1.本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种静电纺丝制备新型玉米醇溶蛋白纳米纤维膜的方法。
背景技术：
2.纳米纤维是指纤维直径小于1000nm的超微细纤维，因其具备高比表面积而广泛应用于生物医药材料、组织工程材料、空气过滤材料、食品包装材料等领域。纳米纤维可通过模板法、相分离法、自组装法、静电纺丝法等方法制备。静电纺丝法相较于上述其他方法具有生产设备简单、工艺可控、成本低廉等优点。目前，应用于静电纺丝的聚合物材料包括合成高聚物、天然高聚物以及二者的混合物。相较于合成高聚物，天然高聚物具有来源广泛、成本低廉、生物相容性良好和生物可降解等优点，其中蛋白质作为天然高聚物的一种，受到越来越多的关注。
3.玉米醇溶蛋白(zein)是氨基酸组成独特，富含疏水氨基酸，分子间由二硫键和疏水键相连的醇溶蛋白。玉米醇溶蛋白可用于食品、医药，化妆品、化工等行业，如作为药剂的缓释剂，保护药物活性成分，使药物在患者摄入后缓慢的释放药性间。玉米醇溶蛋白经过改性可制成胶黏剂，替代污染严重的人工胶粘剂。玉米醇溶蛋白结构中高比例的非极性氨基酸疏水氨基酸和碱性、酸性氨基酸的缺乏决定了玉米醇溶蛋白的溶解行为，同时还含有较多的含硫氨基酸，由此决定了玉米醇溶蛋白有强亲油性和溶解性，并可溶于一定浓度的醇溶液中，具有良好的成膜特性，作为一种生物可降解材料有着广阔的应用前景。
4.cn102587036a公开了一种可用细胞培养的纳米纤维膜的制备方法。玉米醇溶蛋白/聚乙烯醇纳米纤维膜是一种细胞培养载体材料，该材料包括生物可降解天然高分子玉米醇溶蛋白，生物相容高分子聚合物聚乙烯醇。玉米醇溶蛋白/聚乙烯醇纳米带状纤维，纳米纤维的横向尺寸为625～3920纳米，纳米纤维无规堆积成纳米纤维膜。但仅以玉米醇溶蛋白为基材，并未加入其他聚合物，即可制备自卷曲疏松的带状纳米纤维膜，且现有报道中并无此相关研究。
5.静电纺丝纳米纤维具有高比表面积，且蛋白质除了具备良好的生物相容性和降解性等优点，还含有大量的活性官能团；因此静电纺丝蛋白基纳米纤维兼具纳米纤维的结构特征和蛋白质的化学特征，具有良好的应用前景。本发明通过提出一种静电纺丝制备新型玉米醇溶蛋白纳米纤维膜的方法，利用玉米醇溶蛋白良好的生物相容性和降解性的特点，得到一种与传统的棒状纤维膜相比，具备高比表面积和孔隙率的疏松带状纳米纤维膜。
技术实现要素：
6.本发明的目的在于解决现有棒状纳米纤维膜表面积小、孔隙率低和稳定性不足的问题。
7.基于上述目的，本发明通过提出一种静电纺丝制备新型玉米醇溶蛋白纳米纤维膜的方法，该方法生产设备简单、作用条件温和、成本低廉；该方法制得的纳米纤维膜呈卷曲
疏松带状，有着兼具纳米纤维的结构特征和蛋白质的化学特征。
8.一方面，本发明涉及一种静电纺丝制备新型玉米醇溶蛋白纳米纤维膜的方法，所述方法包括以下步骤：将玉米醇溶蛋白(zein)加入混合溶剂中，恒温加热搅拌至玉米醇溶蛋白完全溶解得到玉米醇溶蛋白电纺液；将玉米醇溶蛋白电纺液进行静电纺丝，得到疏松的带状zein纳米纤维膜；以g:ml计，所述玉米醇溶蛋白与混合溶剂的配比为11～15:50。
9.进一步地，本发明提供的一种静电纺丝制备新型玉米醇溶蛋白纳米纤维膜的方法中，所述混合溶剂是由质量比为丙酮:正丁醇:乙醇:水＝1.5～2:0.5～1:1.5～2:0.5～1的溶液构成。
