小麦蛋白质的流变行为及蛋白质塑料的结构与性能.pdf

!!""#$"#$"%收稿,!""#$"#$"&修稿;国家自然科学基金(基金号’"(#)")&)和高等学校博士学科点专项科研基金(基金号!""("))’"##)资助项目;!!通讯联系人,*$+,-.:/$01"(22345678967:;;418;<=-,;<345678967:;·专论·小麦蛋白质的流变行为及蛋白质塑料的结构与性能!宋义虎!!郑强!!(高分子合成与功能构造教育部重点实验室浙江大学高分子科学与工程学系杭州)2""!#)摘要基于作者在对小麦蛋白质溶液动态流变行为、增塑小麦蛋白质等双轴拉伸流变行为、小麦蛋白质塑料制备与性能等研究的最新结果,阐述了>?、温度等对小麦蛋白质溶液动态流变行为的影响;根据?******@A-9模型,考察了醇溶蛋白分子的旋转运动、弯曲运动、高频耗散等对流变行为的贡献;分析了形变速度、蛋白质含量、网络形成时间与增塑蛋白质等双轴拉伸流变行为的关系,阐明了分维蛋白质网络的形成机制;探讨了采用热压方法制备小麦蛋白质塑料的工艺参数、交联、化学改性等对微观形态与宏观性能的影响7关键词小麦蛋白质,可降解塑料,流变行为,结构以植物蛋白质为原料制备塑料具有悠久的历史,可追溯到2&2)年7但上世纪("年代后,随石化工业的兴起,合成树脂逐渐占据了塑料市场,蛋白质的可塑性加工很少受人关注7近年来,由于环境保护、石化资源短缺、石油价格持续升高等原因,以可再生、可降解的植物资源如天然多糖、蛋白质等作为化工原料,制备环境友好的生物降解塑料或可食性包装膜材料,在学术界和工业界受到高度重视,已成为高分子材料科学与加工工程研究的前沿领域之一[2]7B8;;,9-C/等[!]评述了基于小米、大豆、玉米、花生等植物源蛋白质或牛奶、胶原等动物源蛋白质的可食用性薄膜或涂层材料的制备方法与性能7小麦储藏蛋白含有("DE’"D的醇溶蛋白与)’DE(’D的谷蛋白[)],具有优良的成膜[(]与可塑性加工特性[’]7小麦储藏蛋白的工业品为谷朊粉(蛋白质含量#"DEF’D),在可食性食品包装膜材料与生物降解塑料方面极具发展潜力7蛋白质薄膜通常采用溶液法制备,以蛋白质、增塑剂及其它试剂的溶液或悬浮液为成膜介质,通过热或酸碱处理提高蛋白质溶解度,改善膜材料的性能[%]7然而,蛋白质材料的力学性能较差,需经紫外或!$射线辐照、酶处理或化学交联等来提高材料的刚性、耐热性与耐水性7溶液法制膜需消耗大量有机溶剂,且不适用于大尺度材料的成型7因此蛋白质材料的可塑性加工成为当前研究热点之一7由于分子间存在较强的氢键与分子内G分子间二硫键,蛋白质的玻璃化温度较高,热加工将引起蛋白质分解7采用适当的增塑剂如多羟基、多氨基化合物,可降低蛋白质分子间相互作用,提高分子链柔韧性,赋予可塑性、加工性7在制备增塑蛋白质复合物过程中,强剪切作用可打破分子间二硫键,降低蛋白质分子量7在较高温度下,蛋白质分子可重新形成化学交联,这为采用常规塑料加工设备制备交联蛋白质塑料提供了理论依据7HC+8;8I等[#]采用机械混合法制备了增塑谷朊粉,采用模压成型方法制备了交联样品,并考察了增塑谷朊粉的挤出加工工艺7J,;<,[F]发现,热成型谷朊粉膜的力学性能优于浇注膜7本文主要基于作者近期所开展的小麦蛋白质的流变行为及蛋白质塑料加工与性能研究,着重讨论小麦蛋白溶液的动态流变行为以增塑小麦蛋白质的等双轴拉伸流变行为以及