Proteiinipohjaiset kalvot

No Thumbnail Available

Files

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Kemiantekniikan korkeakoulu | Bachelor's thesis
Electronic archive copy is available locally at the Harald Herlin Learning Centre. The staff of Aalto University has access to the electronic bachelor's theses by logging into Aaltodoc with their personal Aalto user ID. Read more about the availability of the bachelor's theses.
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2024-06-12

Department

Major/Subject

Biotuotteet

Mcode

CHEM3048

Degree programme

Kemiantekniikan kandidaattiohjelma

Language

fi

Pages

51

Series

Abstract

Proteiinit ovat luonnosta löytyviä polymeerejä, joita eri organismit valmistavat muun muassa erilaisiin rakenteellisiin materiaaleihin. Polymeerit ovat ominaisuuksiltaan monipuolisia, ja mikä erityisen kiinnostavaa, biohajoavia. Luonnosta löytyviä proteiinipohjaisia materiaaleja käytetäänkin usein inspiraationa monien ympäristöystävällisempien materiaalien, kuten kalvojen, valmistukseen. Proteiinipohjaisilla kalvoilla on monia sovelluksia esimerkiksi pakkausmateriaaleina, lääkkeiden suojakalvoina ja ilmanpuhdistuksessa. Proteiinipohjaiset kalvot kykenevät kilpailemaan myös synteettisten polymeerien kanssa. Proteiinipohjaiset kalvot ovat vahvoja mutta muoveihin verrattuna kuitenkin hauraampia ja eivätkä yhtä vedenkestäviä. Sen vuoksi niiden mekaanisia ominaisuuksia on pyritty vielä muokkaamaan paremmaksi. Mahdollisia tapoja muokata proteiinikalvojen ominaisuuksia ovat esimerkiksi proteiinien entsymaattinen ristilinkkaus, pehmittimet sekä fysikaaliset käsittelyt. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tutkia kalvojen valmistusta kolmesta eri proteiinista. Tutkitut proteiinit olivat maidosta saatava kaseiini, naudan seerumin albumiini (BSA) ja soijaproteiini. Kalvot valmistettiin liuotin valamistekniikalla vesiliuoksista. Kalvojen valua tutkittiin kahdessa eri ilmankosteudessa. Tämän lisäksi tutkittiin proteiinien ristilinkkausta transglutaminaasi entsyymillä, sekä miten pehmittimen (glyseroli) lisäys vaikuttaa kalvojen ominaisuuksiin. Saatuja kalvoja vertailtiin niiden eheyden, läpinäkyvyyden (transmittanssi) ja hydrofobisuuden (veden kontaktikulma) perusteella. Eri käsittelyistä pyrittiin löytämään kullekin proteiinille paras käsittely, joka tuottaisi kalvolle parhaat mahdolliset ominaisuudet. Tutkimuksessa selvisi, että jokaiselle proteiinille, pitää kehittää yksilöllinen valmistustapa kalvojen ominaisuuksien kehittämiseksi. Transglutaminaasi entsyymin havaittiin parantavan erityisesti kalvojen hydrofobosuutta. Pehmitin (glyseroli) puolestaan vahvisti kalvojen eheyttä ja lisäsi niiden taipuisuutta. Korkeampi ilmankosteus taas vaikutti positiivisesti kumpaankin ominaisuuteen. Huomattiin myös, että käytettyjen proteiinien puhtaus vaikutti niistä saatujen kalvojen ominaisuuksiin: erityisesti läpinäkyvyyteen ja eheyteen.

Proteins are naturally occurring polymers, produced by various organisms for structural materials among other purposes These polymers are versatile and notably biodegradable. Naturally derived protein-based materials often serve as an inspiration for the production of many more environmentally friendly materials, such as films. Protein-based films have numerous applications, including packaging materials, protective coatings for drugs and air purification. Protein-based films can compete with synthetic polymers in being strong but comparably more britlle and less water-resistant than plastics. Therefore, efforts have been made to further enhance their mechanical properties. Possible methods to modify the properties of protein films include enzymatic crosslinking of proteins, plasticizers, and physical treatments. The aim of this study was to investigate the production of films from three different proteins. The proteins studied were casein derived from milk, bovine serum albumin (BSA), and soy protein. Films were prepared using solvent casting technique from aqueous solutions. Film drying was studied under two different humidity conditions. Additionally, the enzymatic cross-linking of proteins using transglutaminase enzyme and the effect of plasticizer (glycerol) addition on the properties of films were examined. The obtained films were compared based on their integrity, transparency (transmittance), and hydrophobicity (water contact angle). Different treatments aimed to find the best treatment for each protein to achieve the best possible film properties. The study revealed that a unique manufacturing method needs to be developed for each protein to improve the properties of the films. Transglutaminase enzyme was found to particularly enhance the hydrophobicity of the films. The plasticizer (glycerol), on the other hand, strengthened the integrity of the films and increased their flexibility. Higher humidity levels had a positive effect on both properties. It was also noted that the purity of the proteins used affected the properties of the resulting films, especially transparency and the cohesion of the films.

Description

Supervisor

Kontturi, Eero

Thesis advisor

Koskela, Salla

Keywords

kalvo, proteiini, entsymaattinen ristilinkkaus, pehmitin

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202407305144

Collections

[kand] Kemian tekniikan korkeakoulu / CHEM