生物质材料因为具有产量丰富、可再生和生物降解等优势,可以在一定程度上解决能源紧缺和环境污染等问题,成为科学研究的重要方向。大豆蛋白作为农林产品加工的产物,是自然界产量最丰富的植物蛋白,在我国产量巨大,开发利用意义重大。本论文以蝶形花科大豆分离蛋白为主要原料,采用功能化金属纳米团簇和石墨烯等纳米材料改性,研究开发系列高性能大豆分离蛋白基复合薄膜材料,如食品包装以及活性抗菌材料等,为扩大大豆蛋白用途与附加值提供新思路、新方法。主要研究内容与结论如下:1.金属纳米团簇改性制备大豆分离蛋白复合薄膜。以大豆分离蛋白为基物,加入二价阳离子的硫酸铜和氯化锌,通过络合作用与大豆分离蛋白配位,设计并合成出水溶性铜纳米团簇和锌纳米团簇的分散液;通过透射电镜和紫外吸收光谱分析金属纳米团簇的形貌特征,证明溶液中的铜纳米团簇的尺寸约为5 nm,而锌纳米团簇约为20 nm;铜纳米团簇改性复合薄膜的拉伸强度增加到4.91 MPa,而锌纳米团簇改性复合薄膜的断裂伸长率304.05%;通过金属释放量测试,证实改性后的大豆分离蛋白复合薄膜中释放的金属元素符合国家食品安全标准。2.通过壳聚糖与微晶纤维素进一步改性大豆分离蛋白复合薄膜。经过扫描电子显微镜对复合膜的表面微观形貌进行表征,发现金属纳米团簇可以显著提高壳聚糖与大豆分离蛋白之间的生物相容性,使复合薄膜具有更均匀的结构特征;壳聚糖和锌纳米团簇改性复合膜的水接触角得到显著增加,证明其可以进一步提高其表面的疏水性;壳聚糖和铜纳米团簇改性的复合薄膜的拉伸强度和杨氏模量分别增加到 5.01 MPa 和 197.50 MPa。3.石墨烯/纤维素纳米晶体改性制备大豆分离蛋白复合薄膜。采用在牛血清蛋白溶液中采用超声处理的方法,制备出稳定的石墨烯水分散液。使用带阳离子的聚乙烯亚胺对纤维素纳米晶体进行改性,改性后带正电荷的纤维素纳米晶体可以与带负电的石墨烯纳米片产生较强的电荷作用,有效提高大豆分离蛋白复合薄膜的致密性;改性后的大豆分离蛋白复合薄膜的拉伸强度增加到7.49 MPa,水蒸气透过率和吸水性分别降低13.49%和47.18%。4.多巴胺改性制备大豆分离蛋白复合薄膜。根据贻贝粘附蛋白启发的仿生原理,采用多巴胺对碳纳米管进行化学修饰,利用具有独特功能性的石墨烯纳米片与界面增强作用的碳纳米管,对大豆分离蛋白薄膜进行改性,制备出高性能蛋白基复合膜材料。由于大豆分离蛋白中的氨基酸和聚多巴胺分子中含有共轭双键的苯环结构,所以改性后的纳米复合薄膜对紫外线辐射展现出更强的吸收作用;复合薄膜的拉伸强度增加到10.15 MPa;复合薄膜疏水性得到提升,水接触角由38.15°增加到了 52.78°;复合薄膜最大热降解速率时的温度也由308℃提升到312℃,表明改性后的蛋白基纳米复合薄膜具有更优良的热稳定性,有望应用于耐热型包装材料的制备。5.银纳米粒子改性制备蛋白基复合薄膜。利用多巴胺具有较强的还原性和多巴胺中儿茶酚与银的配位作用,通过原位还原的方法制备了出银纳米粒子,用于蛋白基复合薄膜改性。改性后复合薄膜的水蒸气透过率和吸水率分别降低了 51.60%和30.98%,表现出优良的阻隔性能和耐水性;复合薄膜的拉伸强度与断裂伸长率分别增加到35.99 MPa和71.31%;而最大热降解速率时的温度也由310℃提升到319℃,证明其热稳定性得到显著增强;同时复合膜抗菌性显著改善,表现出对革兰氏阳性的金黄色葡萄球菌与革兰氏阴性的大肠杆菌较为明显的抗菌作用,有望应用于新型活性抗菌材料。