摘要：

大豆分离蛋白是一种天然大分子,并可用于环境友好、可降解材料。本文关注于大豆分离蛋白-纳米银复合物和大豆分离蛋白的原子转移自由基聚合物研究。 本文第一部分研究了一种制备大豆分离蛋白-纳米银复合物(Soy Protein Isolate-Silver Nanoparticle Composite, SPI-Ag)的简单方法。常温下,通过对Ag~+与大豆分离蛋白(Soy Protein Isolate, SPI)水溶液进行紫外光照得到大豆分离蛋白-纳米银复合物。不需要另外添加任何还原剂和保护剂,产物具有较高的稳定性,纳米银颗粒粒径分布较均匀。采用透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)、X-射线衍射(XRD)、傅立叶红外分光光度计(FTIR)和荧光分光光度计(FL)用于产物的表征。TEM结果表明,实验所得纳米银粒子平均粒径为13.5 nm,分布较窄。大豆分离蛋白-纳米银复合物在430 nm左右处有吸收,证明得到纳米银。随着反应时间增加,复合物紫外-可见吸收峰位置有红移的趋势,粒径由12nm增加至13.5nm,紫外吸收峰位置发生红移,从420nm增至430nm。采用红外(FTIR)和荧光(FL)对紫外光照法制备大豆分离蛋白-纳米银复合物的机理进行了探索,结果表明,紫外光照起重要作用,在光化学反应和还原反应下得到纳米银。激光光散射表征表明在12nm和122nm左右出现两个吸收峰,分别对应于纳米银和蛋白质的贡献,随着光照时间增加,12nm处峰强增加, 122nm处峰强减弱。pH值、光照时间、以及溶液浓度对产物性质影响较大。 纳米银的抗菌性能远大于传统的银系杀菌剂,大豆分离蛋白-纳米银复合物对具有代表性的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌菌种的有良好抑菌效果,通过改变实验条件实现可控抑菌。 本文第二部分研究了大豆分离蛋白的ATRP接枝聚合,通过酰胺化反应在大豆分离蛋白(SPI)表面引入溴原子,合成了大分子引发剂SPI-Br,以CuCl和bpy为催化体系,通过原子转移自由基聚合法(ATRP)合成了大豆分离蛋白-g-聚甲基丙烯酸2-羟乙酯(SPI-g-PHEMA)。用FTIR、~(13)C-NMR、GPC对大分子引发剂、接枝产物和接枝物降解链进行结构和分子量表征,结果表明,得到了表面接枝聚甲基丙烯酸2-羟乙酯长链的大豆分离蛋白接枝聚合物。XPS分析证明SPI-Br大分子引发剂成功制备,得到制备大分子引发剂所用2-溴异丁酰溴与大豆分离蛋白的合适用量。~(13)C-NMR图谱和元素分析得到SPI-Br中引发点浓度为0.15 mmol/g。采用相同的引发体系、单体等分别在水、水/醇、醇反应介质体系和本体聚合对比实验,结构表明水相的ATRP聚合对于本实验体系最为适合。PHEMA接枝链纯化后进行GPC表征,分子量为1.2×10~4,分子量分布为1.12左右。2-溴异丁酰溴固定到SPI上具有较强引发能力。 用紫外分光光度计(UV)、荧光分光光度计、Zeta电位表征了接枝产物的溶液性质。复合物DSC表征结果表明SPI-g-PHEMA在112℃左右处出现一个转变峰归属于PHEMA,佐证反应成功。透射电镜(TEM)表征复合物的微观形态,SPI的聚集形态是粒径约为150 nm左右的微球形状,接枝聚合物SPI-g-PHEMA的聚集形态为方形,粒径约350 nm左右。 对大豆分离蛋白进行接技改性,为蛋白质的改性提供了一种新的方法,可以使接枝产物兼具天然高分子和合成高分子的优异性能,这有利于拓宽大豆分离蛋白及其产品的应用范围,使其应用于各种工业领域具有重要的实际的意义。

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