[发明专利]氨基化淀粉与表面活性剂乳化作用制备纳米淀粉的方法

说明书

本发明公开了氨基化淀粉与表面活性剂乳化作用制备纳米淀粉的方法，属于变性淀粉开发技术领域。基于淀粉分子中引入氨基后分散于水中可进行酸碱响应，进而将表面活性剂添加至上述分散相中，其产生的水化作用在淀粉分子表面形成保护层，削弱了淀粉分子之间的氢键作用力，在一定浓度范围内，淀粉分子内部质子化氨基间的静电斥力与氢键作用力达到理想状态而成粒，通过控制体系的酸碱度、表面活性剂种类等因素并辅以超声波处理，可调控纳米淀粉颗粒的粒度及其单分散状态。本发明方法通过对淀粉原料的限制性降解、改性，可控制纳米淀粉的颗粒粒度与电位，制备得到具有高单分散性的纳米颗粒。本发明方法制备纳米淀粉具有耗时短、效率高且绿色环保的特点。

技术领域

一种基于氨基化淀粉与表面活性剂乳化作用制备纳米淀粉的方法，涉及到淀粉控制水解、硅烷偶连制备氨基淀粉、表面活性剂乳化作用和静电-氢键作用力平衡来制备纳米淀粉，属于变性淀粉开发技术领域。

背景技术

近年来，纳米颗粒由于其高表面积和纳米尺寸而具有独特的物理和化学性质，广泛应用于医药、环境和食品等领域，因此拓宽其应用范围、改进使用效果而成为研究热点。根据原料来源的不同，纳米颗粒可分为有机和无机两种类型。铅、汞和锡等无机纳米颗粒具有坚硬而稳定的特点，以至于不易降解、可能导致许多环境毒性。相比之下，具有良好水溶性、生物相容性、可降解性和可食用性的生物来源的有机纳米颗粒受到越来越多的关注。其中淀粉基于其来源广泛、具有丰富可改性官能团、价格低廉等特点成为理想的纳米颗粒原料。

纳米淀粉作为淀粉的一种衍生物，主要包括淀粉纳米晶和淀粉纳米颗粒。采用硫酸水解淀粉颗粒的无定形区，可获得淀粉纳米晶，然而其耗时长、得率低限制了其在工业上的应用；淀粉纳米颗粒可通过机械或化学方法处理获得，属于无定形结构，然而普遍存在能耗大、粒径不均一和使用有机溶剂的缺点。

基于以上制备纳米淀粉过程中及最终产品存在的问题，本发明在淀粉分子内引入氨基，与表面活性剂共混并通过其乳化作用制备纳米淀粉颗粒，其方法简单、迅速、条件温且能耗较低，可部分解决纳米淀粉制备过程中的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速高效制备纳米淀粉的新方法，实现纳米淀粉粒度与电位的按需控制。

本发明的技术方案为：一种基于氨基化淀粉与表面活性剂乳化作用制备纳米淀粉的方法，以蜡质玉米淀粉为原料，首先通过普鲁兰酶水解控制淀粉分子量，获得一定分子量范围的糊精，采用N-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-氨丙基三甲氧基硅烷通过硅烷偶连糊精制备氨基淀粉，选用十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠与氨基淀粉发生反应制备纳米淀粉。

一种基于氨基化淀粉与表面活性剂乳化作用制备纳米淀粉的方法，按照下述步骤进行；

(1)淀粉控制水解：

以pH＝3～7醋酸缓冲液配制10％～30％(w/v)蜡质玉米淀粉乳，于121℃条件下糊化30min，待冷却后添加普鲁兰酶进行水解，水解时间为6～24h，控制水解液的葡萄糖当量(DE)值值为5～15，煮沸灭酶后冷却至常温备用；普鲁兰酶的添加量为80～240NPUN/g淀粉；

(2)氨基淀粉的制备：

将硅烷偶联剂添加到上述淀粉水解液中，添加量为1～5％(v/v)，以醋酸调节体系的pH＝1～5，并控制温度为20～60℃，回流反应1～5h，反应完成后将得到的氨基淀粉溶液搅拌过夜，然后进行冷冻干燥；冷冻干燥样品以无水乙醇作为溶剂进行索氏抽提，发生5～7次虹吸现象后进行热风干燥处理，温度控制为30～60℃；得到氨基淀粉。

(3)纳米淀粉的制备：