[发明专利]一种纳米木聚糖及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米木聚糖及其制备方法，适用于食品和医药及新材料领域。

背景技术

木聚糖是一种重要的聚合糖，广泛存在于秸秆、草和硬木中，产量极其丰富，在木质纤维中含量为20％-35％。木聚糖的结构复杂，即便是同一种植物的不同组织，木聚糖的结构也有差异。高等植物中的木聚糖主链由β-D-1，4-木糖苷键连接组成，侧链含有各种取代基，因此根据侧链基团的不同可以将木聚糖分为线性均一木聚糖、葡萄糖醛酸木聚糖、阿拉伯糖木聚糖、木葡聚糖、葡萄糖醛酸阿拉伯木聚糖等。木聚糖由于它特殊的分子结构而具有独特的生物活性和生理功能。木聚糖其亲水性优于纤维素和壳聚糖，且具有良好的生物相容性、生物降解性和抗癌功效。在食品中的应用更是广泛，如在“三高患者”、预防癌症、减肥、补钙等保健食品中均有重要的应用；除此之外，将木聚糖应用在配方奶、酸奶、饮料、奶酪中不仅能提高和改善口味，还能促进营养的充分吸收；与此同时，木聚糖也可制成可食性的包装膜，它的应用能够降低包装的成本问题、提高产品的性能、减少垃圾的产生和能量的消耗。低聚木糖在非食品工业如在农业(作为生物调节剂、植物抗病变诱导因子)、饲料(作为饲料添加剂)、医药(作为防止和治疗胃肠、传染病的药物、抗骨质疏松症和抗皮肤癌等药物)等领域均有巨大的应用前景。有研究表明低木聚糖在胃和肠道中被消化的极少，大部分被结肠部位的厌氧菌(例如双歧杆菌)利用，因此被称超强双歧因子。

将木聚糖制备成纳米粒子，可有效提高食品的口味，改善食品的质地和颜色，提高食品中的营养成分被吸收的几率。在生物方面，纳米材料有利于细胞的粘附、增殖和功能的增强，因此在组织生物工程领域中表现出许多优异的性能和全新的功能；在药物方面，生物可降解纳米粒子用作疫苗、生长激素、胰岛素、抗肿瘤药物、避孕药等药物载体一方面可对药物起到释放、控释的作用，另一方面可对病变部位靶向给药，同时还有载药量大的特点，可以提高药物治疗的效果并且降低了正常组织的毒副作用。以木聚糖为原料制备功能薄膜(如高级食品包装膜和医用膜)，具有安全、卫生、无污染，有益于人体健康，可自动降解等优点。但是在将木聚糖做成膜的生产过程中，往往因为气体阻隔性差等缺陷严重影响或增加了成膜的难度，使其在应用方面受到限制。将木聚糖制成纳米粒子，能够显著提高其机械性能、耐热性、阻隔性能、以及各项物化性质。尤其是纳米粒子的存在阻隔了分子扩散的通道，使得纳米材料具有卓越的阻隔特性。

发明内容

为了制备纯度高的木聚糖和克服木聚糖粒子分散性差、难溶解等问题，本发明提供一种纳米木聚糖粒子的制备方法。该纳米木聚糖的制备工艺简单，不需要特殊设备，工业化实施容易。

一种纳米木聚糖，其特征在于：纳米木聚糖粒径30nm～90nm，木聚糖分子结构式为：

其中：n=100-200；m=10-20，木糖含量90％以上，重均分子量为18000g/mol。

一种制备权利要求1所述纳米木聚糖的方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1：按照小麦秸秆粉末与蒸馏水的质量比1︰15～1︰25，将小麦秸秆粉末溶解于蒸馏水中，然后加入质量浓度为0.2％～0.5％的EDTA溶液，在80℃～100℃条件下反应0.5～2h，然后过滤、洗涤、烘干；

步骤2：取步骤1中烘干的样品按照固液比为1∶10～1∶25加入蒸馏水，再加入H₂O₂，再加入与蒸馏水的质量浓度比为2％的NaOH和20mmol/L的NaBH₄，在50℃-90℃条件下反应1h～6h，然后冷却、过滤，干燥之后得到纤维素；所述小麦秸秆粉末与H₂O₂的质量比为1∶1.4-1∶2.8；

步骤3：将步骤2中过滤后得到的滤液浓缩，调pH为5.5，然后将调完pH后的溶液在3倍体积乙醇中沉淀，然后过滤、洗涤，干燥之后得到半纤维素；

步骤4：称取步骤3中得到的半纤维素，按照固液比1∶10～1∶20加入0.03mol/L～0.1mol/L HCl，在40℃～60℃条件下处理1h～3h，反应完成后，待溶液冷却，调至pH为5.5，然后将调完pH后的溶液在3倍体积乙醇中沉淀，然后过滤、洗涤，干燥之后得到木聚糖；