聚天冬氨酸性能及应用研究进展

摘
要 ： 随着环境保护意识的增强和环境标准的提高，环境友好型化学品的性能和应用研究已成
为重要研究课题。聚 天 冬 氨 酸 （P A S P )是一种新型绿色环保型材料，具 有 无 毒 、易 降 解 、生物相容性
好 等特点，已经广泛应用于化学、化 工 、水 处 理 、医 药 和 卫 生 等 领 域 该 文 就 PA SP的 络 合 性 、界面性
P A S P 和肥料配合使用后能够大幅度增加肥料 的 利 用 率 ，提 高 农 作 物 产 量 ，可 用 作 肥 料 增 效 剂 。 覃小红等研究表明，施 用 P A S P 可提高肥料利用率 达 2 0 % ~ 4 0 % , 减少 肥 料 用 量 2 0 % ，可使粮食作物
基金项目： 辽宁石化职业技术学院课题（项目编号：LSHYY1919) 收稿曰期： 2020-12-15
2 PASP的界面性质
P A S P 是一种表面活性剂，_具有吸附、润 湿 、 乳 化 、增 溶 、分散等界面性质，常用于缓蚀剂、降 黏 剂 、分散剂等。 2.1 P A S P 用于缓蚀剂
缓蚀作用机理主要有3 种理论：成膜理论、吸 附膜理论和电化学理论P A S P 的羧基~铜离子、 铁离子结合形成螯合物，使 P A S P 在铜或铁物质表 面吸附，形成一层保护膜，故 P A S P 所砬用到的缓 蚀 机 理 主 要 是 吸 附 膜 理 论 P A S P 缓蚀剂克服了市 面上现W 的有机羧酸类、聚磷酸盐类、有 机 胺 类 、 咪 唑 类 等 缓 蚀 剂 高 温 易 分 解 等 缺 点 ，成 为环境 友 好 型缓 蚀 剂 丨 I ( P A S P 在性能上与H 前市售的阻垢剂 仍有一定的差距，无 法 在 I :业水处理中得到广泛的 应 用 ，需 要 开 发 P A S P 衍 生 物 来 提 高 综 合 性 能 ： M ig a h c d 等[21)]合成 了 一 种 加 入 甘 氨 酸 的 P A S P 衍生 物 ，此衍生物投加量为250 x 10 6时的最大缓蚀效率 为 83.8%,投 加 量 为 125 x 10—6时的阻垢率为90.2%。 G a o 等121]使用聚琥珀酰亚胺、2-氨基乙磺酸和天冬 氨 酸 合 成 P A S P 衍 生 物 ，此 P A S P 衍生物对海水中 A 3 钢具有较好的缓蚀率，并具有优良的阻垢性能， 投 加 量 为 14 mg l/ 1时 阻 垢 率 可 达 到 1 0 0 % 。 2.2 P A S P 用于降黏剂
聚合物降黏剂是目前钻井液降黏剂的一个发展 趋 势 P A S P 在黏土颗粒表面上有较大的吸附量， 可 降 低 钻 井 液 的 黏 度 ，从 而 起 到 较 好 的 降 粘 效 果 韶晖等[221研 究 表 明 ，P A S P 具有较好的降黏效果和 抗 盐 、抗钙能力。 2.3 P A S P 用于分散剂
1.2 P A S P 用于重金属离子的检测 薄膜梯度扩散技术是一种新型的原位被动采样
技 术 ，已经广泛应用于水体、土壤和沉积物中的重 金 属 形 态 分 析 和 生 物 有 效 性 研 究 [HM3]。陈宏等以 P A S P 溶 液 为 结 合 相 ，以透析膜为扩散相，使用薄 膜梯度扩散技术对水和酱油中的重金属离子进行了 原位采集测量[14]。覃小红等[15]以 多 孔 P A S P 类水凝 胶为配体吸附铜离子，在碱性条件下，多 孔 P A SP 类水凝胶与铜离子络合发生双缩脲反应显色，实现 对铜离子的可视化检测。该铜离子检测方法具有操 作 简 单 、灵 敏 度 高 、可视 化 、低成本等特点，可用 于各种水环境样品中微量铜离子的可视化检测。 1.3 P A S P 用于重金属离子的脱除
5 结束语
