姜玉花

（遼寧石化職業(yè)技術學院應用化學系，遼寧 錦州 121001）

隨著環(huán)境保護意識的增強和環(huán)境標準的提高，環(huán)境友好型化學品的性能和應用研究已成為重要研究課題。聚天冬氨酸（PASP）是一種新型綠色環(huán)保型材料[1]，具有無毒、易降解、生物相容性好等特點[2]，已經廣泛應用于化學、化工、水處理、醫(yī)藥和衛(wèi)生等領域[3-6]。本文就PASP的絡合性、界面性質、生物降解性、吸水保濕性、生物相容性及其應用進行了綜述，并對PASP的發(fā)展方向進行了展望。

1 PASP的絡合性

PASP分子側鏈上含有大量羧基-COOH，其在水溶液中電離出的負離子能夠與Ca2+、Mg2+、Cu2+、Cd2+等離子發(fā)生絡合反應，因而被廣泛用于水處理領域的阻聚劑、重金屬離子的脫除劑、肥料的增效劑等。

1.1 PASP用于阻聚劑

PASP分子中帶負電的基團能夠與水中金屬離子形成可溶性絡合物，增加成垢化合物溶解能力，從而起到阻垢作用[3]。張玉玲等[7]比較了天冬氨酸-衣康酸共聚物、天冬氨酸-賴氨酸共聚物和PASP對碳酸鈣結垢的抑制作用。結果表明，相同實驗條件下，天冬氨酸-衣康酸共聚物的阻垢率最高可達90.12%，略優(yōu)于天冬氨酸-賴氨酸共聚物，明顯高于PASP。方鈁等[8]合成PASP/鄰氨基酚磺酸接枝共聚物，其對CaCO3的阻垢率達到92.7%,而PASP對CaCO3的阻垢率只有77.1%。Pramanik等[9]研究了PASP及其衍生物對于含鹽廢水和苦咸水淡化所用反滲透膜的防垢效果，結果表明PASP衍生物的阻垢能力高于PASP和商業(yè)阻垢劑。

1.2 PASP用于重金屬離子的檢測

薄膜梯度擴散技術是一種新型的原位被動采樣技術，已經廣泛應用于水體、土壤和沉積物中的重金屬形態(tài)分析和生物有效性研究[10-13]。陳宏等以PASP溶液為結合相，以透析膜為擴散相，使用薄膜梯度擴散技術對水和醬油中的重金屬離子進行了原位采集測量[14]。覃小紅等[15]以多孔PASP類水凝膠為配體吸附銅離子，在堿性條件下，多孔PASP類水凝膠與銅離子絡合發(fā)生雙縮脲反應顯色，實現(xiàn)對銅離子的可視化檢測。該銅離子檢測方法具有操作簡單、靈敏度高、可視化、低成本等特點，可用于各種水環(huán)境樣品中微量銅離子的可視化檢測。

1.3 PASP用于重金屬離子的脫除

高分子凝膠球脫除重金屬具有操作簡單、選擇性強、吸附容量大、金屬脫除率高、凝膠球可重復使用等優(yōu)點，具有產業(yè)化的應用前景，是目前重金屬脫除研究的一個重要方面。何蒙[16]用PASP-聚丙烯酸鈉-海藻酸鈉復合凝膠球作為吸附劑脫除魷魚內臟酶解液中的鉛，鉛的脫除率介于87.64% ～89.10%之間，且酶解液蛋白質損失率不足10%。何蒙等[17]還使用0.05 mol·L-1PASP溶液脫除四角蛤蜊貝肉勻漿液中的鎘，在pH = 3，反應時間3 h，料液比為1∶10的脫除條件下，四角蛤蜊貝肉勻漿液中鎘的脫除可達89.77%。

1.4 PASP用于肥料增效劑

PASP和肥料配合使用后能夠大幅度增加肥料的利用率，提高農作物產量，可用作肥料增效劑。覃小紅等研究表明，施用PASP可提高肥料利用率達20%～40%，減少肥料用量20%，可使糧食作物增產10%～15%，經濟作物增產20%～35%[18]。冷一欣等[19]研究表明，施用PASP可增加谷物產量5%～30%。

