射流空化辅助酶解制备的淀粉纳米粒子及制备方法、应用技术

本发明专利技术属于淀粉工业技术领域，具体提供了一种射流空化辅助酶解制备的淀粉纳米粒子及制备方法、应用，利用射流空化联合酶解制备淀粉纳米粒子。射流空化会产生微射流和冲击波，在液体中产生强烈的搅拌、冲击破碎等作用，因此利用射流空化可破碎淀粉颗粒。应用射流空化联合酶解，与单纯酸解和酶解辅助酸解制备淀粉纳米粒子的方法相比，缩短制备时间，工艺简单，绿色环保，产品呈现纳米级球形，粒径范围在50～300nm。目前，淀粉纳米颗粒已被广泛用于各种生物医学和工业应用，可作为载体装载活性成分，制备淀粉纳米膜等，增加淀粉用途，促进淀粉产业地发展。

【技术实现步骤摘要】
射流空化辅助酶解制备的淀粉纳米粒子及制备方法、应用
本专利技术属于淀粉工业
，具体提供了一种射流空化辅助酶解制备的淀粉纳米粒子及制备方法、应用，缩短制备时间并简化制备工艺。
技术介绍
淀粉是一种天然、可再生、可生物降解的高分子聚合物，价格低廉，储藏丰富。我国是农业大国，各类淀粉的产量较高。然而，现阶段我国的淀粉加工企业普遍技术含量不高、生产的产品结构单一且附加值相对较低。目前，淀粉纳米粒子已被应用于食品添加剂、填充材料、药物载体、乳化剂、黏合剂、生物可降解复合材料及增强剂等领域，因此，研制和开发淀粉纳米粒子可以增加淀粉的用途，提升我国淀粉加工产业地发展。空化是发生在液体介质中特有的一种物理现象，是指当液体内部局部压力降低时，液体内部或液固交界面上蒸汽或气体空泡的形成、发展和溃灭的过程。它能够在短时间内形成持续作用的微射流和冲击波，在液体中产生强烈的搅拌、冲击破碎等作用。射流空化技术广泛应用于油矿开采、污水处理、设备清洗等传统工业中；近年来在食品领域中用于提高植物蛋白溶解性、凝胶性，饮料、豆制品生产工艺中加热、破碎及均质。但未见应用于淀粉纳米粒子的制备。目前制备淀粉纳米粒子的方法主要有酸水解法、沉淀法、机械法和微乳液法。酸水解法制备淀粉纳米粒的原理是利用无机酸破坏淀粉颗粒中易于水解的无定形区域，留下难以水解的结晶区域，但制备时间较长，而且制得淀粉纳米粒的产率过低。此外，较高的酸浓度也提高了对反应设备的要求。机械法制备淀粉纳米粒的原理为利用剪切、摩擦、挤压和冲击等机械作用力将淀粉颗粒破碎至所需的粒径，机械法由于需要采用高性能粉碎设备处理较长时间，能耗比较高，在工业化生产上受到了很大的限制。沉淀法制备淀粉纳米粒子的原理是将淀粉或淀粉衍生物的溶液和沉淀剂混合，降低淀粉分子在溶液中的溶解度使之析出形成纳米粒子，但重结晶过程不好控制，且形成的淀粉纳米粒子团聚现象严重。微乳液法是通过表面活性剂的乳化将充分溶解的淀粉溶液和与之不相容的有机溶液形成均一稳定的油包水乳液，在交联剂的作用下，使水相中的淀粉分子交联形成淀粉纳米粒子从而析出，但对设备的要求比较高、能耗大，引入大量有机试剂。根据以往的研究，淀粉纳米粒子的制备方法都具有一定的局限性。
技术实现思路
为了解决上述淀粉纳米粒子制备时间较长，制备工艺复杂，不适用于工业生产，污染环境等技术问题，本专利技术提供一种射流空化辅助酶解制备的淀粉纳米粒子及制备方法、应用，耗时短，工艺简单且不使用化学试剂，所得产品呈现纳米级球形，粒径范围在50～300nm。本专利技术是这样实现的，一种射流空化辅助酶解制备淀粉纳米粒子的方法，包括如下步骤：1)淀粉与蒸馏水混合制备淀粉悬浊液；2)对步骤1)制备的淀粉悬浊液进行射流空化处理；3)对步骤2)制备的淀粉悬浊液进行干燥磨粉处理，保存备用；4)对步骤3)制备的淀粉粉末重新配制成淀粉悬浊液，糊化处理；5)在步骤4)糊化后的淀粉悬浊液中加入缓冲液，然后加入酶，搅拌一定时间；6)将步骤5)制备的淀粉悬浮液，放入水浴锅中反应一定时间；7)对步骤6)所得淀粉液进行灭酶处理；8)将步骤7)所得淀粉液烘干、磨粉，得到淀粉纳米粒子。优选的，上述方法的具体步骤如下：1)将淀粉与蒸馏水按1:1-4质量比混合，在室温下磁力搅拌15-30min，制备成淀粉悬浊液；2)取50-100mL步骤1)制备的淀粉悬浊液，进行射流空化处理，射流空化条件为：温度30-60℃，时间5-20min，常压；3)对步骤2)所得淀粉悬浊液进行干燥处理，磨粉，过100目筛，保存备用；4)将步骤3)所得淀粉样品配置成5-20％(m/v)的淀粉悬浮液，沸水浴糊化20-30min，糊化过程中不断搅拌，糊化完全后降温至40-65℃；5)加入与步骤4)制备的淀粉悬浊液等体积的醋酸-醋酸钠缓冲液，pH4-6，再加入普鲁兰酶，酶的添加量为2-10U/g，在室温下磁力搅拌15-30min；6)将步骤5)所得淀粉悬浮液，放入40-65℃水浴锅中，反应2-6h；7)对步骤6)所得淀粉液进行灭酶处理，放入沸水浴灭酶30-60min；8)对步骤7)所得淀粉液进行烘干处理，将淀粉液倒入平板，将其放置在烘箱中，40-65℃烘干15-20h，磨粉，过100目筛，得到淀粉纳米粒子。进一步优选，所述淀粉为马铃薯淀粉。本专利技术还提供一种根据上述的射流空化辅助酶解制备淀粉纳米粒子的方法制备的淀粉纳米粒子。优选地，所述淀粉纳米粒子在pH4-6酸性环境下呈现纳米级球形。进一步优选，所述淀粉纳米粒子的粒径范围在50-300nm。进一步优选，所述淀粉纳米粒子复溶时，制成的淀粉纳米粒子悬浮液需超声5min或震荡20min，使其分散均匀。本专利技术还提供了上述的淀粉纳米粒子的应用，所述淀粉纳米粒子作为活性物质载体或用于制备淀粉纳米膜。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术采用射流空化技术辅助酶解淀粉制备淀粉纳米粒子，生产过程高效环保，成本来源丰富，价格低廉，节约能源，专利技术产物安全无毒；2、本专利技术所得淀粉纳米粒子呈现纳米级球形，粒径范围在50-300nm，可用作食品级微胶囊壁材，作为载体装载活性物质，也可制备淀粉纳米膜等，应用于食品和医药等领域；3、本专利技术扩展了淀粉的用途，可促进淀粉产业的发展。附图说明下面结合附图及实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1为不同处理条件下淀粉的电镜图(A和E为原淀粉、B和F为射流空化方法处理的淀粉、C和G为酶解处理的淀粉、D和H为射流空化联合酶解制备的淀粉纳米粒子)；图2为不同处理的淀粉的粒径图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。淀粉颗粒越大，比表面积越小，酶分子与颗粒表面结合的可能性低，马铃薯淀粉颗粒大且光滑、表面致密性比较高，比一般的谷物淀粉抗酶解性更高，直接酶解效果不佳，制备纳米粒子难度大。本专利技术应用射流空化法结合酶解的制备方法，主要利用射流空化的“空化作用”和“机械作用”形成的瞬时高能环境，促使化学键断裂，使淀粉的大分子结构被破坏，产生有效的破碎作用，再选用酶解的方法进行制备，提高酶解效率，提供了一种高效制备马铃薯淀粉纳米粒子的新方法。本专利技术是先用射流空化技术粉碎淀粉大分子颗粒，将粉碎后的淀粉配置成淀粉水溶液，在沸水浴中充分糊化后，在酶适条件下加入普鲁兰酶进行酶解，沸水浴加热，使普鲁兰酶失活，烘干粉碎后即可得到淀粉纳米粒子。实施例中有关测试方法说明如下：颗粒微观结构分析：用导电双面胶将干燥的淀粉纳米粒子样品颗粒固定在金属样品台上，并在真空中喷涂上一薄层金。在1.0kV电压下对样品用扫描电子显微镜进行拍摄，观察测试样品的微观结构。颗粒粒径分布测定：将测试样本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.射流空化辅助酶解制备淀粉纳米粒子的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)淀粉与蒸馏水混合制备淀粉悬浊液；/n2)对步骤1)制备的淀粉悬浊液进行射流空化处理；/n3)对步骤2)制备的淀粉悬浊液进行干燥磨粉处理，保存备用；/n4)对步骤3)制备的淀粉粉末重新配制成淀粉悬浊液，糊化处理；/n5)在步骤4)糊化后的淀粉悬浊液中加入缓冲液，然后加入酶，搅拌一定时间；/n6)将步骤5)制备的淀粉悬浮液，放入水浴锅中反应一定时间；/n7)对步骤6)所得淀粉液进行灭酶处理；/n8)将步骤7)所得淀粉液烘干、磨粉，得到淀粉纳米粒子。/n

