摘 要 : 研究了小麦面筋蛋白分散于水中的方法以及其在水性内墙涂料中的应用。结果表明 : 采用分散剂 A 可以使小麦面筋蛋白分散于水中并形成均匀的乳液。小麦面筋蛋白在内墙涂料中既起到了成膜剂的作用也起到了增稠剂的作用。该内墙涂料具有良好的粘结力、流平性 , 涂膜外观、耐水性以及耐洗刷性能。
关键词 : 小麦面筋蛋白 ; 溶解 ; 胶粘剂 ; 内墙涂料
0 引 言
小麦面筋蛋白是一种天然高分子化合物 , 具有良好的粘结性和成膜特性。小麦面筋中的蛋白质主要为麦谷蛋白和麦醇溶蛋白 , 这两种蛋白独特的氨基酸组成赋予面筋蛋白能够形成具有粘弹性的网络结构特性 , 是其他蛋白无以媲美的 ; 然而这种结构也导致了其在水中难以分散、不溶解 , 极大地限制了它在工业中更加广泛的应用。为了使小麦面筋蛋白能够在水中分散形成均一体系 , 必须首先对其进行改性处理。之后 , 才可以通过添加适当的颜填料等成分制备水性内墙涂料。本文旨在研究小麦面筋蛋白在水中的溶解 ( 分散 ) 方法及其在水性内墙涂料中的应用。小麦面筋蛋白的添加既提高了涂料的性能 , 又为小麦蛋白在非食品行业中的应用提供了一条思路。
1 小麦面筋制备
称取一定质量的面粉加适量自来水 ( 约为 2 ∶ 1) 充分揉捏 , 揉成面团 , 室温下静置 20 min, 用自来水仔细揉搓冲洗直至洗水基本无色为止 , 湿面筋待用。
2 小麦面筋蛋白的溶解 ( 分散 )
2. 1 水溶解
小麦湿面筋由于其特殊的网络结构不容易在水溶液中分散溶解 , 从室温水到近 100 ℃ 的沸水无论怎样强力搅拌 , 其溶解或分散都是很有限的 , 也就无法制备成粘结性能良好、体系均匀的胶粘剂。事实上 , 正是小麦蛋白在中性水溶液的这种不可溶解性 ( 以及形成网络结构的能力 ) , 使其和淀粉的分离成为可能 , 这是工业化生产小麦淀粉和谷朊粉的基础。
2. 2 乙醇溶解
采用不同浓度的乙醇水溶液和湿面筋以各种比例混合 , 在不同温度下搅拌进行溶解 , 发现最佳条件下也只能使其中的麦醇溶蛋白溶解 。
2. 3 碱溶解
参考大米蛋白碱提取的工艺思路以及徐峰、张玉林 的试验方法 , 采用氢氧化钠水溶液来溶解湿面筋。经过多次试验发现 , 在合适的氢氧化钠、水和湿面筋质量比下 , 通过搅拌可以使湿面筋充分分散、溶解形成均匀的胶液 , 但存在的问题是色泽偏黄不利于制备白色涂料。
2. 4 分散剂 A 溶解
分散剂 A 可以使湿面筋蛋白质分子解聚 , 破坏了蛋白质分子原有的氢键 , 并形成了新的氢键。因此 , 一定质量比的分散剂 A 和湿面筋在经过搅拌机的搅拌分散后可以形成均一、黏稠的胶液 , 同时胶液的色泽比较浅 , 甚至浅于湿面筋原来的颜色 , 这样可以减少价格昂贵的颜料特别是二氧化钛的用量 , 有利于涂料制备。采用湿面筋而不是谷朊粉来制备涂料 , 主要也就是考虑到这个问题 ; 另外 , 节约了由湿面筋生产谷朊粉所需要的气流干燥、粉碎等大量能耗。
3 实验部分
3. 1 原料
小麦面粉 : 河南天冠企业集团有限公司 ; 重质碳酸钙、轻质碳酸钙 : 1 250 目 , 西安同舟非金属有限公司 ; 云母粉 : 1 250 目 , 石家庄辰兴实业有限公司 ; 二氧化钛、氧化锌 : 化学纯 , 国药集团化学试剂有限公司 ; XL - 100A 苯丙乳液 : 上虞市新力化工工业有限公司 ; SD - 100 杀菌防腐防霉剂、 SD - 202 水性消泡剂 : 南通生达化工有限公司 ; 滑石粉 : 市售 ; 分散剂 A: 自制 ; 交联剂 B: 自制。
3. 2 实验仪器
三口烧瓶 , 国药集团化学试剂有限公司 ; JA5003 型电子精密天平 , 上海衡平仪器仪表厂 ; JB90 — D 型强力电动搅拌机 , 上海标本模型厂。
3. 3 实验
3. 3. 1 胶粘剂制备
按一定质量比分别准确称取分散剂 A 和交联剂 B 等置于三口烧瓶中 , 再往其中加入适量的自来水 , 搅拌使之溶解 ; 加入一定量的湿面筋 , 在室温下充分搅拌使之分散、溶解成均匀的浆状物 , 待用。
3. 3. 2 涂料制备
在 3. 3. 1 所述胶粘剂中依次加入苯丙乳液、颜填料等成分进行搅拌 , 待混合分散均匀后加防霉杀菌剂和消泡剂 , 搅拌均匀 , 采用胶体磨研磨即可制得水性内墙涂料。涂料配方见表 1 。
4 结果与讨论
4. 1 胶粘剂的性能
4. 1. 1 流动性
小麦蛋白胶粘剂具有很好的流动性能。把它 ( 固含量约 20% ) 涂刷在三合板、墙面或玻璃上 , 30 min 以内就可以干燥成膜 , 涂膜均匀连续、无刷痕 , 手感非常光滑细腻 , 而苯丙乳液形成的涂膜龟裂不连续。
4. 1. 2 耐水性
分别把小麦蛋白胶、白乳胶和苯丙乳液涂刷在玻璃板上 , 待涂膜充分干燥后 , 浸泡于水中 , 同样的条件下用水冲洗 , 白乳胶膜很容易被洗刷掉 , 小麦蛋白胶膜无损伤 , 但是用手指甲可以轻轻划出伤痕 , 而苯丙乳液膜指甲基本划不出伤痕。因此 , 小麦蛋白胶构成的膜耐水性尚好 , 但耐洗刷性有所欠缺。
表 1 涂料的配方
4. 1. 3 粘结性
用小麦蛋白胶将纸张粘贴在玻璃上 , 干燥后纸张只能撕破而不能整张撕下 , 所以其粘结力比较强 , 优于 801 胶。
4. 2 涂料的性能
制得的水性内墙涂料的性能指标见表 2 。
表 2 内墙涂料的性能
5 结 语
小麦面筋蛋白在分散剂 A 作用下经搅拌机搅拌分散形成均一黏稠的胶液 , 再依次加入其他成分可以制备水性内墙涂料。小麦面筋蛋白在水性内墙涂料中主要起到了成膜剂和增稠剂的作用 , 具有良好的粘结力、流平性、涂膜外观等性能降低了产品成本。此外 , 小麦面筋蛋白是一种可再生的资源 , 符合绿色环保要求 , 为拓宽其应用领域提供了一条新途径 , 对于其在水性内墙涂料中的应用值得作更加深入的研究。
