可生物降解大豆蛋白材料的物理改性研究

　　目前，利用SPI制備可生物降解材料主要有兩個問題亟須解決：（1）SPI分子內(nèi)和分子間含有較強的作用力，主要是氫鍵、偶極作用、離子鍵、疏水相互作用及二硫共價鍵等，制備的材料具有剛硬、脆性的物理特性和較差的加工流動性；（2）SPI分子鏈主鏈周圍分布著許多親水性殘基，主要有－NH2、－COOˉ、－CONHˉ等親水性氨基酸殘基，因此制備的材料具有較高的吸水性，影響材料的力學(xué)性能和使用范圍。因此，在制備可生物降解材料時，對SPI的改性主要有兩個目的：（1）提高其塑性和加工流動性；（2）提高材料疏水性和力學(xué)性能。目前，SPI改性方法主要有物理改性、化學(xué)改性、酶法改性。其中，物理改性和化學(xué)改性由于成本低，設(shè)備要求不高等優(yōu)點而成為蛋白質(zhì)改性的主要手段。為了實際應(yīng)用的需要，還會采用多種高分子材料混合的共混改性方法。

　　物理改性幾乎不降低SPI的相對分子質(zhì)量，只改變了其高級結(jié)構(gòu)和分子間聚集方式，一般不涉及蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)，具有費用低、無毒副作用、作用時間短、對產(chǎn)品營養(yǎng)性影響較小等優(yōu)點，主要包括加熱、加壓、高頻電場、微波、輻照、超聲波等方式。

　　適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢蕴岣逽PI的疏水性和力學(xué)性能，然而溫度過高時疏水能力則下降。這是因為：低熱處理能使蛋白質(zhì)分子原有的緊密有序結(jié)構(gòu)變的松散無序，使分子內(nèi)部的巰基和疏水性氨基酸殘基暴露出來，蛋白質(zhì)分子則通過二硫鍵、疏水鍵等結(jié)合成為立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；但若長時間高溫加熱，蛋白質(zhì)大分子會因過度變性而分子鏈斷裂，從而破壞穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

　　高壓處理則能影響蛋白質(zhì)的構(gòu)造，使蛋白質(zhì)形態(tài)聚集或?qū)е碌鞍踪|(zhì)變性等，從而影響蛋白質(zhì)的疏水性。Wang等利用高壓處理SPI，結(jié)果發(fā)現(xiàn)200～600MPa的壓力能使SPI表面疏水率明顯降低。王巖研究了SPI的熱壓特性，認(rèn)為SPI分子經(jīng)熱壓后形成了新的共價鍵與非共價鍵，即蛋白分子吸收能量后表面的巰基有一部分轉(zhuǎn)化為二硫鍵，同時蛋白分子內(nèi)部的疏水基團部分暴露于分子表面，即熱壓后分子表面巰基含量降低、疏水性增加。

　　張民等以SPI為成膜基質(zhì)，研究了單寧、可溶性淀粉、微波、超聲波及干熱處理對SPI膜性能的影響，結(jié)果表明：微波能降低膜的抗拉伸強度，而可溶性淀粉可提高膜的抗拉伸強度；微波與超聲波處理均可降低膜的水溶性、氧氣透過性，并能提高膜的透光率；60℃干熱處理可極顯著降低膜的水溶性、抗拉伸強度及氧氣透過性，提高膜的透光率。該研究還得出SPI最佳成膜工藝條件為SPI60℃加熱6h，0.15g單寧，0.1g可溶性淀粉，2.5g甘油，微波功率100W處理5min，超聲波功率80W處理15min。