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。     

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.     

脱脂棉在离子液体中的溶解性能研究

有效地合成了离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯代盐([Amim]Cl),并探讨了脱脂棉纤维素在该离子液体中的溶解性能。测定了原、再生纤维素的聚合度,结果表明溶解前后纤维素的聚合度发生了很大变化,随着溶解温度的提高、时间的延长,再生纤维素聚合度降低;采用红外光谱、X-射线衍射及热重分析等手段对脱脂棉纤维素在离子液体[Amim]Cl中溶解和再生前后的结构变化进行了分析。结果表明,脱脂棉纤维素可直接溶解于离子液体[Amim]Cl而不发生其它衍生化反应。再生纤维素较原纤维素结晶状态由纤维素I转变为纤维素Ⅱ,再生后纤维素热分解温度降低,热稳定性略有下降。     

离子液体在溶解纤维素和蛋白质方面的研究进展

介绍了离子液体及其目前在溶解纤维和胶原蛋白等方面的研究进展,并对离子液体溶解皮革蛋白的特性及应用前景进行了分析与展望。     

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。      

不同胆碱类离子液体对豌豆蛋白功能特性的影响

豌豆蛋白水溶性、起泡性能等功能性相对较差,限制其在食品工业的深加工与开发。该文利用生物相容性好的绿色溶剂胆碱类离子液体改善豌豆蛋白溶解性,研究豌豆蛋白在浓度均为56.00%的氯化胆碱（[Ch][Cl]）、乙酸胆碱（[Ch][Ac]）、乳酸胆碱（[Ch][La]）、磷酸胆碱（[Ch][Ph]）、柠檬酸胆碱（[Ch][Ci]）5 种溶液中功能特性的变化。结果表明：除[Ch][Ci]外,其余4 种离子液体可以显著提升豌豆蛋白的溶解性（p<0.05）。[Ch][Ph]的作用效果最好,可使豌豆蛋白在水中的溶解度由4.50%提高至12.70%,泡沫稳定性达到600.00%。这与离子液体黏度大（34 mPa·s）,促进豌豆蛋白α-螺旋与β-折叠结构减少从而诱导豌豆蛋白去折叠,以及破坏疏水作用力与蛋白分子链间氢键有关。综上,胆碱类离子液体是一种能够提高豌豆蛋白溶解性和泡沫稳定性的良好溶剂。     

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.     

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。     

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。     

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。     

溴代N-乙基吡啶对麦草的溶解作用

探讨麦草纤维素在离子液体溴代N-乙基吡啶[EPy]Br中的溶解性能,并采用红外光谱等手段对麦草纤维素在离子液体中溶解和再生前后的结构变化进行分析。结果表明,未经活化的麦草纤维素可溶解于离子液体而不发生其他衍生化反应。并探讨离子液体的回收。     

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。     

离子液体双水相提取菜籽粕蛋白及其相行为的研究

用浊度法测定并绘制了30℃下亲水性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim] Cl)+K2 HPO4+ H2O体系的三元相图,求得的离子液体在该双水相体系中的溶解度曲线方程分别为:w([Bmim]Cl,上相)=0.026 88 +0.914 32×exp(-w(K2HPO4,上相)/0.113 39),r上相=0.999 59w([Bmim]Cl,下相)=-0.044 11 +28.974 45 ×exp(-w(K2HPO4,下相)/0.028 26)+0.289 58×exp(-w(K2HPO4,下相)/0.678 55),r下相=0.991 24.建立了由[Bmim] Cl和K2HPO4形成的双水相体系提取菜籽粕蛋白质的新方法,考察了在该离子液体双水相体系中不同离子液体及其浓度、盐浓度以及蛋白质浓度、pH对菜籽蛋白提取率的影响;并通过L16(45)正交优化试验得到了离子液体双水相提取菜籽粕蛋白质的最佳工艺条件为:K2HPO4质量浓度为150 mg/mL、[Bmim] Cl质量浓度为350 mg/mL、菜籽蛋白质量浓度为70.0 mg/L、pH值为6.8.验证试验结果表明在此最佳条件下菜籽蛋白质的提取率达到99.1％,这显示了该分离体系对提取菜籽蛋白质的独特性,为进一步的放大试验或工业化规模生产奠定了一定的试验基础.     

离子液体中纤维素氨基甲酸酯的合成

本实验采用有机载体——溴代N-乙基吡啶离子液体（[EPy]Br）,以棉秆和尿素为原料,一步合成纤维素氨基甲酸酯。考察了其影响因素,且以活化时间、反应温度和酯化反应时间的影响较大,从而基于此三因素进行正交实验确定其最佳条件是活化时间为7h,反应温度为150℃,酯化反应时间为3.5h。且在最佳条件下进行实验,可得出酯化产物的含氮量在8%左右。然后由其红外光谱图可知,1714cm-1处酰胺中的羰基峰和3680～3000cm-1处的双峰以及凯氏定氮实验可判定尿素与纤维素进行了酯化反应。     

离子液体中纤维素氨基甲酸酯的合成

本实验采用有机载体--溴代N-乙基吡啶离子液体([Epy]Br),以棉秆和尿素为原料,一步合成纤维素氨基甲酸酯.考察了其影响因素,且以活化时间、反应温度和酯化反应时间的影响较大,从而基于此三因素进行正交实验确定其最佳条件是活化时间为7 h,反应温度为150 ℃,酯化反应时间为3.5 h.且在最佳条件下进行实验,可得出酯化产物的含氮量在8%左右.然后由其红外光谱图可知,1714 cm-1处酰胺中的羰基峰和3680～3000 cm-1处的双峰以及凯氏定氮实验可判定尿素与纤维素进行了酯化反应.     

半纤维素在离子液体中的均相改性研究

以从玉米秸秆中提取的半纤维素为原料,丁二酸酐为酯化剂,以离子液体(BMIMC1)为反应介质,在不加任何催化剂的条件下,对半纤维素进行均相酯化改性.采用正交实验探讨了半纤维素均相酯化过程中的各种因素(酯化剂用量、反应温度和反应时间)对半纤维素酯化效率的影响,优选出酯化条件.利用红外光谱(FT-IR)和核磁共振(~1H-NMR)对产物结构进行了表征,并研究了改性后半纤维素对水溶液重金属离子的螯合能力.结果表明,改性半纤维素对金属离子具有较好的螯合能力.