生化改性大豆蛋白膠黏劑的研制及應(yīng)用研究.pdf

1、大豆蛋白膠黏劑作為一種最典型的生物類膠黏劑,已經(jīng)被陸陸續(xù)續(xù)地研究了一個世紀(jì),但由于其存在著生物類膠黏劑所通有的缺陷,如膠合強度低、易腐敗變質(zhì)、粘度大、存儲期短、耐水性差等,使得人們一度失去了對大豆蛋白膠黏劑的研究熱情,而轉(zhuǎn)向去開發(fā)或改良性能相對優(yōu)良的有機合成類膠黏劑。然而,由于人們生活水平不斷的提高,環(huán)保意識逐步的增強,作為用戶的他們,不單單只是追求看得到的產(chǎn)品質(zhì)量,并且也越來越關(guān)注其所使用的產(chǎn)品是否會對其身體健康和居住環(huán)境造成危害。不

2、僅如此,各國政府也意識到了甲醛和有機揮發(fā)物的危害,紛紛組織制定或修訂了一系列針對膠黏劑產(chǎn)品的強制性國家標(biāo)準(zhǔn),用來保障國民的健康和良好的居住環(huán)境。所以,開發(fā)低甲醛的有機合成類膠黏劑,甚至是零甲醛的生物類環(huán)保膠黏劑,成為了我們的研究重點。但就長遠來看,由于石油資源的有限性和不可再生性,從而以石油資源為原料的有機合成類膠黏劑存在著局限性和不可持續(xù)性,所以開發(fā)出一種或幾種生物類環(huán)保膠黏劑也就成為了必然,目前,以大豆蛋白膠黏劑為代表的生物類膠黏劑

3、的研究正在如火如荼的進行中。
　　本研究主要是以大豆提取完豆油后的副產(chǎn)品豆粕為主要原料,通過對豆粕中的大豆蛋白質(zhì)進行生物改性以及化學(xué)交聯(lián)改性處理后,制備出一種環(huán)保大豆蛋白膠黏劑,并對其在竹地板上的應(yīng)用進行了研究分析。在大豆蛋白膠黏劑的研制過程中,應(yīng)用紅外光譜分析法分析了不同改性方法對大豆蛋白質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響;研究了胃蛋白酶水解大豆蛋白的工藝方法,制備出了適用于大豆蛋白膠黏劑制備用的大豆蛋白水解液;研究了聚乙烯醇化學(xué)交聯(lián)改性處理大豆

4、蛋白的最佳工藝條件,以及利用大豆蛋白膠黏劑制備竹地板的最佳熱壓工藝。具體研究結(jié)論如下:
　　(1)熱改性不會對大豆蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)造成影響,但會使大豆蛋白的溶解度降低。大豆蛋白在受熱時會發(fā)生熱變性,并且可能發(fā)生了締合作用,使得大豆蛋白溶液粘度升高;酶改性會在一定程度上水解肽鏈中的肽鍵或酰胺鍵,增加肽鏈分子內(nèi)或分子間交聯(lián)或連接其他特殊功能基團,并且水解后生成的部分小分子已經(jīng)發(fā)生了交聯(lián);酸改性會部分水解肽鍵,但這種改性對肽鏈的影響不大

5、,并且水解出來的小分子沒有出現(xiàn)交聯(lián)的跡象,另外酸還會對大豆球蛋白進行解離,致使改性后的豆粕溶液的粘度大幅降低;堿改性會大程度地水解肽鍵或酰胺鍵,使得多肽鏈上大量的極性基團暴露出來,水解出來的小分子會發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),生成分子量更大的分子,使溶液的粘度急劇升高。
　　(2)胃蛋白酶水解豆粕溶液的最佳工藝條件是溫度37℃,pH1.8。較高底物濃度的豆粕溶液在此條件下水解時,水解度會隨著酶添加量的增加以及時間的延長而升高;豆粕經(jīng)濕熱處理后,

6、大豆蛋白會暴露出更多的酶作用點,可以加速酶反應(yīng),從而有利于水解反應(yīng)的進行,提高水解度;20％豆粕溶液在90℃下預(yù)熱處理10min后,在水解工藝為溫度37℃、pH1.8、酶添加量14000Ug-1,水解時間3h時,水解度為23.4%,這時的大豆蛋白水解液中多肽混合物的分子量大都在1000D,疏水性基團也暴露得最多,適宜與其它化學(xué)藥劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而制備出耐水性能較好的大豆蛋白膠黏劑。
　　(3)經(jīng)生化改性的大豆蛋白膠黏劑的性能能夠得到

7、明顯的提升,化學(xué)交聯(lián)改性的最佳工藝為:聚乙烯醇18%、十二烷基苯磺酸鈉4%、亞硫酸鈉3%、甘油15%,此時改性豆膠的粘度為61605mpa·s,干狀剪切強度為1.81MPa,濕狀剪切強度為0.97MPa,達到了GB/T17657-1999《人造板及飾面人造板理化性能試驗方法》中Ⅱ類膠合板的國家標(biāo)準(zhǔn)。改性豆膠的固化溫度在100℃~150℃之間,大豆蛋白質(zhì)分子與聚乙烯醇分子發(fā)生了交聯(lián)反應(yīng),并且改性豆膠中的親水性基團含量明顯減少,豆膠的耐水性