氢氧化钠对大豆蛋白胶的黏度影响及防腐研究

刘俊红，黄 勇，付鹏琼，罗宇森（四川化工职业技术学院，四川 泸州 646005）

氢氧化钠对大豆蛋白胶的黏度影响及防腐研究

刘俊红，黄 勇，付鹏琼，罗宇森
（四川化工职业技术学院，四川 泸州 646005）

研究了氢氧化钠（NaOH）对大豆蛋白胶黏度的影响以及苯甲酸钠的防腐效果。采用单因素实验法，研究了反应温度、NaOH用量、反应时间对大豆蛋白胶黏度的影响；初步探索了苯甲酸钠对反应体系的防腐效果。结果表明，氢氧化钠占大豆蛋白的质量分数为0.90%、反应温度60℃、反应时间1h时，反应体系的黏度最大。防腐剂苯甲酸钠质量分数为0.60%～0.80%时防腐效果较好。

大豆蛋白；碱改性；黏度；苯甲酸钠；防腐效果

目前，国内外胶合板生产常用胶粘剂大都是以石油化工产业的附加值产品为原料制备的“三醛胶”，利用“三醛胶”所制备的胶合板在日常使用过程中会释放出对人体与环境有害的甲醛。无醛胶中聚氨酯胶粘剂是目前研究较多的一种胶粘剂，但由于其成本较高，应用于木材加工业受到限制［1］。生物质大豆蛋白具有原料来源广、可再生性强、反应活性高等特点，目前受到广泛关注。早在20世纪20年代，美国人Davidson和Laucks就发明了豆粉制胶粘剂，但由于其粘结强度与耐水性差，后又被石油产品所替代。直到20世纪80年代，对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热处理，酸、碱变性，暴露于有机溶剂、表面活性剂和脲中。而碱改性应用最广，研究也较多［2-6］，改性后可得高黏度胶粘剂。

大豆蛋白的碱改性是指大豆蛋白在强碱（溶液pH值在10左右）和较高温度（60℃左右）条件下发生适度降解。碱处理能够破坏大多数一级结构，使大豆球蛋白解卷和松弛，将隐藏在蛋白质分子内部的极性和非极性基团暴露出来，产物多为悬浮液［7］。针对大豆蛋白的碱改性研究较多，但有关氢氧化钠改性对大豆蛋白胶粘剂黏度的影响鲜有报道，而黏度大小制约着木材加工的施胶难易。本文主要针对大豆蛋白的碱改性，研究大豆蛋白胶粘剂黏度的影响因素，并初步探索防腐剂用量对大豆蛋白防腐效果的影响。

1　实验部分

1.1试验原材料和试剂

大豆蛋白（蛋白质含量56%）、氢氧化钠（化学纯）、苯甲酸钠、去离子水。

1.2主要仪器及设备

精密电子天平、水浴加热锅、恒温磁力搅拌器、电动搅拌器、量筒、烧杯、玻璃棒、斯托默黏度计STM-V，恒温干燥箱。

1.3实验步骤

大豆蛋白的碱改性：称取140g去离子水，加入所需计量的氢氧化钠，搅拌溶解后升温逐渐加入所需大豆蛋白，在特定温度继续反应1h左右冷却出料，得淡黄色黏稠胶液。最后将冷却产物通过添加苯甲酸钠进行防腐处理。

2　实验结果及讨论

2.1氢氧化钠用量对黏度的影响

图1为60℃下对大豆蛋白改性1h后，不同加碱量对改性大豆蛋白胶液黏度的影响。从图1可以看出，随着氢氧化钠用量的不断增加，改性大豆蛋白的黏度先增加后降低，在加碱量为0.9%时，达到最大值。这是由于随着碱用量逐步增加，改性大豆蛋白分子展开、解卷使得黏度增大；而当加碱量过大时，大豆蛋白会发生分子降解进而使黏度降低。

图1　氢氧化钠用量对胶液黏度的影响

2.2反应温度对黏度的影响

在加碱量为0.9%、反应时间1h条件下考察不同温度对改性大豆蛋白胶液黏度的影响，结果如图2所示。在40℃以下，随温度升高，胶液黏度缓慢增加。当温度高于40℃时，黏度急剧增大，而温度过高胶液黏度反而下降。随着温度升高，氢氧化钠进入卷绕的大豆蛋白分子内部，蛋白分子逐渐解卷并展开，表现为黏度增大；而温度太高则会导致分子间运动加快，蛋白分子开始降解，交联下降，表现为黏度反而下降。

图2　反应温度对胶液黏度的影响

2.3反应时间对黏度的影响

在加碱量为0.9%、反应温度60℃条件下，考察不同时间对改性大豆蛋白胶液黏度的影响，结果如图3所示。由图3可以看出，随着反应时间的延长，胶液黏度呈先增加后降低的规律。反应时间到1h时，蛋白质球形分子在碱作用下解卷，表现出黏度升高；而随着时间延长，则会导致蛋白质分子降解，肽键破坏太多，产物黏度下降。

图3　反应时间对黏度的影响

2.4防腐剂对大豆蛋白胶防腐效果的影响

用pH为11的氢氧化钠水溶液改性大豆蛋白后，分别添加质量分数为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.5%、2%的防腐剂苯甲酸钠，室温密封静置观察，发现当防腐剂苯甲酸钠的用量在0.60%～0.80%时储存时间较长，无酸败气味，防腐效果较好。

3　结论

使用强碱氢氧化钠改性大豆蛋白，采用单因素实验法研究了大豆蛋白配比、反应温度以及反应时间对胶液黏度的影响，结果表明，氢氧化钠与大豆蛋白的配比在0.9%左右、反应温度60℃、反应时间1h时黏度最大。苯甲酸钠添加量为0.60%～0.80%时防腐效果较好。

［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.

［2］ HETY I ARACHCHY N S， KALAPATHY U， MYERS D J. Alkali-modified soy protein with improved adhesive and hydrophobic properties［J］. J Am Oil Chem Soc.， 1995，72（12）： 1461-1464.

［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.

［5］ NORDQVISTP， KHABBAZF， MALMS TROM E. Comparing bond strength and water resistance of alkali-modified soyprotein isolate and wheat gluten adhesives［J］. Int J Adhes Adhes.， 2010（30）： 72-79.

［6］ 张娜，俞马宏.大豆蛋白粉的碱改性研究［J］.中国油脂，2014，39（4）：38-41.

［7］ 高振华，顾皡.利用强碱性降解大豆蛋白制备木材胶粘剂及其表征［J］.高分子材料科学与工程，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