大豆蛋白膠粘劑的制備及其性能影響因素(2),化工論文

大豆蛋白膠粘劑的制備及其性能影響因素(2),化工論文由圖1可知：當(dāng)m〔LSP〕∶m〔TSP〕∶m〔PAE〕=5∶5∶3〔PAE固含量為32.08%〕時(shí)，膠液黏稠并含有蛋白顆粒，難以攪拌成為均一的溶液，施膠困難，粘接強(qiáng)度遭到較大影響；當(dāng)m〔LSP〕∶m〔TSP〕∶m〔PAE〕=5∶5∶3〔PAE固含量為25%〕時(shí)，膠液黏度適當(dāng)，能夠攪拌均勻，顆粒消失，容易涂膠，并使得SPI與PAE反應(yīng)徹底,膠合板具有較高的粘接強(qiáng)度;當(dāng)m〔LSP〕∶m〔TSP〕∶m〔PAE〕=20∶10∶9〔PAE固含量為32.08%〕時(shí)，膠液黏度下降，蛋白固含量較低，粘接強(qiáng)度下降。綜合考慮，選擇m〔LSP〕∶m〔TSP〕∶m〔PAE〕=5∶5∶3〔PAE固含量為25%〕時(shí)較適宜。2.2微波預(yù)處理對(duì)蛋白粉性能的影響傳統(tǒng)方式方法加熱物料，必須由表及里，熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)、熱輻射使物料內(nèi)部的溫度升高，這樣獲得熱平衡需要的時(shí)間較長(zhǎng)[9].而微波加熱是利用微波使得物料里的極性分子發(fā)生運(yùn)動(dòng)，互相摩擦產(chǎn)生熱量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)物料的各個(gè)部位同時(shí)加熱[10].微波改變了傳統(tǒng)加熱由表及里的概念，創(chuàng)造了快速升溫的新技術(shù)[11].本試驗(yàn)利用微波處理加熱充分、具有處理時(shí)間較短和均勻顯效較快等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)大豆分離蛋白進(jìn)行預(yù)處理，使其能夠在短時(shí)間內(nèi)升溫并消除內(nèi)外溫度梯度，改善了僅使用烘箱進(jìn)行熱處理所帶來(lái)的內(nèi)部加熱不充分且變性不完全等缺點(diǎn)。微波預(yù)處理對(duì)蛋白粉不溶率的影響如此圖2所示。由圖2可知：經(jīng)過(guò)1min以及8.5min預(yù)處理再進(jìn)行恒溫烘箱0.5h處理，其不溶率都有明顯的升高，但是兩者并沒(méi)有明顯的差異〔蛋白不溶率均從0.4%上升到80%以上〕。另外，不同微波功率對(duì)大豆分離蛋白的水不溶性也有影響，提高微波功率可有效提高蛋白粉的不溶率，并且蛋白粉的不溶率與微波的功率成正比例關(guān)系。綜合考慮微波時(shí)間與功率對(duì)大豆蛋白水不溶性的影響，最終確定微波預(yù)處理時(shí)間為1min,處理功率為400W.2.3熱處理對(duì)大豆蛋白膠粘劑性能的影響熱處理方式方法簡(jiǎn)便，設(shè)備投資少且經(jīng)熱變性后蛋白不易回復(fù)，因而熱處理成為改性大豆蛋白最普遍的預(yù)處理方式[12].熱改性能引起蛋白質(zhì)亞基的解離、分子構(gòu)造的展開(kāi)及分子內(nèi)部疏水基團(tuán)的暴露，展開(kāi)的分子發(fā)生聚集，熱變性往往會(huì)伴隨著溶解性的下降，同時(shí)也受pH、離子強(qiáng)度、加熱溫度、加熱時(shí)間、冷卻溫度以及巰基〔-SH〕和二硫鍵〔-S-S-〕數(shù)目等眾多因素的影響。本試驗(yàn)利用酸、熱以及微波輔助協(xié)同改性大豆蛋白，通過(guò)紅外、不溶率的測(cè)試以及膠合板的強(qiáng)度來(lái)探究熱處理對(duì)其性能的影響[13].2.3.1熱處理溫度對(duì)SPI構(gòu)造性能的影響不同處理方式得到的大豆蛋白的FT-IR曲線如此圖3所示。