本 文 以 P A S P 性能分类为主线综述了其在诸多 领域的应用，但 实 际 上 P A S P 的每一个应用都不是 单 一 性 能 独 、X 作用 的 结 果 ，而是多种性能共同作用 的结果：如 P A S P 用于鱿鱼的保鲜，就 是 P A S P 的 吸水保湿性、抗 氧 化 性 、杀菌抑菌功能及对辅酶金 属 离 子 的 螯 合 能 力 等 共 同 作 用 的 结 果 P A S P 未来 的 研 究 重 点 成 侧 重 于 其 衍 生 物 研 究 ，通过寻求新的
高 分 子 凝 胶 球 脱 除 重 金 属 具 有 操 作 简 单 、选择 性 强 、吸附容量大、金属脱除率高、凝胶球可重复 使 用 等 优 点 ，具 有 产 业 化 的 应 用 前 景 ，是 目 前 重 金 属 脱 除 研 究 的 一 个 重 要 方 面 。何 蒙 [16]用?八8?-聚丙 烯 酸 钠 -海 藻 酸 钠 复 合 凝 胶 球 作 为 吸 附 剂 脱 除 鱿 鱼 内 脏 酶 解 液 中 的 铅 ，铅 的 脱 除 率 介 于 87.64% ~ 89.10%之 间 ，且酶解液蛋白质损失率不足1 0 % 。何 蒙等[17]还使用0.05 mol L ' P A SP 溶液脱除四角蛤蜊 贝肉匀浆液中的镉，在pH = 3 , 反应时间3 h ，料液 比为1 : 10的脱除条件下，四角蛤蜊贝肉匀浆液中镉 的脱除可达89.77%。 1.4 P A S P 用于肥料增效剂
1 PASP的络合性
P A S P 分子侧链上含有大量竣基一C O O H ,其在 水溶液中电离出的负离子能够与Ca2+、M g 2+、C u2+、 C d2+等离子发生络合反应，因而被广泛用于水处理 领 域 的 阻 聚 剂 、重 金 属 离 子 的 脱 除 剂 、肥料的增效 剂等。 1.1 P A S P 用于阻聚剂
PASP分子中带负电的基团能够与水中金属离 子 形 成 可 溶 性 络 合 物 ，增 加 成 垢 化 合 物 溶 解 能 力 ， 从而起到阻垢作用[3]。张玉玲等[7]比较了天冬氨酸衣 康 酸 共 聚 物 、天冬氨酸-赖氨酸共聚物和P A S P 对 碳酸钙结垢的抑制作用。结 果 表 明 ，相同实验条件 下 ，天冬氨酸-衣康酸共聚物的阻垢率最高可 达 9 0 . 1 2 % , 略 优 于 天 冬 氨 酸 -赖 氨 酸 共 聚 物 ，明显高于 P A S P 。方钫等[8]合 成 P A SP /邻氨基酚磺酸接枝共聚 物 ，其 对 C a C 0 3的 阻 垢 率 达 到 92.7%，而 P A S P 对 C aC 0 3的 阻 垢 率 只 有 77.1% 。 Pramanik等 M 研究了 PASP及其衍生物对于含盐废水和苦咸水淡化所用 反渗透膜的防垢效果，结果表明P A SP 衍生物的阻垢 能力高于PA SP和商业阻垢剂。
P A S P 的吸水保湿性可被位用于鲜花和水产品 的 保 鲜 姜 希 文 [3<)1发 明 了 一 种 以 P A S P 同源多肽和 1-甲基环内'烯为主要成分的鲜切花保鲜剂，克服了 现 有 保 鲜 剂 生 理 毒 性 高 ，易 对 环 境 造 成 污 染 等 缺 点 ， 具 有 保 鲜 效 果 好 、无 污 染 等 特 点 ，可冇效延长鲜切 花的保鲜期。励建荣等m i研 究 了 以 P A S P 、植酸和 海 藻 酸 钠 为 主 要 成 分 的 鱿 鱼 保 鲜 剂 ，使用该保鲜剂 的生鲜鱿鱼鱼肉的保鲜期可达10 ~ 15 d , 方便鱿鱼 肉的运输流通。
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改 性 手 段 ，合 成 更 为 简 单 易 行 的 可 以 实 现 良 好 生 物 性 能 的 P A S P 衍 生 物 ，不 断 优 化 P A S P 衍生物的性 能 ，拓展其应用领域。
参考文献：
[ 1 ] 赵俭波，魏军，曹辉，等. 聚 天 冬 氨 酸 水 凝 胶 的 研 究 1 应用进展[J].化工 进 展 ， 2019 (7): 3355-3364.
