远红外大豆蛋白—聚L-乳酸/ZrO2杂化纤维的研究

针对目前大豆蛋白、聚L-乳酸、远红外纤维的性能优势及缺陷，基于溶胶凝胶法原理，电纺制备远红外大豆蛋白-聚L-乳酸/ZrO2杂化纤维，通过分子结构上的杂化，实现性能上的协同。重点研究大豆蛋白、聚L-乳酸和远红外辐射ZrO2纳米粒子三者之间的协同效应，揭示大豆蛋白、聚L-乳酸与ZrO2溶胶间的杂化机理及其杂化纺丝液的流变行为、成纤与工艺特性，实现对聚L-乳酸、ZrO2溶胶及杂化纺丝液的合成反应控制；分析研究杂化纤维的微观结构、组成与形态等对其远红外辐射性能、力学性能、耐热性等的相关性，建立杂化纤维的结构设计与调控新方法。研究成果将为远红外植物蛋白/无机杂化功能纤维的分子设计及制造提供理论依据。大豆蛋白（大豆豆粕提取）和L-乳酸（生物质发酵法生产）均具有可再生性，有利于农副产品的综合利用和附加值的提高。

项目实现了对可纺性聚L-乳酸的两步法合成，锆溶胶的可控合成以及大豆蛋白的磷酸化修饰，研究纺丝液成纤与工艺特性，静电纺丝法制备聚L-乳酸-大豆蛋白/ZrO2杂化纤维。同时，积极拓展纤维的成分，开展抗菌、生物活性等应用基础理论研究。.PLLA/ZrO2电纺纤维的形态受ZrO2含量影响，ZrO2与PLLA之间通过Zr-O-C键和氢键结合；纤维负载氯霉素(CP)后，具有良好控释性，能够有效抑制S. aureus的生长。.PSPI/PLLA/ZrO2电纺纤维的形态受磷酸化大豆蛋白（PSPI）影响，nisin引入体系后，纤维对nisin具有良好的控释性能，并对S. aureus具有很好的抗菌性能，且nisin在纳米纤维中的扩散符合Fickian扩散模型。PVA/SPI/ZrO2纤维的形态受ZrO2含量影响，PVA，SPI和ZrO2间以氢键或者Zr-O-C结合。负载盐酸四环素（Tet）后，纤维对S. aureas良好抗菌性能。.CS/PLA纤维中CS与PLA间的作用力主要为氢键，负载Tet后，纤维具有较好的控释性能，并对S. aureas的良好抗菌性能；Mt/M∞<0.6时，Tet在纳米纤维中的扩散符合Fickian扩散模型，且由连续的2段组成。同时，利用CS、PLLA和nisin，涂层法制备nisin-CS/PLLA薄膜，评估膜对S. aureas抗菌性。.为拓展植物蛋白电纺纤维的类型，以小麦蛋白（WG）代替SPI，制备出PVA/WG和PVA/WG/ZrO2纤维，PVA/WG/ZrO2纳米纤维作为药物载体对模型药物nisin具有较好的控释效果，并对S. aureas体现出良好的抗菌性能。.探索电纺纤维在生物学上的应用，将动物蛋白与羟基磷灰石（HA）相结合，制备出明胶/碳纳米管/羟基磷灰石(gelatin/MWNTs/HA)复合纤维支架，研究纤维对hFOBs细胞的黏附、矿化、活性和增殖能力。同时，以PVA/HA/Zn(OAc)2纤维为前驱体，煅烧得到meso-HA/ZnO纤维，研究其S. aureus和E. coli.抗菌性能及敏感性。.在食品中重金属离子在吸附或控制方面做了一些探素性工作。研究了离子强度、pH值、吸附时间、温度等因素对Co(II)在纤维素、发酵后麸皮、meso-HA纤维上吸附性能的影响，利用Langmuir和Freundlich模型对吸附等温线进行拟