白地霉蛋白混凝土发泡剂的制备及性能研究

摘要

本文以编号为2.0498的白地霉菌种为出发菌株，通过菌种复苏，传代培养得到遗传相对稳定的菌种。采用烘干称重法和单因素试验法对传代后菌株培养条件进行优化，结果表明菌种最适培养条件为:培养时间为50 h，培养温度为28℃，培养基起始pH为自然，接种量为1.5％，摇床转数为150 r/min，在此培养条件下所收集到的菌体量最大。
　　在最优条件下摇床培养白地霉菌株所收集到的菌体为原料，采用Ca(OH)2水解法和不同蛋白酶解法对白地霉蛋白进行改性处理，结果表明，碱解效果明显优于酶解效果。经Ca(OH)2水解后，白地霉蛋白的发泡倍数从4.6倍提高到27.8倍，稳泡时间从0.5 h提高到10.1h。用木瓜蛋白酶水解后，白地霉蛋白泡沫性质并没有得到改善;用碱性蛋白酶水解后，白地霉蛋白的发泡倍数达到了9.61倍，稳泡时间约为35 min;经中性蛋白酶水解后，白地霉蛋白的发泡倍数达到了5.61倍，稳泡时间约为20 min;经酵母抽提酶水解后，白地霉蛋白的发泡倍数达到了4.32倍，稳泡时间约为30 min。因此采用响应面法中的Box-Behnken设计对碱解条件(菌体浓度、Ca(OH)2质量浓度、水解温度、水解时间)进一步优化，以此得到白地霉蛋白发泡的最佳碱解效果。结果表明碱解法的最优条件为:菌体浓度5.4％(w/v)，Ca(OH)2质量浓度1.5％，水解温度95℃，水解时间4.1h。在此条件下，发泡倍数为28.01，与模型理论预测值相比相对值误差为0.46％。所以本试验采用响应面试验法优化得到的参数准确可靠，具有实用价值。同时将制得的发泡剂与市售的两种发泡剂进行比较，结果显示:自制的发泡剂在发泡倍数和稳泡时间上都优于市售的两种发泡剂。
　　利用红外光谱、GPC-MALLS、扫描电镜、表面张力仪、荧光仪等测试手段对发泡蛋白进行结构性能表征。结果显示:白地霉发泡蛋白主要以β折叠为主;它的分子量主要集中在3022 Da，8671 Da和448800 Da，其中以3022 Da为主，占59.0845％。
　　以最佳碱解条件下改性白地霉蛋白制得的发泡剂为原料，添加不同的稳泡剂(甜菜碱、黄原胶、阿拉伯胶、明胶、卡拉胶)进行复配。结果表明:这五种稳泡剂对泡沫的稳定性提高程度由大到小顺序为:甜菜碱＞明胶＞黄原胶＞阿拉伯胶＞卡拉胶。并且探索了这五种稳定剂的掺量对泡沫稳定性的影响。
　　采用预制泡沫法，配比一定量的水泥浆体制备不同容重的泡沫混凝土，测试了不同水灰比、不同泡沫掺量对抗压强度、干容重、导热系数等泡沫混凝土性能的影响。结果表明:白地霉蛋白发泡液只能制备高容重泡沫混凝土。当水灰比为0.4，发泡液体积为40 ml制备的泡沫混凝土性能较好，此时泡沫混凝土的干容重为730 kg/m-3，导热系数为0.1047 w/(m·k)，28d抗压强度为8.0712 Mpa。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 蛋白溶液的泡沫特性

1．1．1 蛋白质的吸附过程

1．1．2 蛋白溶液的发泡性能

1．1．3 影响蛋白发泡性能的因素

1．1．4 泡沫蛋白提取及改性方法

1．1．5 蛋白泡沫研究的新方向

1．2 白地霉研究现状

1．2．1 白地霉特性简介

1．2．2 白地霉主要应用

1．3 蛋白类发泡剂研究现状

1．3．1 动物蛋白发泡剂

1．3．2 植物蛋白发泡剂

1．3．3 微生物蛋白发泡剂

1．4 立题的依据和研究的主要内容

1．4．1 本实验立题的依据

1．4．2 本实验研究的主要内容

2 实验部分

2．1 实验材料和试剂

2．1．1 菌种及来源

2．1．2 白地霉培养基配方

2．1．3 实验主要试剂

2．1．4 实验主要仪器设备

2．2 实验方法

2．2．1 白地霉菌种恢复培养

2．2．2 白地霉生长曲线的测定

2．2．2 白地霉培养条件优化

2．2．3 白地霉菌体的预处理

2．2．4 白地霉蛋白发泡剂的制备

2．2．5 发泡性能测试

2．2．6 响应面法优化碱解白地霉蛋白制备发泡液的条件

2．2．7 碱解前后蛋白发泡液的红外表征

2．2．8 碱解前后白地霉蛋白发泡液表面疏水性的测试

2．2．9 扫描电镜分析碱解前后自地霉蛋白发泡液

2．2．10 GPC-MALLS法测定碱解前后蛋白分子量

2．2．11 白地霉蛋白发泡液表面张力的测试

2．2．12 两种市售发泡剂发泡性能测试

2．2．13 发泡剂复配

2．2．14 泡沫混凝土的制备

3 实验结果

3．1 白地霉生长条件的优化

3．1．1 白地霉生长曲线的测定

3．1．2 培养温度对生物量的影响

3．1．3 起始pH对白地霉生物量的影响

3．1．4 摇床转数对白地霉生物量的影响

3．1．5 接种量对白地霉生物量的影响

3．2．碱解法制备白地霉蛋白发泡剂的单因素实验

3．2．1 白地霉菌体浓度对发泡倍数和稳泡时间的影响

3．2．2 Ca(OH)2质量浓度对发泡倍数的影响

3．2．3 不同水解温度对发泡倍数的影响

2．1．4 不同水解时间对发泡倍数的影响

3．3 酶解法制备白地霉蛋白发泡剂结果

3．4 响应面法优化碱法制备白地霉蛋白发泡液的条件

3．4．1 实验设计及结果

3．4．2 模型建立与方差分析

3．4．3 响应面分析图

3．4．4 最佳条件的确定和验证

3．5 发泡蛋白的结构性能表征

3．5．1 发泡性蛋白红外谱图

3．5．2 表面疏水性测试

3．5．3 扫描电镜分析碱解前后白地霉蛋白

3．5．4 GPC-MALLS测定发泡蛋白分子量

3．5．5 表面张力测试

3．5 两种市售发泡剂的泡沫性能

3．6 复配试验结果

3．6．1 不同稳泡剂对白地霉蛋白泡沫性能的影响

3．6．2 不同稳泡剂掺量对白地霉蛋白发泡剂性能的影响

3．6 泡沫混凝土测试

3．6．1 不同水灰比对泡沫混凝土性能的影响

3．6．2 不同泡沫量对泡沫混凝土性能的影响

结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文