P A S P 可用作水煤浆的分散剂，宋瑛等[231以 L 天冬氨酸为原料，在磷酸催化下合成了 P A S P , 重 均 相 对 分 子 质 量 为 15 1 3 0 的 P A S P 加 入 量 为 0.4% 时 ，水煤浆的体积分数可达到7 0 % , 是一种高效水 煤浆分散剂
3 PASP的生物降解性
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辽 宁化工
2021 军 5 月_______________________________ Liaoning Chemical Industry
V〇1.50, No. 5 May，2021
聚天冬氨酸性能及应用研究进展
姜玉花
(辽宁石化职业技术学院应用化学系， 辽 宁 锦 州 121001)
质 、生 物 降 解 性 、吸水保湿性及其应用进行了综述，并 对 PASP的发展方向进行了展望。
关 键 词 ：聚天冬氨酸；环境友好；性 能 ；应用
中 图 分 类 号 ：0 6 3 2 .6
文献标识码： A
文章编号： 1004-0935 ( 2020)05-0647-03
随着环境保护意识的增强和环境标准的提高， 环境友好型化学品的性能和应用研究已成为重要研 究课题。聚 天 冬 氨 酸 （ P A SP ) 是一种新型绿色环保 型材料[1]，具 有 无 毒 、易 降 解 、生物相容性好等特 点[2]，已经广泛应用于化学、化 工 、水 处 理 、医药 和卫生等领域[3—6]。本 文 就 P A S P 的络合性、界面性 质 、生物降解性、吸水保湿性、生物相容性及其应 用进行了综述，并 对 P A S P 的发展方向进行了展望。
P A S P 的分子间通过肽键连接，与蛋白质的连 接方式类似，因 其 结 构 主 链 t：的肽键易受微生物、 真菌等作用而断裂，这 就 意 味 着 P A S P 会有类似于
蛋 内 质 的 生 物 降 解 性 T o m id a 等[241报 道 P A S P 水 凝 胶 28 d 可 降 解 5 0 % 崔科等[25]研究表明， P A SP 的 生 物 降 解 率 可 达 到 1 0 0 % : 王大勇等[26]的研究表 明 ，P A S P 不能完全被微生物所利)丨丨里然对于PASP 是 否 能 100%降解还存在一定争议，有待进一步研 究 ，但 P A S P 无疑是易生物降解的高聚物：
作者简介：姜 玉 花 （1 9 7 9 - ) ，女，讲师，硕士，辽宁省丹东市人，2 0 1 1 年毕业于辽宁工业大学材料物理与化学专业，研究方向：材料分析。
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辽
பைடு நூலகம்
化工
2021年5 月
增 产 1 0 % 〜1 5 % ，经 济 作 物 增 产 2 0 % ~ 3 5 % [|81冷 一欣等_ 研 究 表 明 ，施 用 P A S P 可增加谷物产量 5% ~ 30%
[ 2 ] 许 凯 ，谢 妍 妍 ，闫 学 东 ，等• 绿色阻垢剂聚天冬氨酸的研究进展[J]. 化学研究， 2019 (05): 515-521.
4 PASP的 吸 水 保 湿 性
P A S P 很容易潮解，有很强的吸水性，并能保 持 水 分 ，可用作吸水材料应用于卫生领域的女性卫 生 巾 和 婴 儿 纸 尿 裤 ，用 作 保 湿 剂 敁 用 于 化 妆 品 和 食 品保鲜等。 4.1 P A S P 用作吸水材料
P A SP 作能够与交联剂反应合成对环境不产生 任 何 污 染 的 超 强 吸 水 剂 赵 俭 波 等 1271开发P A SP -聚 内 '烯 酸 互 穿网络水凝胶，其 保 水 性 能 远 高 于 聚 闪 烯 酸 水 凝 胶 Wei等^*]开发了高吸水率的P A SP 水凝狡 ( 3 0 0~350 g 水/g 凝 胶 ），并将其;i i 用于大青山 H 家 然 保 护 区 文 冠 果 幼 苗 的 移 植 ，移植实验表明， 文冠果幼苗的存活率和幼苗叶片水分体积分数分別 提高了8 % ~ 1 2 % 和4 % ~ 1 6 % . 沈贤德等[29]将改性 P A S P 与四甲基乙二胺交联制备P A S P 凝 胶 ，吸水率 可高达600倍 。但由于价格和生产技术的问题，推广 应用仍有一定的局限性。 4.2 P A S P 作为保鲜剂