小麦谷朊蛋白（面筋蛋白）是从小麦淀粉中提取出来的天然蛋白，是植物代谢产生的天然植物蛋白，是一种生物可降解、可再生的天然高分子。因此许多科学家致力研究以谷朊蛋白为基质的新型高分子材料，并利用物理、化学、酶法等方法改性谷朊蛋白，得到新型高分子功能材料。随着小麦产量日益提高，小麦加工产业的发展，谷朊蛋白的产量持续增加，开发谷朊蛋白制成可生物降解材料，对植物资源高值化利用具有极其重要的意义，也为人们合理利用资源，降低生产成本，实现绿色化学提供新途径。本文对小麦谷朊蛋白进行化学改性，提高其溶解性和功能性，开发一种高性能、可以代替传统石化增强剂的环保可生物降解的新型纸张增强剂，降低对石化产品的依赖，扩大谷朊蛋白的应用范围。　　 本文研究分析了3种谷朊蛋白的化学组成，最后选用蛋白质含量69．84％，淀粉12．60％，脂肪2．96％，灰分0．46％，水分10．13％的进口谷朊蛋白作为实验原料。采用谷蛋白溶胀指数法（SIG值）法作为评价蛋白质的测试方法，SIG可间接反映了谷蛋白的含量和质量。SIG值与不溶性谷蛋白含量呈极显著正相关，SIG值还与蛋白质乳化性能和溶解性能有相关性。研究结果表明，谷朊蛋白的溶胀指数越小，其乳化性能越好，溶解性能也越好。谷朊蛋白持水能力和溶解度受温度和pH值的影响，温度对谷朊蛋白的持水能力影响较大，而谷朊蛋白的溶解度则受pH值的影响较大。综合两者的影响，pH值10～12，温度60～70℃之间，谷朊蛋白的持水能力和溶解度都较为理想，是蛋白加工改性较理想的条件。　　 采用三步反应对谷朊蛋白进行季铵化改性，首先是对谷朊蛋白进行去酰胺化改性，酰胺基变成氨基。综合考虑谷朊蛋白的溶解度、水解度、去酰胺度，优化改性条件为液料比为10g/100ml，反应温度为50℃，选择和谷朊蛋白、次氯酸钠和碱用量比为gluten：NaClO：NaOH=1：1：5。第二步是以三甲胺和环氧氯丙烷合成季铵盐中间体，以环氧值和转化率为指标，考察各种条件对季铵盐中间体合成的影响，通过单因素实验分析得出，最佳反应条件为物料比例为n（HCl）：n（三甲胺）：n（环氧氯丙烷）=1：1：0．95，合适的反应温度50℃，反应3．5小时左右。最后是将去酰胺化谷朊蛋白季铵化，优化反应条件为物料比例n（季铵盐中间体）：n（谷朊蛋白）=1．1：1，合适反应温度70℃，pH值为10，反应2小时。添加季铵化谷朊蛋白进行手抄纸实验，5％用量能使抄制的纸张干抗张指数从37N．m/g增加到46 N．m/g，纸张的干抗张指数提高23．8％，湿强保留率提高到15％，耐破指数、撕裂指数也有提高。　　 为研制高效价廉、环境友好型的纸张增强剂，在谷朊蛋白的支链上接上丙烯酰胺链，而得到接枝改性谷朊蛋白纸张增强剂。以接枝率和接枝效率考察优化反应条件为：m（谷朊蛋白）：m（丙烯酰胺）的比例为1：5，引发剂浓度选择15mmol/L，反应温度60℃，反应时间3．5h。添加接枝改性谷朊蛋白抄纸实验结果表明，随着接枝改性谷朊蛋白用量增大，纸张干、湿抗张指数也不断增大，用量为5％时，干抗张指数从40．3 N·m/g增加到55．1 N·m/g，提高36．7％，湿强保留率可达到20．1％。　　 带正电荷的改性谷朊蛋白与纸浆纤维负电荷相互作用，改性谷朊蛋白吸附、交联细小纤维，使微细纤维在纤维上絮凝，形成大的聚集体，从而提高湿纸页滤水性能，所以改性谷朊蛋白还可作为性能良好的助留助滤剂。TG热重分析表明，接枝改性谷朊蛋白与未改性谷朊蛋白相比，失重从64％降为40％，说明谷朊蛋白接枝改性后热稳定性提高。通过SEM检测分析添加谷朊蛋白纸张，空白纸样的纤维排列较稀疏，较多孔隙，纤维局部缠结，纤维间强度较低；改性处理后的纸样纤维排列更紧密，较少孔隙，纸样表面平整紧密。这是因为改性谷朊蛋白附在长纤维表面，其阳离子基团可吸附细小纤维，使细小纤维留着于纸页内，使纸样更加紧密；同时改性谷朊蛋白与纤维之间形成共价键，改善纤维间的结合情况，提高纤维间的结合力，提高纸张强度。结果表明经接枝改性谷朊蛋白可作为纸张的增强剂。