10.进一步地，本发明提供的一种静电纺丝制备新型玉米醇溶蛋白纳米纤维膜的方法中，所述静电纺丝采用10ml注射器作为电纺液储存器，采用规格为21g的不锈钢针头作为注射针头，电纺液流速由微量注射泵控制，采用平板接收纤维。
11.进一步地，本发明提供的一种静电纺丝制备新型玉米醇溶蛋白纳米纤维膜的方法中，所述静电纺丝工艺参数包括，推进速率为0.5～4ml/h，电压为10～22kv，针头至接收装置的距离为8～20cm，纺丝时间为0.1～2h。
12.在另一方面，本发明还提供了一种静电纺丝制备新型玉米醇溶蛋白纳米纤维膜所制备的新型玉米醇溶蛋白纳米纤维膜的应用，包括食品存储材料、药物载送材料、空气过滤材料。
13.本发明与现有技术相比具有以下有益效果或者优点：
14.(1)本发明提供的一种静电纺丝制备新型玉米醇溶蛋白纳米纤维膜，仅以玉米醇溶蛋白为原料，所得纳米纤维膜呈卷曲疏松带状，兼具纳米材料的结构特征和蛋白质的化学特征，有着优秀的材料性能；
15.(2)本发明提供的一种静电纺丝制备新型玉米醇溶蛋白纳米纤维膜制备流程简单、制备成本低、可控性好；
16.(3)本发明提供的一种静电纺丝制备新型玉米醇溶蛋白纳米纤维膜，以天然高聚物为基材，绿色环保、安全可靠、降解性好，在食品工业(水果保鲜)、药物载送和空气过滤等领域具有广阔的发展前景。
附图说明
17.图1为质量分数为20wt％玉米醇溶蛋白(zein)溶液所制得zein纳米纤维膜的扫描电镜图；
18.图2为质量分数为22wt％玉米醇溶蛋白(zein)溶液所制得zein纳米纤维膜的扫描电镜图。
19.图3为质量分数为25wt％玉米醇溶蛋白(zein)溶液所制得zein纳米纤维膜的扫描电镜图。
20.图4为质量分数为30wt％玉米醇溶蛋白(zein)溶液所制得zein纳米纤维膜的扫描电镜图。
具体实施方式
21.下面，结合实施例对本发明的技术方案进行说明，但是，本发明并不限于下述的实
施例。
22.实施例1
23.本实施例提供了20wt％玉米醇溶蛋白(zein)溶液所制得zein纳米纤维膜的制备过程与扫描电镜结果。
24.用量取20ml质量比为丙酮:正丁醇:乙醇:水＝2:1:2:1的混合溶剂，称取4g zein粉末加入到装有混合溶剂的烧杯中，加入一个磁转子，然后将烧杯置于磁力搅拌器内加热至80℃搅拌0.5h，待zein完全溶解于混合溶剂中，取出烧杯于室温下静置冷却，得到质量分数为20wt％的zein溶液。
25.以质量分数为20wt％的zein溶液为电纺液加入到10ml的螺口注射器中，将注射器安装到微量注射泵上，设置静电纺丝工艺参数：推进速率为2ml/h，电压为16kv，针头至接收装置的距离为12cm，纺丝时间为20min；然后开始静电纺丝实验，即可得到疏松的带状zein纳米纤维膜。
26.测试结果表明，质量分数为20wt％zein溶液通过静电纺丝所得纤维不稳定，纤维中出现断裂现象，见扫描电镜测试图(图1)。
27.实施例2
28.本实施例提供了22～30wt％玉米醇溶蛋白(zein)溶液所制得zein纳米纤维膜的制备过程与扫描电镜结果。
29.(1)22wt％玉米醇溶蛋白(zein)纳米纤维膜
30.用量取20ml质量比为丙酮:正丁醇:乙醇:水＝3:1:3:1的混合溶剂，称取4.4g zein粉末加入到装有混合溶剂的烧杯中，加入一个磁转子，然后将烧杯置于磁力搅拌器内加热至80℃搅拌0.5h，待zein完全溶解于混合溶剂中，取出烧杯于室温下静置冷却，得到质量分数为22wt％的zein溶液。
