氫氧化鈉對(duì)大豆蛋白膠的黏度影響及防腐研究

劉俊紅，黃 勇，付鵬瓊，羅宇森（四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 瀘州 646005）

氫氧化鈉對(duì)大豆蛋白膠的黏度影響及防腐研究

劉俊紅，黃 勇，付鵬瓊，羅宇森
（四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 瀘州 646005）

研究了氫氧化鈉（NaOH）對(duì)大豆蛋白膠黏度的影響以及苯甲酸鈉的防腐效果。采用單因素實(shí)驗(yàn)法，研究了反應(yīng)溫度、NaOH用量、反應(yīng)時(shí)間對(duì)大豆蛋白膠黏度的影響；初步探索了苯甲酸鈉對(duì)反應(yīng)體系的防腐效果。結(jié)果表明，氫氧化鈉占大豆蛋白的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.90%、反應(yīng)溫度60℃、反應(yīng)時(shí)間1h時(shí)，反應(yīng)體系的黏度最大。防腐劑苯甲酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.60%～0.80%時(shí)防腐效果較好。

大豆蛋白；堿改性；黏度；苯甲酸鈉；防腐效果

目前，國(guó)內(nèi)外膠合板生產(chǎn)常用膠粘劑大都是以石油化工產(chǎn)業(yè)的附加值產(chǎn)品為原料制備的“三醛膠”，利用“三醛膠”所制備的膠合板在日常使用過(guò)程中會(huì)釋放出對(duì)人體與環(huán)境有害的甲醛。無(wú)醛膠中聚氨酯膠粘劑是目前研究較多的一種膠粘劑，但由于其成本較高，應(yīng)用于木材加工業(yè)受到限制［1］。生物質(zhì)大豆蛋白具有原料來(lái)源廣、可再生性強(qiáng)、反應(yīng)活性高等特點(diǎn)，目前受到廣泛關(guān)注。早在20世紀(jì)20年代，美國(guó)人Davidson和Laucks就發(fā)明了豆粉制膠粘劑，但由于其粘結(jié)強(qiáng)度與耐水性差，后又被石油產(chǎn)品所替代。直到20世紀(jì)80年代，對(duì)大豆蛋白的改性研究又一次被掀起。大豆蛋白的改性方法主要有熱處理，酸、堿變性，暴露于有機(jī)溶劑、表面活性劑和脲中。而堿改性應(yīng)用最廣，研究也較多［2-6］，改性后可得高黏度膠粘劑。

大豆蛋白的堿改性是指大豆蛋白在強(qiáng)堿（溶液pH值在10左右）和較高溫度（60℃左右）條件下發(fā)生適度降解。堿處理能夠破壞大多數(shù)一級(jí)結(jié)構(gòu)，使大豆球蛋白解卷和松弛，將隱藏在蛋白質(zhì)分子內(nèi)部的極性和非極性基團(tuán)暴露出來(lái)，產(chǎn)物多為懸浮液［7］。針對(duì)大豆蛋白的堿改性研究較多，但有關(guān)氫氧化鈉改性對(duì)大豆蛋白膠粘劑黏度的影響鮮有報(bào)道，而黏度大小制約著木材加工的施膠難易。本文主要針對(duì)大豆蛋白的堿改性，研究大豆蛋白膠粘劑黏度的影響因素，并初步探索防腐劑用量對(duì)大豆蛋白防腐效果的影響。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1試驗(yàn)原材料和試劑

大豆蛋白（蛋白質(zhì)含量56%）、氫氧化鈉（化學(xué)純）、苯甲酸鈉、去離子水。

1.2主要儀器及設(shè)備

精密電子天平、水浴加熱鍋、恒溫磁力攪拌器、電動(dòng)攪拌器、量筒、燒杯、玻璃棒、斯托默黏度計(jì)STM-V，恒溫干燥箱。

1.3實(shí)驗(yàn)步驟

大豆蛋白的堿改性：稱取140g去離子水，加入所需計(jì)量的氫氧化鈉，攪拌溶解后升溫逐漸加入所需大豆蛋白，在特定溫度繼續(xù)反應(yīng)1h左右冷卻出料，得淡黃色黏稠膠液。最后將冷卻產(chǎn)物通過(guò)添加苯甲酸鈉進(jìn)行防腐處理。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1氫氧化鈉用量對(duì)黏度的影響

圖1為60℃下對(duì)大豆蛋白改性1h后，不同加堿量對(duì)改性大豆蛋白膠液黏度的影響。從圖1可以看出，隨著氫氧化鈉用量的不斷增加，改性大豆蛋白的黏度先增加后降低，在加堿量為0.9%時(shí)，達(dá)到最大值。這是由于隨著堿用量逐步增加，改性大豆蛋白分子展開、解卷使得黏度增大；而當(dāng)加堿量過(guò)大時(shí)，大豆蛋白會(huì)發(fā)生分子降解進(jìn)而使黏度降低。