由圖3可知：不同處理方式的大豆蛋白粉均存在羥基和酰胺基中O-H和N-H的伸縮振動(dòng)特征吸收峰〔3300~3600cm-1〕、甲基中C-H的伸縮振動(dòng)特征吸收峰〔2970cm-1和2930cm-1〕、亞甲基中C-H的伸縮振動(dòng)特征吸收峰〔2900cm-1和2870cm-1〕、仲酰胺中C=O的伸縮振動(dòng)和N-H的變形振動(dòng)特征吸收峰〔1560cm-1和1548cm-1〕以及與羥基鏈接的C-O的伸縮振動(dòng)特征吸收峰〔1055cm-1〕，且保持著酰胺鍵骨架構(gòu)造。為了更清楚明晰的觀察FT-IR曲線的不同之處，將其進(jìn)行分解，結(jié)果如此圖4所示。由圖4可知：經(jīng)過(guò)酸熱處理后，羥基和酰胺基中O-H和N-H的伸縮振動(dòng)特征吸收峰〔3300~3600cm-1〕、仲酰胺中C=O的伸縮振動(dòng)及N-H的變形振動(dòng)特征吸收峰〔1624cm-1和1514cm-1〕、COO-〔1394cm-1〕以及C-N-H〔1226cm-1〕組合特征吸收峰都呈現(xiàn)減少的態(tài)勢(shì)。不同處理溫度對(duì)蛋白粉不溶率的影響如此圖5所示。由圖5可知：大豆蛋白經(jīng)過(guò)酸熱處理之后，其不溶率成指數(shù)增加，當(dāng)溫度為120℃時(shí)其不溶率到達(dá)82%,處理溫度繼續(xù)增加，其不溶率略有增加。未處理的SPI和120℃、140℃以及180℃酸熱處理的大豆蛋白分別配置成100%的水溶液，經(jīng)過(guò)水煮4h后的狀態(tài)如此圖6所示。由圖6可知：未處理的大豆蛋白水溶液經(jīng)過(guò)水煮之后成為均相溶液；經(jīng)過(guò)120℃和140℃處理的大豆蛋白水溶液經(jīng)過(guò)水煮之后，大豆蛋白團(tuán)圓成一體，其形態(tài)類(lèi)似于煎蛋清，沉降在溶液底部，上層液澄清，講明熱處理能夠有效改變大豆蛋白的構(gòu)造，使其不溶于水；經(jīng)過(guò)180℃處理后，盡管其不溶于水，但并未構(gòu)成網(wǎng)狀構(gòu)造。經(jīng)過(guò)4h水煮的大豆蛋白溶液抽濾后的狀態(tài)如此圖7所示。由圖7可知：經(jīng)過(guò)酸熱處理后，大豆蛋白明顯不溶于水，經(jīng)過(guò)120℃和140℃處理的大豆蛋白，其水煮過(guò)濾之后，大豆蛋白團(tuán)圓到一起，呈團(tuán)簇狀構(gòu)造，而經(jīng)過(guò)180℃處理的大豆蛋白，其水煮之后的狀態(tài)為粉末狀。2.3.2熱處理溫度對(duì)SPI膠粘劑粘接性能的影響不同溫度處理的大豆蛋白制備的膠粘劑的剪切強(qiáng)度如此圖8所示。由圖8可知：隨著處理溫度的升高，大豆分離蛋白膠粘劑的粘接強(qiáng)度呈先增后減態(tài)勢(shì)。這是由于熱變性使得蛋白質(zhì)原始球狀構(gòu)造被毀壞，暴露出其內(nèi)部的活性基團(tuán)，同時(shí)在酸的作用下使得蛋白質(zhì)分子間的-SH和-S-S-發(fā)生交換反響，蛋白質(zhì)分子重排與再聚合，構(gòu)成交聯(lián)的網(wǎng)狀構(gòu)造[14],提高了耐水性進(jìn)而提高了粘接強(qiáng)度。但是，隨著溫度的升高，蛋白質(zhì)重新聚集的程度也越高，聚集顆粒也越大，這在FT-IR曲線以及不溶率測(cè)試中得到驗(yàn)證。在FT-IR曲線中表現(xiàn)為活性基團(tuán)隨著溫度的升高而減少，在不溶率中表現(xiàn)為其隨著溫度的升高而升高。這些聚集體顆粒的增大，影響膠粘劑的混合性，進(jìn)而影響其施膠性，進(jìn)而導(dǎo)致膠粘劑的粘接強(qiáng)度下降。