次相互接合后，抗凍蛋白分子形成了一種新的構(gòu)象，有利于形成更多的冰晶 結(jié)合域，故抗凍蛋白的THA將得到增強；最后將海藻糖I. 8g、檸檬酸I. 7g添加至抗凍蛋白 溶液中充分混合后制得載冷劑；通過檢測該載冷劑溶液的冰結(jié)點為-14. 5°C，溶液粘度為 7mm2/S，熱擴散系數(shù)0. 519mm2/S，溶液PH為9,溶液THA為0. 56°C，適宜在-12°C~55°C環(huán) 境溫度下使用。
[0189] 通過附圖1，可知載冷劑的溶液粘度、溶液PH與溶液THA存在很大關(guān)聯(lián)性，隨著溶 液粘度的降低與溶液PH的升高，溶液THA的變化趨勢為先升高后降低；而伴隨著載冷劑中 鈣離子的不斷增加，其溶液PH也在不斷增在增加，當(dāng)溶液PH為8時，溶液顯示最強的THA 活性。植物細胞水具有過冷卻作用，在_7°C或_8°C的低溫下也不結(jié)冰，生物體通過調(diào)節(jié)體 內(nèi)的過冷點以適應(yīng)生存環(huán)境，進而具備抗凍性，那么從植物（黑麥草葉片）中提取的抗凍蛋 白應(yīng)盡可能保存在適宜溫度以保持抗凍蛋白的活性，在實施例5制備的載冷劑溶液，其所 得載冷劑的冰結(jié)點為-10. 1°C，溶液粘度為llmm2/S，熱擴散系數(shù)0. 528mm2/S，溶液PH為8， 抗凍蛋白的THA為0. 6°C，溶液顯示最強的THA活性，不僅溶液PH適宜抗凍蛋白在植物體內(nèi) 的溫度，且其冰結(jié)點為-10. 1°C，在-7°C~55°C環(huán)境溫度下，抗凍蛋白吸附在冰晶表面，可 抑制冰晶的迀移，從而產(chǎn)生重結(jié)晶抑制效應(yīng)，進而限制冰晶生長和抑制重結(jié)晶，有效防止載 冷劑中因水的慘入而引起的冰堵危害，提尚儲能釋放量。
[0190] 在制備載冷劑過程中，通過先添加的鈣離子與抗凍蛋白中的氨基酸殘基充分反應(yīng) 生成Ca2+-依靠型抗凍蛋白，再添加鈣離子，此時溶液中存在鈣離子，有利于Ca2+-依靠型抗 凍蛋白與鈣離子再次相互接合后形成一種新的構(gòu)象，電荷在Ca2+-依靠型抗凍蛋白與鈣離 子之間發(fā)生轉(zhuǎn)移，當(dāng)新的構(gòu)象與冰面作用后，電子從新的構(gòu)象迀移至冰晶表面，便于形成更 多的冰晶結(jié)合域，故溶液THA將得到增強，鈣離子的添加不僅有利于溶液形成新的構(gòu)象，同 時也有利于保持溶液呈微堿性，用于防止因載冷劑酸性過強，而對存儲容器或輸送管道產(chǎn) 生腐蝕；但是溶液中添加的鈣離子過量時，也將影響溶液THA，因溶液中Ca2+-依靠型抗凍蛋 白與冰晶結(jié)合域處于不同的位點，空間結(jié)構(gòu)上也不發(fā)生相互影響，所以當(dāng)溶液中鈣離子過 量時，鈣離子將優(yōu)先與冰晶結(jié)合域結(jié)合，進而導(dǎo)致冰晶表面電子無法迀移，影響冰晶結(jié)合域 無法與冰晶面結(jié)合，進而表現(xiàn)為溶液THA下降。
[0191] 添加檸檬酸的機理是：檸檬酸用于阻止冰漿中冰核的形成，以增強抗凍蛋白活性； 且抗凍蛋白與檸檬酸可重復(fù)回收利用，無毒性，有效提高環(huán)境質(zhì)量。
[0192] 在上述實施例1~6中，也可采用等質(zhì)量百分配比的蛋白酶抑制劑代替海藻糖，添 加海藻糖的機理是為穩(wěn)定抗凍蛋白抗御冰凍，而添加蛋白酶抑制劑的機理是為防止抗凍蛋 白水解，兩者從不同側(cè)面保護抗凍蛋白，為穩(wěn)定載冷劑的功效提供保障，蛋白酶抑制劑可從 市場上購買。
