一种季铵化谷朊蛋白质的合成方法

摘要

本发明公开了一种季铵化谷朊蛋白质的合成方法，首先采用次卤酸盐对谷朊蛋白进行前处理，谷朊蛋白与次卤酸盐的质量比为1∶1～1∶2，使谷朊蛋白上的游离酰胺基转化成为脂肪氨基；然后采用质量比为1∶1～1∶1.5的阳离子季铵环氧氯化物与前处理后的谷朊蛋白进行接技反应，生成含有季铵盐阳离子改性的谷朊蛋白。通过次卤酸盐的前处理反应，可以提高蛋白分子链上的脂肪氨基的含量，有利季铵化反应，提高蛋白与植物纤维的结合；可以提高谷朊蛋白的溶解性能，更适合植物纤维(纸浆)的施胶使用。

权利要求

1.一种季铵化谷朊蛋白质的合成方法，其特征在于包括下述步骤：首先采用次卤酸盐或次卤酸对谷朊蛋白进行前处理，谷朊蛋白与次卤酸盐或次卤酸的质量比为1∶1～1∶2，使谷朊蛋白上的游离酰胺基转化成为脂肪氨基，所述次卤酸盐为次溴酸钠盐、次溴酸钾盐、次溴酸钙盐、次溴酸铵盐、次氯酸钠盐、次氯酸钾盐或次氯酸铵盐，所述次卤酸为次溴酸或次氯酸，所述前处理的反应时间为1～6小时，反应温度为10～60℃；然后采用质量比为1∶1～1∶1.5的阳离子季铵环氧氯化物与前处理后的谷朊蛋白进行接技反应，所述接技反应的反应时间为1～6小时，反应温度为30～70℃，所述阳离子季铵环氧氯化物为氯化N，N，N-三甲基环氧丙烷，生成含有季铵盐阳离子改性的谷朊蛋白。

说明书

技术领域

本发明涉及造纸领域，特别涉及一种季铵化谷朊蛋白质的合成方法。

背景技术

谷朊蛋白是一种植物蛋白质，是小麦、玉米等谷物加工淀粉后的残余物。谷朊蛋白可作为造纸技术的强度增强助剂，其蛋白质分子链上有许多的活性基团，如氨基、羟基、羧基等，具有特别的反应性，能与纸中纤维素分子上的羟基产生化学结合，使纸纤维之间的结合力增大，提高纸张的物理强度。但是，由于谷朊蛋白含有较多的疏水性氨基酸和不带电荷的氨基酸，分子内疏水作用区域较大，溶解度较低，往往不能满足造纸生产的需要，其应用具有很多局限性。因此，常对谷朊蛋白进行改性，以改善其功能，拓宽其应用领域。目前常用的改性方法有水解方法、酰化或季铵化方法。水解方法改性，只能提高谷朊蛋白的溶解度，对提高植物纤维的结合效果不好，同时因为水解降低了蛋白质的分子量，不能用于增强纤维强度；酰化改性不能提高蛋白的溶解度，改性后也不能用作纤维增强剂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种环境友好、成本低、工艺简单的季铵化谷朊蛋白质的合成方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种季铵化谷朊蛋白质的合成方法，包括下述步骤：首先采用次卤酸盐对谷朊蛋白进行前处理，谷朊蛋白与次卤酸盐的质量比为1∶1～1∶2，使谷朊蛋白上的游离酰胺基转化成为脂肪氨基，增强谷朊蛋白的溶解性能和反应性能；然后采用质量比为1∶1～1∶1.5的阳离子季铵环氧氯化物与前处理后的谷朊蛋白进行接技反应，生成含有季铵盐阳离子改性的谷朊蛋白。
所述谷朊蛋白是一种谷物蛋白质，俗名面筋，具体可为小麦谷朊蛋白质、玉米谷朊蛋白质。
所述次卤酸盐为MXO，其中M为H、Na、K、Ca或NH4，X为Cl或Br；优选氯或溴的次卤酸盐；具体可为次溴酸、次溴酸钠盐、次溴酸钾盐、次溴酸钙盐、次溴酸铵盐、次氯酸、次氯酸钠盐、次氯酸钾盐或次氯酸铵盐。
所述前处理的反应时间为1～6小时，反应温度为10～60℃。
所述阳离子季铵环氧氯化物优选氯化N，N， N-三甲基环氧丙烷。
所述接技反应的反应时间为1～6小时，反应温度为30～70℃。
本发明的反应式如式(1)所示：

