尿素變性大豆蛋白的分子結(jié)構(gòu)及膠粘機(jī)理研究.pdf

1、大豆蛋白膠粘劑由于具有良好的可再生性、可降解性、來(lái)源豐富等優(yōu)點(diǎn)而受到人們的關(guān)注從而再次成為研究的熱點(diǎn)。尿素是常用的蛋白質(zhì)變性劑，在膠粘劑研究中起著重要的作用。本課題主要是通過(guò)研究尿素變性大豆蛋白的分子結(jié)構(gòu)的變化來(lái)揭示其產(chǎn)生膠粘的機(jī)理。 論文首先系統(tǒng)研究了大豆蛋白中的兩個(gè)主要球蛋白：7S和11S分別經(jīng)過(guò)尿素變性后分子結(jié)構(gòu)的變化，在軟、中、硬三種不同硬度的木塊上的濕潤(rùn)能力的變化及膠粘強(qiáng)度的變化。特性粘度及流變實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同濃度尿

2、素變性導(dǎo)致了7S、11S分子結(jié)構(gòu)的不同變化，差示掃描量熱結(jié)果證明尿素變性部分展開(kāi)了7S、11S的分子結(jié)構(gòu)。液滴形狀分析結(jié)果表明不同的膠粘劑在不同的木塊上有不同的濕潤(rùn)性能，7S蛋白經(jīng)過(guò)尿素變性后在胡桃木和櫻桃木上有較好的濕潤(rùn)性能，11S蛋白經(jīng)過(guò)1mol/L尿素變性后在松木上有好的濕潤(rùn)性能。1mol/L尿素變性使得11S蛋白在三種木塊上的膠粘強(qiáng)度在所有膠粘劑中為最大；3mol/L尿素變性使得7S蛋白在胡桃木和櫻桃木上的膠粘強(qiáng)度比11S的大，

3、但在松木上的膠粘強(qiáng)度則是11S/3M高于7S/3M。結(jié)合傅立葉紅外光譜分析膠粘劑的二級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)果表明，膠粘強(qiáng)度與尿素變性前后蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)的變化有關(guān)。 通過(guò)測(cè)定不同濃度尿素變性后的大豆蛋白的內(nèi)源性熒光光譜，二級(jí)結(jié)構(gòu)，特性粘度，巰基含量，表面疏水性，相對(duì)分子質(zhì)量分布和粒徑分布等表征了尿素變性蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化，并通過(guò)正交試驗(yàn)確定了尿素變性大豆蛋白膠粘櫸木的實(shí)驗(yàn)條件。內(nèi)源性熒光光譜實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，尿素展開(kāi)了大豆蛋白分子，尿素濃度不同展開(kāi)

4、的程度不同，展開(kāi)的蛋白質(zhì)會(huì)進(jìn)一步聚集，二級(jí)結(jié)構(gòu)，特性粘度及巰基含量測(cè)定結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了這一點(diǎn)。1mol/L尿素變性后的蛋白質(zhì)的表面疏水性最大，相對(duì)分子質(zhì)量分布和粒徑分布實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，尿素變性后蛋白質(zhì)中都有聚集體出現(xiàn)，1mol/L尿素變性蛋白質(zhì)分子中組分分布最不均勻。流變測(cè)定結(jié)果表明，所有樣品都是剪切變稀體系，當(dāng)8mol/L尿素變性蛋白質(zhì)時(shí)則幾乎為牛頓流體。通過(guò)正交試驗(yàn)表明，對(duì)于膠粘櫸木而言，溫度和時(shí)間是影響膠粘強(qiáng)度的兩個(gè)主要因素，熱壓壓

5、強(qiáng)是次要因素。1mol/L和3mol/L尿素變性提高了大豆蛋白在櫸木上的膠粘強(qiáng)度，其中1mol/L尿素變性蛋白具有最大的膠粘強(qiáng)度，此時(shí)，當(dāng)熱壓溫度為100℃和120℃時(shí)，膠粘強(qiáng)度沒(méi)有顯著性差異。 將尿素變性大豆蛋白經(jīng)過(guò)100℃加熱處理10min來(lái)模擬實(shí)際熱壓時(shí)的反應(yīng)條件，通過(guò)測(cè)定樣品的分子結(jié)構(gòu)的變化來(lái)研究高溫加熱蛋白質(zhì)對(duì)其結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步影響。熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，尿素變性和加熱處理都降低了蛋白質(zhì)的變性自由能，加熱減少了蛋白質(zhì)分子可接

6、觸表面面積，變性展開(kāi)了蛋白質(zhì)分子，同時(shí)分子之間互相纏繞成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，1mol/L和3mol/L尿素部分展開(kāi)了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，加熱后蛋白質(zhì)展開(kāi)的比例增加。傅立葉紅外光譜分析二級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)果表明，與加熱前的樣品相比較，加熱進(jìn)一步改變了蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)。當(dāng)尿素濃度達(dá)到8mol/L時(shí)，蛋白質(zhì)已經(jīng)完全變性了。樣品經(jīng)過(guò)加熱處理后，隨著尿素濃度的增加，蛋白質(zhì)的表面疏水性降低。在尿素變性后的樣品中，1mol/L尿素變性導(dǎo)致蛋白質(zhì)具有最大的表面疏水性，抗水性實(shí)驗(yàn)

7、證明了這一點(diǎn)。相對(duì)分子質(zhì)量分布及粒徑分布實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，尿素變性蛋白質(zhì)在加熱后會(huì)不同程度地形成聚集體，同時(shí)，由于尿素展開(kāi)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的程度不同從而導(dǎo)致各個(gè)樣品中組分的分散性不同，低濃度尿素變性蛋白加熱后多分散性較高，均一的分布有利于膠粘。 通過(guò)測(cè)定不同濃度尿素變性大豆蛋白加熱固化以后蛋白質(zhì)樣品的溶出活化能，使用不同溶劑溶解及使用不同電泳方法研究了尿素變性大豆蛋白在100℃加熱處理10min固化后的分子間相互作用?；罨軐?shí)驗(yàn)結(jié)果表明，

8、固化后的SPI/1M/100℃的活化能最高，使用不同溶劑溶解樣品后測(cè)定溶出物的相對(duì)分子質(zhì)量分布，分析結(jié)果表明，尿素變性大豆蛋白經(jīng)過(guò)加熱固化后通過(guò)二硫鍵和范德華引力形成聚集體，聚集體之間通過(guò)疏水相互作用和非共價(jià)鍵結(jié)合會(huì)有利于膠粘強(qiáng)度。使用還原原態(tài)電泳、非還原SDS—PAGE電泳和SDS—PAGE電泳來(lái)進(jìn)一步對(duì)蛋白質(zhì)樣品的分子間作用力進(jìn)行研究，結(jié)果表明：尿素變性導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子展開(kāi)，分子形狀變大，蛋白質(zhì)分子主要以疏水相互作用結(jié)合，亞基之間存在