对提高蛋白质力学性能的研究

     人类对大自然的不断开采已经导致了很严重的环境问题了，尤其是对石油的开采，已经不仅危害到环境问题，也面临着资源的匮乏问题了。因此我们现在对资源的利用也是要控制在一定的范围内的，提高资源的可利用价值。在农业上我们对农副产品的需求也在不断的加大，我们经常使用蛋白质测定仪来农副产品的质量进行一些质量的检测，这样就减少了出口造成的问题。“第二代生物塑料”通过堆肥能够完全生物降解;可沿用传统高分子合成塑料的加工工艺和设备;成本低且基本符合塑料产品性能要求等。因此蛋白质生物塑料是当前世界上重点开发的生物降解塑料之一。

     目前通常采用动植物废弃蛋白质为生产原料，如动物角蛋白、禽类羽毛蛋白、大豆残渣蛋白、小麦麸质蛋白、棉籽蛋白等。而且蛋白质塑料已经在许多特殊领域显示出其应用价值。如：农用薄膜、植物培养塑料盆、塑料花瓶等农业园林领域 ;医用输液管、组织工程支架、药物载体等生物医用领域。食品包装、一次性环保餐具等食品领域。直到现在，科学家们一直致力于研究蛋白质生物塑料的相关改性技术，以期进一步改善其机械强度并延迟其使用寿命，进而扩大其应用领域。本文综述了近年来提高蛋白质生物塑料力学性能(主要包括拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率等)的 4 种技术途径，即蛋白质失活、生物纤维增强、与合成/天然可降解高分子共混、纳米复合增强等;同时指出了未来提高蛋白质生物塑料力学性能的研究重点和发展方向。

     蛋白质生物塑料的性能在很大程度上取决于所采用蛋白质的空间结构。蛋白质失活后会增加其侧链上的反应性基团，因此将有更多的功能性基团通过氢键、疏水作用、共价/离子键等作用和外界相互反应。蛋白质失活后结构上的变化为蛋白质生物塑料的高性能化研究提供了可靠依据。尿素既可直接与蛋白质的极性基团形成氢键，也可以间接破坏蛋白质结构中固有的氢键，引起部分蛋白质折叠结构的展开和肽链的伸展，有利于蛋白质伸展链的进一步修饰.而在高浓度时尿素可作为交联剂，形成更多的交联和缠结，提高蛋白塑料的力学性能。

     之后他们对甘油和尿素的增塑效果对比分析后发现，尿素是一种低溶剂力的增塑剂，而甘油作为增塑剂时具有较高的溶剂力。甘油增塑的大豆蛋白质塑料保存120天后，其断裂应变仍然能保持170%，而 2 mol/L 尿素增塑的大豆蛋白质塑料只能保持 72%左右.无机盐离子能够改变蛋白质中氨基酸侧链的静电状态，甚至可将蛋白质从高度有序结构转换为无轨卷曲构象 ，无机盐引起蛋白质失活有利于分子间交联形成紧缩构象，从而增加蛋白质塑料的机械强度。但是无机盐浓度过高时，将会扩大蛋白质分子链之间作用的有效空间，降低蛋白质塑料的机械强度.

     但是天然纤维用作蛋白质塑料的增强性材料也有其显著不足。天然纤维特定的化学成分对纤维的性能产生很大影响，如天然纤维组分中的纤维素、木质素和蜡质物含量显著影响纤维的强度、硬度、润湿性和粘附性能等，进一步影响纤维和聚合物基体之间的界面结合能.然而碱处理可清洁和修饰纤维表面，降低纤维表面张力，促进纤维和聚合物基体之间的界面粘接力，使纤维在基体中更均匀地分散.