3結(jié)語(yǔ)〔1〕當(dāng)m〔LSP〕∶m〔TSP〕∶m〔PAE〕=5∶5∶3〔PAE固含量為25%〕時(shí)，膠粘劑的工藝使用特性以及膠合強(qiáng)度相對(duì)最好?！?〕微波預(yù)處理能夠使蛋白粉在短時(shí)間內(nèi)升溫并且消除內(nèi)外溫度梯度，改善了僅使用烘箱進(jìn)行熱處理所帶來(lái)的內(nèi)部加熱不充分且變性不完全的缺點(diǎn)?！?〕當(dāng)熱處理的溫度為120℃時(shí)，大豆蛋白的不溶率到達(dá)82%,而且其經(jīng)過(guò)水煮之后的狀態(tài)呈團(tuán)簇狀構(gòu)造，利用其制備膠粘劑的粘接強(qiáng)度以及工藝使用性相對(duì)最好。以下為參考文獻(xiàn)[1]桑子濤。大豆基蛋白膠粘劑改性及性能研究[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2018.[2]張雷鵬，范鉑，張躍宏，等。酸熱處理對(duì)大豆蛋白膠粘劑構(gòu)造和性能的影響[J].中國(guó)膠粘劑，2021,24〔8〕：18-21.[3]QIG,SUNXS.Soyproteinadhesiveblendswithsyntheticlatexonwoodveneer[J].JournaloftheAmericanOilChemistsSociety,2018,88〔2〕：271-281.[4]NORSTR?ME,FOGELSTR?ML,NORDQVISTP,etal.Gumdispersionsasenvironmentallyfriendlywoodadhe?sives[J].IndustrialCropsandProducts,2020,52〔1〕：736-744.[5]ZHONGZ,SUNXS,WANGD,etal.Wetstrengthandwaterresistanceofmodifiedsoyproteinadhesivesandeffectsofdryingtreatment[J].JournalofPolymersandtheEnvironment,2003,11〔4〕：137-144.47〔1〕：82-85.[6]FAHMYY，EL-WAKILNA，EL-GENDYAA，etal.Plantproteinsasbindersincellulosicpapercomposites[J].Internationaljournalofbiologicalmacromolecules，2018，[7]ZHANGYH,ZHUWQ,LUY,etal.Nano-scaleblockingmechanismofMMTanditseffectsonthepropertiesofpolyisocyanate-modifiedsoybeanproteinadhesive[J].In?dustrialCropsandProducts,2020,57:35-42.[8]GB/T9846.1-2004膠合板第1部分：分類(lèi)[S].[9]王喆。超聲波-微波聯(lián)合調(diào)控作用對(duì)大豆分離蛋白基膜性能影響[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2020.[10]陶紅，梁歧，張鳴鏑。熱處理對(duì)大豆蛋白水解液分子量的影響[J].食品科學(xué)，2003,24〔11〕：37-41.[11]郭鳳仙。熱處理對(duì)大豆分離蛋白構(gòu)造及功能特性的影響[D].無(wú)錫：江南大學(xué)，2018.[12]袁德保，李芬芳，楊曉泉，等。大豆蛋白的熱處理改性及熱聚集行為研究進(jìn)展[J].當(dāng)代食品科技，2020,28〔12〕：1829-1833.[13]郭健。大豆蛋白熱聚集行為控制及其構(gòu)造表