2 PASP的界面性質

PASP是一種表面活性劑，具有吸附、潤濕、乳化、增溶、分散等界面性質，常用于緩蝕劑、降黏劑、分散劑等。

2.1 PASP用于緩蝕劑

緩蝕作用機理主要有3種理論：成膜理論、吸附膜理論和電化學理論。PASP的羧基與銅離子、鐵離子結合形成螯合物，使PASP在銅或鐵物質表面吸附，形成一層保護膜，故PASP所應用到的緩蝕機理主要是吸附膜理論。PASP緩蝕劑克服了市面上現(xiàn)有的有機羧酸類、聚磷酸鹽類、有機胺類、咪唑類等緩蝕劑高溫易分解等缺點，成為環(huán)境友好型緩蝕劑。但PASP在性能上與目前市售的阻垢劑仍有一定的差距，無法在工業(yè)水處理中得到廣泛的應用，需要開發(fā)PASP衍生物來提高綜合性能。Migahed等[20]合成了一種加入甘氨酸的PASP衍生物，此衍生物投加量為250×10-6時的最大緩蝕效率為83.8%，投加量為125×10-6時的阻垢率為90.2%。Gao等[21]使用聚琥珀酰亞胺、2-氨基乙磺酸和天冬氨酸合成PASP衍生物，此PASP衍生物對海水中A3鋼具有較好的緩蝕率，并具有優(yōu)良的阻垢性能，投加量為14 mg·L-1時阻垢率可達到100%。

2.2 PASP用于降黏劑

聚合物降黏劑是目前鉆井液降黏劑的一個發(fā)展趨勢。PASP在黏土顆粒表面上有較大的吸附量，可降低鉆井液的黏度，從而起到較好的降粘效果。韶暉等[22]研究表明，PASP具有較好的降黏效果和抗鹽、抗鈣能力。

2.3 PASP用于分散劑

PASP可用作水煤漿的分散劑，宋瑛等[23]以L-天冬氨酸為原料，在磷酸催化下合成了PASP，重均相對分子質量為15 130的PASP加入量為0.4%時，水煤漿的體積分數(shù)可達到70%，是一種高效水煤漿分散劑。

3 PASP的生物降解性

PASP的分子間通過肽鍵連接，與蛋白質的連接方式類似，因其結構主鏈上的肽鍵易受微生物、真菌等作用而斷裂，這就意味著PASP會有類似于蛋白質的生物降解性。Tomida 等[24]報道PASP水凝膠28 d可降解50%。崔科等[25]研究表明，PASP的生物降解率可達到100%。王大勇等[26]的研究表明，PASP不能完全被微生物所利用。雖然對于PASP是否能100%降解還存在一定爭議，有待進一步研究，但PASP無疑是易生物降解的高聚物。

4 PASP的吸水保濕性

PASP很容易潮解，有很強的吸水性，并能保持水分，可用作吸水材料應用于衛(wèi)生領域的女性衛(wèi)生巾和嬰兒紙尿褲，用作保濕劑應用于化妝品和食品保鮮等。

4.1 PASP用作吸水材料

PASP作能夠與交聯(lián)劑反應合成對環(huán)境不產生任何污染的超強吸水劑。趙儉波等[27]開發(fā)PASP-聚丙烯酸互穿網絡水凝膠,其保水性能遠高于聚丙烯酸水凝膠。Wei等[28]開發(fā)了高吸水率的PASP水凝膠（300～350 g 水/g 凝膠），并將其應用于大青山國家自然保護區(qū)文冠果幼苗的移植，移植實驗表明，文冠果幼苗的存活率和幼苗葉片水分體積分數(shù)分別提高了8%～12%和4%～16%。沈賢德等[29]將改性PASP與四甲基乙二胺交聯(lián)制備PASP凝膠，吸水率可高達600倍。但由于價格和生產技術的問題，推廣應用仍有一定的局限性。

4.2 PASP作為保鮮劑

PASP的吸水保濕性可被應用于鮮花和水產品的保鮮。姜希文[30]發(fā)明了一種以PASP同源多肽和1-甲基環(huán)丙烯為主要成分的鮮切花保鮮劑，克服了現(xiàn)有保鮮劑生理毒性高，易對環(huán)境造成污染等缺點，具有保鮮效果好、無污染等特點，可有效延長鮮切花的保鮮期。勵建榮等[31]研究了以PASP、植酸和海藻酸鈉為主要成分的魷魚保鮮劑，使用該保鮮劑的生鮮魷魚魚肉的保鮮期可達10～15 d，方便魷魚肉的運輸流通。

5 結束語

本文以PASP性能分類為主線綜述了其在諸多領域的應用，但實際上PASP的每一個應用都不是單一性能獨立作用的結果，而是多種性能共同作用的結果。如PASP用于魷魚的保鮮，就是PASP的吸水保濕性、抗氧化性、殺菌抑菌功能及對輔酶金屬離子的螯合能力等共同作用的結果。PASP未來的研究重點應側重于其衍生物研究，通過尋求新的改性手段，合成更為簡單易行的可以實現(xiàn)良好生物性能的PASP衍生物，不斷優(yōu)化PASP衍生物的性能，拓展其應用領域。