR和XRD表征再生胶原的结构。结果表明,胶原蛋白的三螺旋结构在溶解与再生过程中一定程度上被破坏了。沉淀的处理很大程度上决定了再生胶原的成膜能力和热稳定性,提出了胶原在[BMIM]Cl中溶解以及在沉淀剂中再生的可能机制。利用[BMIM]Cl作为介质可以成功制备不同形态(薄膜,纤维,凝胶)的胶原蛋白/纤维素复合材料。     

两种离子液体中制备再生棉浆纤维素膜及其性能研究

以1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]Ac)两种离子液体作为棉浆粕的溶解体系,并制备了再生棉浆粕纤维素膜,采用红外光谱、X射线衍射、热重分析、扫描电镜和质构仪对棉浆再生前后纤维素膜进行结构表征 结果表明,将棉浆直接溶解在离子液体中,再生后纤维素晶型由Ⅰ型向Ⅱ型的晶型转变,热稳定性略有下降 再生纤维素膜结构致密均匀,力学性能优异,在[Bmim]Cl和[Emim]Ac中拉伸强度分别可达94.55MPa和39.15MPa.     

两种离子液体中制备再生棉浆纤维素膜及其性能研究

以1-丁基-3-甲基咪唑氯盐（[Bmim]Cl）和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐（[Emim]Ac）两种离子液体作为棉浆粕的溶解体系,并制备了再生棉浆粕纤维素膜,采用红外光谱、X射线衍射、热重分析、扫描电镜和质构仪对棉浆再生前后纤维素膜进行结构表征。结果表明,将棉浆直接溶解在离子液体中,再生后纤维素晶型由Ⅰ型向Ⅱ型的晶型转变,热稳定性略有下降。再生纤维素膜结构致密均匀,力学性能优异,在[Bmim]Cl和[Emim]Ac中拉伸强度分别可达94.55MPa和39.15MPa。      

离子液体在天然高分子中的应用研究

近几年,离子液体作为一种可设计性的绿色溶剂,在天然高分子中的应用研究引起了广泛的关注。详述了纤维素、壳聚糖和生物蛋白在离子液体中的溶解和再生,旨在为研究天然高分子以离子液体为溶剂的加工技术奠定基础。     

蛋白质在离子液体中的溶解特性研究

合成了离子液体-1-丁基-3-甲基氯代咪唑([BMIM]Cl),以此作为溶剂,研究了3种不同蛋白质:明胶、酪素、皮胶原在其中的溶解行为及再生前后的结构与热稳定性的变化。结果表明:明胶、酪素、皮粉在[BMIM]Cl中均能溶解,在相同温度下,不同蛋白质在[BMIM]Cl中的溶解度不同,且蛋白质在[BMIM]Cl中的溶解度随温度的升高增大;所得蛋白质-[BMIM]Cl溶液的黏度随浓度的增加而逐渐增大;FT-IR、XRD、TG分析结果表明,明胶、酪素溶解前后其结构和热稳定性能都未发生明显变化,皮胶原的热稳定性能略有下降。     

胶原蛋白在离子液中的溶解及流变特性

研究了胶原蛋白在氯化胆碱2ZnCl2离子液体中的溶解性及溶液的稳态流变性能,分别以水、乙醇、乙腈对胶原蛋白进行再生,采用傅里叶-红外光谱(FT-IR)、X射线广角衍射(XRD)、热重示差扫描量热仪(DSC)等对再生胶原蛋白进行结构分析。氯化胆碱·2ZnCl2是胶原蛋白的直接溶剂,120℃时胶原蛋白在离子液体中的溶解度可达到11.3 g±0.2 g/100g。红外光谱显示,乙腈再生的胶原蛋白具有完整的三股螺旋结构,但结晶度、热稳定性都较原胶原蛋白样品有所降低。稳态剪切流变分析表明,随着溶液浓度的升高,胶原蛋白/离子液体溶液粘度增大,且随剪切速率的增大,粘度降低,呈现假塑型流体特性;当质量分数为3 g/100g时,溶液呈现显著的剪切变稀现象,且温度达到90℃,剪切速率为100 s-1时溶液基本失去粘性。     

天然蛋白质材料在离子液体中的溶解与再生

蛋白质材料作为可再生的资源,在纺织业中发挥着重要的作用,然而大量不能直接利用的蛋白质需要通过再生的方法进行加工,传统加工技术带来了环境保护的压力.作为-种新开发的"绿色溶剂"--离子液体,有望作为天然高分子材料如纤维素、蛋白质、甲壳素的直接溶剂实现其清洁化生产.文章综述了离子液体在天然蛋白质中应用研究的最新成果,包括蛋白在离子液体中的溶解、溶解前后蛋白结构的变化、蛋白质的再生方法及再生产物的结构和性能,以期为深入研究蛋白质的绿色加工技术提供借鉴.     

虾壳在1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐离子液体中的溶解特性

为探索从对虾加工废弃物中回收甲壳素的绿色工艺,本文以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([C₂mim]Ac)为溶剂,系统考察了溶解时间、溶解温度、固-液比3个因素对虾壳的溶解度、回收率以及再生后的组分、表观形貌和晶体结构的影响规律。结果表明,固-液比为1:20 w/w、100℃下加热1 h后,虾壳溶解度最高,为15.30%。与未处理的虾壳相比,经过[C₂mim]Ac溶解再生后的样品表面多孔、粗糙或扭曲变形,而且结晶结构被破坏,蛋白质和矿物质脱除率可分别达到67.13%和42.84%。当温度超过120℃,溶解时间超过2 h时,不利于[C₂mim]Ac对虾壳的溶解。