【技术特征摘要】
1.射流空化辅助酶解制备淀粉纳米粒子的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)淀粉与蒸馏水混合制备淀粉悬浊液；
2)对步骤1)制备的淀粉悬浊液进行射流空化处理；
3)对步骤2)制备的淀粉悬浊液进行干燥磨粉处理，保存备用；
4)对步骤3)制备的淀粉粉末重新配制成淀粉悬浊液，糊化处理；
5)在步骤4)糊化后的淀粉悬浊液中加入缓冲液，然后加入酶，搅拌一定时间；
6)将步骤5)制备的淀粉悬浮液，放入水浴锅中反应一定时间；
7)对步骤6)所得淀粉液进行灭酶处理；
8)将步骤7)所得淀粉液烘干、磨粉，得到淀粉纳米粒子。


2.根据权利要求1所述的射流空化辅助酶解制备淀粉纳米粒子的方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)将淀粉与蒸馏水按1:1-4质量比混合，在室温下磁力搅拌15-30min，制备成淀粉悬浊液；
2)取50-100mL步骤1)制备的淀粉悬浊液，进行射流空化处理，射流空化条件为：温度30-60℃，时间5-20min，常压；
3)对步骤2)所得淀粉悬浊液进行干燥处理，磨粉，过100目筛，保存备用；
4)将步骤3)所得淀粉样品配置成5-20％的淀粉悬浮液，沸水浴糊化20-30min，糊化过程中不断搅拌，糊化完全后降温至40-65℃；
5)加入与步骤4)制备的淀粉悬浊液等体积的醋酸-醋酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李苏红，鲍琪琪，杨强，李拖平，熊梓涵，
申请(专利权)人：沈阳农业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21