[发明专利]一种多孔磁性淀粉微球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于淀粉深加工产品制备技术领域，尤其涉及采用反相聚合结合溶胶-凝胶技术和超临界干燥制备多孔磁性淀粉的方法。

背景技术

淀粉是一种资源丰富、价廉、可再生的天然高分子材料，广泛应用于造纸、食品、纺织和石油等工业领域。随着工业技术的发展，天然淀粉由于其固有的缺陷已经不能满足工业应用的要求。因此，对淀粉结构、功能和性质采用适当方法进行调变，研制开发各种新型淀粉基材料，提高淀粉附加值已经收到广泛关注。其中，多孔淀粉和磁性淀粉已成为近年来研究的热门项目之一。

多孔淀粉是近年来开发的一种新型有机吸附材料。多孔淀粉表面形成许多伸向淀粉中心的小孔，比表面积较大，堆积密度、颗粒密度下降，具有良好的吸水、吸油能力，成本低，可自然降解，是一种理想的微胶囊芯材和吸附剂，可作为香精香料、风味物质、色素、药剂及保健食品中功能成分的吸附载体，广泛应用于医药、化工、农业、食品、化妆品等行业。目前制备多孔淀粉的方法是将颗粒淀粉（或交联后）再进行酶解，酶解后的淀粉进行普通干燥得到多孔淀粉微球。由于颗粒淀粉结晶结构的酶不可及性以及交联后的淀粉导致淀粉表面酶作用的位点减少，致使酶在淀粉表面作用不均匀；普通干燥方法很难阻止淀粉分子的收缩，微孔骨架易破碎和塌陷。这两种原因导致多孔淀粉微球普遍存在表面粗糙，孔径较浅、粒径较大、不规则、比表面积小等缺点。

磁性淀粉具有可生物降解性、生物相容性和磁响应性，是一种优良的靶向物质，已在亲和色谱、固定化酶、环境工程等方面的应用取得了很大进展。在磁性淀粉的制备中，仅限于采用包埋法、悬浮聚合法等传统方法考察磁性淀粉材料的制备条件、药物附载和释放等方面。这些方法制备磁性高分子微球简单易行，但磁性粒子粒径分布宽，形状不规则，粒径不易控制，磁核包覆不够密实、易泄露，磁含量较低等问题，同时还存在磁性淀粉微球机械强度较差、球形结构欠佳、功能结构单一等不足，其应用范围和效果受到了一定的限制。

本发明结合多孔淀粉和磁性淀粉的功能优点，开发了一种多孔磁性淀粉新材料，在目前的研究成果报道中，未见有多孔磁性淀粉的研究成果报道。多孔磁性淀粉材料吸收了多孔淀粉微球的长处，而且内部有磁性物质存在，在外磁场作用下可有效地富集、分离、回收和再利用。以磁性物质为核、淀粉分子为壳层的多孔磁性淀粉材料，既可直接结合生物酶、细胞、抗体、药物、金属离子及有机物等，也可经过化学修饰后赋予多种功能基团（如-OH、-COOH、-NH₂、-CHO等），结合多种活性分子，获得更多化学和生物特性，以满足不同的需要。因此，多孔磁性淀粉材料不仅具有磁导向功能，还具有灵活的、较强的吸附负载功能，在污水处理、细胞分离、医学、靶向药物、生物学、催化化工、环境监测、固定化酶等领域有广阔的应用前景，是一种具有重要工业价值和经济价值的生物化工新产品。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔磁性淀粉微球及其制备方法。本发明结合反相乳液或反相悬浮聚合反应技术、溶胶-凝胶技术以及超临界干燥技术来制备多孔磁性淀粉微球，使其颗粒粒径及孔结构可控，孔容大、比表面积高，是一种高效的负载型多孔磁性淀粉微球，应用领域广泛。

本发明的技术方案如下：

本发明的多孔磁性淀粉微球的制备方法，其包括如下步骤：

（1）      淀粉糊化液的制备：将淀粉溶于水中，调节pH=12~13后糊化冷却至室温得淀粉糊化液。

（2）      淀粉水相混合液的制备：用有机过氧化物溶液浸泡表面改性纳米Fe₃O₄ 1~2 h制得磁流体，磁分离除掉磁流体中的有机过氧化物溶液，再加入与有机过氧化物溶液等量的水形成新的磁流体；再和N,N-亚甲基双丙烯酰胺混合加入到淀粉糊化液中超声搅拌均匀后形成淀粉水相混合液，备用；

步骤（2）中优选的配比为，有机过氧化物溶液与表面改性纳米Fe₃O₄重量比为10 : 1~5；有机过氧化物溶液与N,N-亚甲基双丙烯酰胺的重量比为100 : 3~4。

所述步骤（2）中的超声功率为100～750W。

（3）      油相制备：将乳化剂溶于矿物油中配制成油相，除氧备用。