圖1　氫氧化鈉用量對(duì)膠液黏度的影響

2.2反應(yīng)溫度對(duì)黏度的影響

在加堿量為0.9%、反應(yīng)時(shí)間1h條件下考察不同溫度對(duì)改性大豆蛋白膠液黏度的影響，結(jié)果如圖2所示。在40℃以下，隨溫度升高，膠液黏度緩慢增加。當(dāng)溫度高于40℃時(shí)，黏度急劇增大，而溫度過(guò)高膠液黏度反而下降。隨著溫度升高，氫氧化鈉進(jìn)入卷繞的大豆蛋白分子內(nèi)部，蛋白分子逐漸解卷并展開，表現(xiàn)為黏度增大；而溫度太高則會(huì)導(dǎo)致分子間運(yùn)動(dòng)加快，蛋白分子開始降解，交聯(lián)下降，表現(xiàn)為黏度反而下降。

圖2　反應(yīng)溫度對(duì)膠液黏度的影響

2.3反應(yīng)時(shí)間對(duì)黏度的影響

在加堿量為0.9%、反應(yīng)溫度60℃條件下，考察不同時(shí)間對(duì)改性大豆蛋白膠液黏度的影響，結(jié)果如圖3所示。由圖3可以看出，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，膠液黏度呈先增加后降低的規(guī)律。反應(yīng)時(shí)間到1h時(shí)，蛋白質(zhì)球形分子在堿作用下解卷，表現(xiàn)出黏度升高；而隨著時(shí)間延長(zhǎng)，則會(huì)導(dǎo)致蛋白質(zhì)分子降解，肽鍵破壞太多，產(chǎn)物黏度下降。

圖3　反應(yīng)時(shí)間對(duì)黏度的影響

2.4防腐劑對(duì)大豆蛋白膠防腐效果的影響

用pH為11的氫氧化鈉水溶液改性大豆蛋白后，分別添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.5%、2%的防腐劑苯甲酸鈉，室溫密封靜置觀察，發(fā)現(xiàn)當(dāng)防腐劑苯甲酸鈉的用量在0.60%～0.80%時(shí)儲(chǔ)存時(shí)間較長(zhǎng)，無(wú)酸敗氣味，防腐效果較好。

3　結(jié)論

使用強(qiáng)堿氫氧化鈉改性大豆蛋白，采用單因素實(shí)驗(yàn)法研究了大豆蛋白配比、反應(yīng)溫度以及反應(yīng)時(shí)間對(duì)膠液黏度的影響，結(jié)果表明，氫氧化鈉與大豆蛋白的配比在0.9%左右、反應(yīng)溫度60℃、反應(yīng)時(shí)間1h時(shí)黏度最大。苯甲酸鈉添加量為0.60%～0.80%時(shí)防腐效果較好。

［1］ HYMOWITZ T， COLLINS F， PANCZNER J， et al. Relationshipbetween the content of oil， protein， and sugar in soybean seed［J］. Agron. J.， 1972， 64（5）： 613-616.

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［3］ KALAPATHYU， IETI ‘ IARACHCHYNS， MYERSDJ， et al. Alkali-modified soy proteins： effect of salts and disulfide bond cleavageon adhesion and viscosity［J］. J Am Oil Chem Soc.， 1996， 73（8）： 1063-1066.

［4］ SUN Xiuzhi，BI ANKe. Shear strength and water resistance of modified soy protein adhesives［J］. J Am Oil Chem Soc.，1999， 76（8）： 977-980.

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［6］ 張娜，俞馬宏.大豆蛋白粉的堿改性研究［J］.中國(guó)油脂，2014，39（4）：38-41.

［7］ 高振華，顧皡.利用強(qiáng)堿性降解大豆蛋白制備木材膠粘劑及其表征［J］.高分子材料科學(xué)與工程，2010，26（11）：126-129.

Study on Viscosity of Soy Protein Adhesives Modified with Sodium Hydroxide and Corrosion Resistance of Sodium Benzoate

LIU Jun-hong， HUANG Yong， FU Peng-qiong， LUO Yu-sen
（Sichuan Vocational College of Chemical Technology， Luzhou 646005， China）

The effect of sodium hydroxide on viscosity of soy proteins adhensives and the corrosion resistance of sodium benzoate was studied by viscosity technology. The results showed that with 0.9% sodium hydroxide at 60 ℃ for 1h， the viscosity of soy proteins adhensives was maximum. The 0.60%～0.80% of sodium benzoate had the best anti-corrosion effect.

soy protein； sodium hydroxide； viscosity； corrosion prevention

TQ 432.7+3

A

1671-9905（2016）08-0012-02

2016-05-30