31.以质量分数为22wt％的zein溶液为电纺液加入到10ml的螺口注射器中，将注射器安装到微量注射泵上，设置静电纺丝工艺参数：推进速率为0.5ml/h，电压为10kv，针头至接收装置的距离为8cm，纺丝时间为6min；然后开始静电纺丝实验，即可得到疏松的带状zein纳米纤维膜。
32.(2)25wt％玉米醇溶蛋白(zein)纳米纤维膜
33.用量取20ml质量比为丙酮:正丁醇:乙醇:水＝2:1:2:1的混合溶剂，称取5g zein粉末加入到装有混合溶剂的烧杯中，加入一个磁转子，然后将烧杯置于磁力搅拌器内加热至80℃搅拌0.5h，待zein完全溶解于混合溶剂中，取出烧杯于室温下静置冷却，得到质量分数为25wt％的zein溶液。
34.以质量分数为25wt％的zein溶液为电纺液加入到10ml的螺口注射器中，将注射器安装到微量注射泵上，设置静电纺丝工艺参数：推进速率为2ml/h，电压为16kv，针头至接收装置的距离为12cm，纺丝时间为20min；然后开始静电纺丝实验，即可得到疏松的带状zein纳米纤维膜。
35.(3)30wt％玉米醇溶蛋白(zein)纳米纤维膜
36.用量取20ml质量比为丙酮:正丁醇:乙醇:水＝2:1:2:1的混合溶剂，称取6g zein粉末加入到装有混合溶剂的烧杯中，加入一个磁转子，然后将烧杯置于磁力搅拌器内加热至80℃搅拌0.5h，待zein完全溶解于混合溶剂中，取出烧杯于室温下静置冷却，得到质量分
数为30wt％的zein溶液。
37.以质量分数为30wt％的zein溶液为电纺液加入到10ml的螺口注射器中，将注射器安装到微量注射泵上，设置静电纺丝工艺参数：推进速率为4ml/h，电压为22kv，针头至接收装置的距离为20cm，纺丝时间为120min；然后开始静电纺丝实验，即可得到疏松的带状zein纳米纤维膜。
38.测试结果表明，质量分数为22～30wt％zein溶液通过静电纺丝所得纤维粗细均匀、稳定，其中22wt％zein溶液制得的静电纺丝纤维见扫描电镜测试图(图2)，25wt％zein溶液制得的静电纺丝纤维见扫描电镜测试图(图3)，30wt％zein溶液制得的静电纺丝纤维见扫描电镜测试图(图4)。
39.目前利用静电纺丝制备纳米纤维常用的基材多为合成高聚物(聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇等)，但其存在着虽然稳定性好，但难以降解或降解后容易造成二次污染等问题。部分合成高聚物具有一定的毒性，不宜在食品工业、药物载送等领域应用。因此，本发明以天然高聚物(玉米醇溶蛋白)为基材：绿色环保、安全可靠、降解性好，可避免上述问题的发生。
40.综上，本发明提供一种静电纺丝制备新型玉米醇溶蛋白纳米纤维膜的方法，该制备方法简单有效、条件温和，且zein除了具备良好的生物相容性和降解性等优点，还含有大量的活性官能团；因此该纳米纤维兼具纳米材料的结构特征和蛋白质的化学特征，在食品工业(水果保鲜)、药物载送和空气过滤等领域具有广阔的发展前景。
41.如上所述，即可较好地实现本发明，上述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种改变和改进，均应落入本发明确定的保护范围内。