式(1)
经过本发明改性后的谷朊蛋白溶解度增加，能很好在水溶液中分散，加入到浆料中与纤维充分接触吸附。谷朊蛋白分子链上的阳离子与植物纤维分子上的羧基等基团结合，使得纤维间的结合力大大提高，纸张的各种性能有明显的改善。在纸页干燥时，使纤维交联从而达到提高强度的目的。季铵化谷朊蛋白使纸张的干抗张指数提高23.8％，湿强保留率提高到15％，耐破指数提高22％、撕裂指数提高47％。
本发明与现有技术相比具有如下优点和效果：
(1)通过次卤酸盐的前处理反应，可以提高蛋白分子链上的脂肪氨基的含量，有利季铵化反应，提高蛋白与植物纤维的结合。
(2)通过次卤酸盐的前处理反应，可以提高谷朊蛋白的溶解性能，更适合植物纤维(纸浆)的施胶使用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
首先将谷朊蛋白溶于0.1摩尔/升的氢氧化钠溶液，然后加入30％的次氯酸钠溶液，谷朊蛋白与次氯酸钠(按固含量计算)的质量比为1∶1，温度控制在60℃，反应1小时，得到前处理的谷朊蛋白。接着与季胺化试剂(氯化N，N，N-三甲基环氧丙烷)反应，质量比为1∶1，反应温度50℃，反应时间6小时，得到季铵化谷朊蛋白。
实施例2
首先将谷朊蛋白溶于0.1摩尔/升的氢氧化钠溶液，然后加入30％的次溴酸钠溶液，质量比为1∶1.5，温度控制在60℃，反应1小时，得到前处理的谷朊蛋白。接着与季胺化试剂(氯化N，N，N-三甲基环氧丙烷)反应，质量比为1∶1.1，反应温度30℃，反应时间6小时，得到季铵化谷朊蛋白。
实施例3
首先将谷朊蛋白溶于0.1摩尔/升的氢氧化钠溶液，然后加入30％的次氯酸铵溶液，质量比为1∶1.1，温度控制在60℃，反应1小时，得到前处理的谷朊蛋白。接着与季胺化试剂(氯化N，N，N-三甲基环氧丙烷)反应，质量比为1∶1.2，反应温度70℃，反应时间4小时，得到季铵化谷朊蛋白。
实施例4
首先将谷朊蛋白溶液溶于0.1摩尔/升的氢氧化钠溶液，然后加入30％的次溴酸钾溶液，质量比为1∶2，温度控制在10℃，反应3小时，得到前处理的谷朊蛋白。接着与季胺化试剂(氯化N，N，N-三甲基环氧丙烷)反应，质量比为1∶1.5，，反应温度70℃，反应时间3小时，得到季铵化谷朊蛋白。
实施例5
首先将谷朊蛋白溶于0.1摩尔/升的氢氧化钠溶液，然后加入30％的次氯酸钠溶液，质量比为1∶1.5，温度控制在30℃，反应2小时，得到前处理的谷朊蛋白。接着与季胺化试剂(氯化N，N，N-三甲基环氧丙烷)反应，质量比为1∶1.5，反应温度30℃，反应时间5小时，得到季铵化谷朊蛋白。
实施例6
首先将谷朊蛋白溶于0.1摩尔/升的氢氧化钠溶液，然后加入30％的次氯酸钙溶液，质量比为1∶1.6，温度控制在10℃，反应6小时，得到前处理的谷朊蛋白。接着与季胺化试剂(氯化N，N，N-三甲基环氧丙烷)反应，质量比为1∶1.5，反应温度60℃，反应时间1小时，得到季铵化谷朊蛋白。
实施例7
首先将谷朊蛋白溶于0.1摩尔/升的氢氧化钠溶液，然后加入30％的次氯酸铵溶液，质量比为1∶1.6，温度控制在30℃，反应2小时，得到前处理的谷朊蛋白。接着与季胺化试剂(氯化N，N，N-三甲基环氧丙烷)反应，质量比为1∶1.1，反应温度30℃，反应时间4小时，得到季铵化谷朊蛋白。
实施例8
首先将谷朊蛋白溶于0.1摩尔/升的氢氧化钠溶液，然后加入30％的次溴酸钾溶液，质量比为1∶1.8，温度控制在20℃，反应3小时，得到前处理的谷朊蛋白。接着与季胺化试剂(氯化N，N，N-三甲基环氧丙烷)反应，质量比为1∶1.3，反应温度40℃，反应时间4小时，得到季铵化谷朊蛋白。
实施例9
首先将谷朊蛋白溶于0.1摩尔/升的氢氧化钠溶液，然后加入30％的次溴酸铵溶液，质量比为1∶1.5，温度控制在60℃，反应3小时，得到前处理的谷朊蛋白。接着与季胺化试剂(氯化N，N，N-三甲基环氧丙烷)反应，质量比为1∶1.1，反应温度70℃，反应时间4小时，得到季铵化谷朊蛋白。