[0193] 在上述實施例1~6中，也可采用等質(zhì)量百分配比的大麥葉片代替黑麥草葉片作 為制備原料，具體可根據(jù)實驗需求選擇其中一種或者兩種。
[0194] 在用于動態(tài)冰漿蓄冰儲能時，采用SUS316L材料制備儲冷罐和輸送管道，將制備 完畢的載冷劑導(dǎo)入儲冷罐中，開啟制冷機組將載冷劑降溫至工作溫度，在需要進行熱量交 換時，將載冷劑通過輸送管道輸送至儲能罐與冰漿混合后，連通空調(diào)末端，即可為空調(diào)提供 冷能。
[0195] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變 化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等效物界定。
【主權(quán)項】
1. 一種用于動態(tài)冰漿蓄冰儲能的載冷劑，包括抗凍蛋白、鈣離子、海藻糖及水，其特征 在于，各組分質(zhì)量百分配比為：2~12%抗凍蛋白、0. 5~3%鈣離子、0. 3~2%海藻糖，余 量為水。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于動態(tài)冰漿蓄冰儲能的載冷劑，其特征在于，采用等 質(zhì)量百分配比的蛋白酶抑制劑代替海藻糖。3. 根據(jù)權(quán)利要求1~2任一項所述的一種用于動態(tài)冰漿蓄冰儲能的載冷劑，其特征在 于，組分中還添加有檸檬酸，檸檬酸的質(zhì)量百分配比為0. 1~2%。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于動態(tài)冰漿蓄冰儲能的載冷劑，其特征在于，質(zhì)量百 分配比為：10%抗凍蛋白、2. 5%鈣離子、1. 5%海藻糖、1. 3%檸檬酸與余量的水。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于動態(tài)冰漿蓄冰儲能的載冷劑，其特征在于，在用于 動態(tài)冰漿蓄冰儲能時，采用SUS316L材料制備儲冷罐和輸送管道，將制備完畢的載冷劑導(dǎo) 入儲冷罐中，開啟制冷機組將載冷劑降溫至工作溫度，在需要進行熱量交換時，將載冷劑通 過輸送管道輸送至儲能罐與冰漿混合后，連通空調(diào)末端，即可為空調(diào)提供冷能。6. -種用于動態(tài)冰漿蓄冰儲能載冷劑的制備方法，其特征在于，具體步驟如下： 1) 抗凍蛋白制備 ① 抗凍蛋白粗品的制備 以經(jīng)過清潔處理后的黑麥草或大麥葉片作為制備原料，并將制備原料溶于酸性緩沖溶 液中，在浴鍋中保持提取溫度45~60°C恒溫搗碎攪拌lh，而后通過透析袋過濾，再將所得 濾液離心，取上清液，再通過透析袋內(nèi)透析后，冷凍干燥24h，得抗凍蛋白粗品； ② 抗凍蛋白純化 將獲得的抗凍蛋白粗品溶于酸性洗脫緩沖液中，并采用SePHadexG-100凝膠色譜進行 層析分離；而后通過洗脫緩沖液梯度洗脫進行離子交換，同時檢測波長，收集洗脫峰，最后 對收集洗脫峰的濾液分別進行冷凍干燥24h，得抗凍蛋白樣品，且在-15°C~-1保存?zhèn)溆茫? ③ 鑒定抗凍蛋白的抗凍活性 將獲得的抗凍蛋白樣品分別配制成蛋白溶液，取少量蛋白溶液置于鋁制液體坩堝中， 通過DSC-7熱差分析儀測定抗凍蛋白的熱滯活性：當(dāng)THA= 