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《羽毛角蛋白可降解膜材料的制備和性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：TQ321.4西北工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文羽毛角蛋白可降解膜材料的制備和性能研究博士研究生：竇瑤導(dǎo)師：崔英德教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士學(xué)科、專(zhuān)業(yè)：材料學(xué)所在單位：材料學(xué)院答辯日期：2017年11月授予學(xué)位單位：西北工業(yè)大學(xué)Classifiedindex：TQ321.4DissertationsubmittedinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofDoctorofPhilosophyStudyonthePreparationandProper
2、tiesofDegradableFilmsBasedfromFeatherKeratinPh.DCandidate：DOUYaoAdvisor：ProfessorCUIYingdeDegreeAppliedfor：DoctorofPhilosophySpecialty：MaterialsScienceSchool：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofOralDefence：November，2017UniversityConferringDegree：Northw
3、esternPolytechnicalUniversity摘要摘要日益減少的石油資源，以及處理合成高分子材料廢棄物造成的環(huán)境污染，使得天然高分子材料的開(kāi)發(fā)、利用及產(chǎn)業(yè)化，在世界范圍內(nèi)受到了廣泛關(guān)注。角蛋白作為一種來(lái)源豐富、價(jià)廉易得的蛋白質(zhì)資源，具有較好的生物降解性和生物相容性，廣泛的應(yīng)用于食品包裝、醫(yī)用材料領(lǐng)域。但是和合成高分子材料相比，純的角蛋白膜材料易碎、不易成型，且耐水性和力學(xué)性能較差，這些制約了角蛋白資源的再利用。本論文從廢棄雞毛中提取羽毛角蛋白，為了改善羽毛角蛋白的可加工性、提高羽毛角蛋白膜的耐水性及力學(xué)
4、性能，主要采用了增塑、交聯(lián)和共混方法對(duì)羽毛角蛋白進(jìn)行了改性。通過(guò)傅里葉紅外光譜分析（FTIR）、差示掃描量熱分析（DSC）、X-射線(xiàn)衍射分析（XRD）、熱失重分析（TGA）、掃描電鏡技術(shù)(SEM)、拉伸性能測(cè)試、耐水性測(cè)試、透光率測(cè)試及水蒸氣透過(guò)率測(cè)試等方法，分別對(duì)所得熱壓羽毛角蛋白膜和澆鑄羽毛角蛋白膜的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，以開(kāi)發(fā)羽毛角蛋白膜在農(nóng)用材料、可食用包裝材料及醫(yī)藥用生物材料等方面的應(yīng)用。本論文的研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：采用還原劑硫化鈉，從雞毛中提取羽毛角蛋白（FK）。固液比為1：15，水溶液中尿素、N
5、a2S、十二烷基硫酸鈉（SDS）的濃度分別為6mol/L、3.2%、0.7%，在50℃下攪拌30min，然后濾液用3%鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH至4.7左右，沉淀在室溫下靜置30min，所得羽毛角蛋白的重量收率達(dá)60%。對(duì)羽毛角蛋白結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)保持相對(duì)完整，羽毛角蛋白分子量主要分布在14KDa左右。羽毛角蛋白呈無(wú)定形態(tài)，其二級(jí)結(jié)構(gòu)主要包含β-折疊和無(wú)規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)。以甘油作為增塑劑，通過(guò)熱壓成型法，制備出均勻半透明的熱壓羽毛角蛋白膜。研究熱壓羽毛角蛋白膜（FGL）的成型機(jī)理、化學(xué)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)和晶態(tài)結(jié)構(gòu)。甘油和水
6、作為協(xié)同增塑劑，與羽毛角蛋白分子中的極性基團(tuán)形成氫鍵，削弱了蛋白質(zhì)分子中的非共價(jià)鍵作用，使蛋白質(zhì)分子內(nèi)自由體積增大，肽鏈的移動(dòng)性提高，從而降低了羽毛角蛋白的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg；高溫高壓改善了甘油和羽毛角蛋白分子間的相容性，強(qiáng)化了甘油對(duì)蛋白質(zhì)的塑化作用，抑制了聚合物的結(jié)晶行為，改善了羽毛角蛋白的可加工性。FGL的二級(jí)結(jié)構(gòu)中主要有β-折疊、β-轉(zhuǎn)角和無(wú)規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)。隨著甘油含量的增加，F(xiàn)GL中β-折疊的含量增多，而β-折疊微晶含量則減少，是一種典型的無(wú)定形材料。研究了FGL的微觀(guān)結(jié)構(gòu)、透光性能、拉伸性能、耐水性、水蒸氣阻
7、隔性能和I西北工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文微生物降解性能。發(fā)現(xiàn)當(dāng)熱壓溫度為130℃、時(shí)間為6min時(shí)，羽毛角蛋白充分熔融，F(xiàn)GL的微觀(guān)結(jié)構(gòu)致密，透光率最高，拉伸性能最好。熱壓時(shí)間和溫度對(duì)FGL的耐水性及水蒸氣透過(guò)率影響不大。隨著甘油含量的增加，F(xiàn)GL的拉伸強(qiáng)度從10.5MPa降低到5.7MPa、斷裂伸長(zhǎng)率從40.5%增加到63.8%、水蒸氣滲透系數(shù)從-10-1023.02×10增大到4.11×10gm/msPa。FGL的溶解度均小于20.9%、溶脹率均小于16.9%，在水中浸泡24h后仍保持完整。無(wú)碳源培養(yǎng)降解實(shí)驗(yàn)表明
8、，枯草芽孢桿菌對(duì)FGL的降解作用要強(qiáng)于黑曲霉菌。以雙醛淀粉（DAS）為交聯(lián)劑，甘油作為增塑劑，通過(guò)澆鑄成型制備了FK/DAS膜。研究了FK/DAS膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性、微觀(guān)結(jié)構(gòu)、透光性能、耐水性、拉伸性能、吸濕性能和水蒸氣阻隔性能。研究發(fā)現(xiàn)FK、DAS分子間發(fā)生了反應(yīng)，形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，F(xiàn)K/DAS膜是一種無(wú)定形材料，其透光性?xún)?yōu)于一些合成膜。交聯(lián)作用使膜材料的