0時，抗凍蛋白樣品不具有抗凍 活性，當(dāng)THA> 0時，即為高純度的抗凍蛋白；而后采用日立835-50氨基酸自動分析儀測定 抗凍蛋白樣品中氨基酸的含量，符合中國國家標準即可； 2) 鈣離子的提取 利用現(xiàn)有技術(shù)提取鈣離子，并將提取的鈣離子在〇°C保存?zhèn)溆茫? 3) 海藻糖的制備 通過將酵母菌株發(fā)酵并擴大培養(yǎng)后，收集菌體脫水、干燥、粉碎，待菌體粉碎完畢后溶 于水中過濾，即得含有海藻糖的溶液； 4) 檸檬酸的制備 通過甘油和碳源表面發(fā)酵制備檸檬酸，并將制備的檸檬酸在〇°C保存?zhèn)溆茫? 5) 組分混合配制 將獲得的鈣離子分為兩份量，并將其中的一份量與已獲得的抗凍蛋白先添加在水中， 待鈣離子與抗凍蛋白中的氨基酸殘基充分反應(yīng)生成Ca2+-依靠型抗凍蛋白后，再添加另一 份量鈣離子，得抗凍蛋白溶液；最后將海藻糖、檸檬酸按照質(zhì)量配比添加至抗凍蛋白溶液中 充分混合后制得載冷劑。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于動態(tài)冰漿蓄冰儲能載冷劑的制備方法，其特征在 于，步驟①）中酸性緩沖溶液為〇. 04~0. 08mol/L、PH值為4. 5~6的HCL緩沖溶液。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于動態(tài)冰漿蓄冰儲能載冷劑的制備方法，其特征在 于，步驟②）中酸性洗脫緩沖液為PH值為5~6. 5的Tris-HCL洗脫緩沖液。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于動態(tài)冰漿蓄冰儲能載冷劑的制備方法，其特征在 于，步驟②）中洗脫緩沖液梯度洗脫進行離子交換的步驟為：先將層析分離后的濾液通過 PH值為5~6. 5的Tris-HCL洗脫緩沖液洗脫，再通過PH值為5~6. 5的Nacl洗脫緩沖液 進行洗脫，洗脫緩沖液流速為〇. 32ml/min~0. 42ml/min。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于動態(tài)冰漿蓄冰儲能載冷劑的制備方法，其特征在 于，步驟3)中，采用等質(zhì)量比的蛋白酶抑制劑代替海藻糖。
【專利摘要】一種用于動態(tài)冰漿蓄冰儲能的載冷劑，包括抗凍蛋白、鈣離子、海藻糖、檸檬酸及水，各組分質(zhì)量百分配比為：2～12％抗凍蛋白、0.5～3％鈣離子、0.3～2％海藻糖、0.1～2％檸檬酸，余量為水；在用于動態(tài)冰漿蓄冰儲能時，采用SUS316L材料制備儲冷罐和輸送管道，將制備完畢的載冷劑導(dǎo)入儲冷罐中，開啟制冷機組將載冷劑降溫至工作溫度，在需要進行熱量交換時，將載冷劑通過輸送管道輸送至儲能罐與冰漿混合后，連通空調(diào)末端，即可為空調(diào)提供冷能；通過添加有抗凍蛋白、檸檬酸，從而限制冰晶生長和抑制重結(jié)晶，有效防止載冷劑中因水的摻入而引起的冰堵危害；且抗凍蛋白與檸檬酸可重復(fù)回收利用，經(jīng)濟性好，無毒性。
【IPC分類】C09K5/10
【公開號】CN104927789
【申請?zhí)枴緾N201510362391
【發(fā)明人】劉志強, 唐藝芳, 張靜雅, 康威, 賈穎嬌
【申請人】中南大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月26日