本发明专利技术属于疏水性淀粉纳米颗粒制备技术领域，公开了一种高效的疏水性乙酰化木薯淀粉纳米颗粒的制备方法及其应用，包括：(1)通过糊化溶解、超声和沉降处理制备木薯淀粉纳米颗粒；(2)通过颗粒表面酯化改性制备疏水性木薯淀粉纳米颗粒；(3)通过红外光谱、润湿和分散测试、乳化测试确定其疏水性能和乳化性能。测定了糊化因素、超声条件、醇沉溶剂用量、颗粒表面形貌结构、粒径尺寸、颗粒结晶性、改性试剂用量、溶剂组成、反应温度和时间等方面对纳米颗粒形成和疏水性能的影响，获得淀粉纳米颗粒沉降制备和对淀粉纳米颗粒的疏水特性的影响机制。本发明专利技术通过对沉降和表面酯化改性的控制，为制备稳定性好、颗粒尺寸可控、具有较强疏水性的淀粉纳米颗粒新工艺的开发提供理论基础和技术思路。和技术思路。和技术思路。
【技术实现步骤摘要】
一种高效的疏水性乙酰化淀粉纳米颗粒的制备及应用
[0001]本专利技术属于疏水性淀粉纳米颗粒制备
，尤其涉及一种高效的疏水性乙酰化木薯淀粉纳米颗粒的制备方法及其应用。
技术介绍
[0002]淀粉是自然界中最丰富的生物质资源之一，为了拓宽天然淀粉的应用领域，人们利用物理、化学、酶法或者复合方法对原淀粉进行处理，以改善原淀粉的结构和功能特性。其中，淀粉的纳米改性是目前淀粉深加工的一个重要分析方向。淀粉的纳米改性是采用化学、物理或者生物等方法使原淀粉的颗粒尺度由微米级降低到纳米级，由于纳米尺度颗粒的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，使纳米淀粉获得常规尺度淀粉颗粒所不具备的物理、化学性质，从而可以提高淀粉的应用性能。
[0003]改性纳米淀粉颗粒可用于生物降解功能的塑料和膜产品的制备。Kang等将乙酰化淀粉和蒙脱石(MMT)、有机改性蒙脱石(OMMT)被用来增强以甘油为增塑剂制备的热塑性复合材料，复合材料的拉伸强度和储能模量显着提高，同时具备降解性能。Caroline对木薯淀粉进行乙酰化改性，用于共混制备泡沫，乙酰化木薯淀粉泡沫在与水接触的30分钟时间内表现出吸水能力降低，使用30％(w/w)乙酰化木薯淀粉的泡沫的降解速度并不比天然淀粉的降解速度快。
[0004]改性的纳米淀粉可作为生物活性物质载体领域。Xiao用乙酰化大米淀粉纳米晶体(ASN)对盐酸阿霉素(DOX)的载药和释药性能进行了研究，并对其抗肿瘤活性进行了评价DS 0.14的ASN对DOX的载药量高达6.07％，载药量高达91.1％，释药速率稳定，采用大鼠肝细胞模型进行的毒性分析表明，ASN具有良好的生物相容性，可用于药物传递。Santander
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Ortega等使用丙基淀粉衍生物制备纳米颗粒，分别测试对氟芬那酸、睾酮和咖啡因的包封和释放特性，获得较高的药物包封效率，对疏水性药物的释放曲线接近线性，作为经皮给药系统，对氟芬那酸有明显的增强作用。这些结果表明，改性纳米淀粉颗粒是一种很有前途的控释给药载体。
[0005]改性的纳米淀粉可作为乳液稳定剂应用于乳液制备、生物医药、日化、化妆、食品等领域。王然用辛烯基琥珀酸酐改性的纳米淀粉酯颗粒用于制备食品级Pickering乳液，当纳米淀粉酯添加量为2.0g/100mL时，制备的Pickering乳液具有较强的稳定性。Tan等采用乙酸酐和邻苯二甲酸酐相继与淀粉分子发生酯化反应，使淀粉纳米颗粒能够稳定水包油或油包水2种类型的乳液。N.Abdul Hadi使用不同改性水平和淀粉浓度的乙酰化、丙酰化和丁酰化大米和藜麦淀粉来稳定含10％油分的水包油淀粉Pickering乳液，在乳化后和储存50天后进行表征，表明短链酰化淀粉可以用于稳定乳液，增加SCFA的链长提高了SPE的乳化能力。
[0006]综合以上可知，改性的纳米淀粉由于具有纳米尺寸特性，且兼具淀粉的来源广泛、可再生、生物兼容性及降解性良好、安全无毒、无免疫原性等优势，使之具有广泛的应用前景，特别是对安全性和降解性要求较高的领域。因此，纳米淀粉制备和改性已成为目前淀粉
研究和开发的热点。
[0007]酯化疏水改性是利用葡萄糖分子上存在的三个活性羟基进行通过酯化反应，在淀粉分子链中引入烷基脂肪酸或烯基琥珀酸等疏水基团，从而增加其疏水性。乙酰化淀粉是将天然淀粉与醋酸酐(AA)酯化制得的淀粉衍生物。在乙酰化淀粉中，淀粉脱水葡萄糖单元中的部分羟基转化为乙酰基。通常，文献报道的乙酰化淀粉纳米颗粒的制备路径，先将在有效溶解试剂将原生淀粉溶解或活化，在高效催化剂(吡啶、甲基磺酸、浓硫酸等)的催化下乙酰酯化，再用有机溶剂溶解酯化产物，高速均质下置换溶剂，从而获得纳米化的乙酰淀粉颗粒。一些学者也报道了将原生淀粉制备成纳米晶粒子，再进行乙酰化改性的技术路线。陈月姣用酸解的方法制备了淀粉纳米晶，然后在低于淀粉纳米晶糊化温度下，用醋酸酐在NaOH作为pH调节试剂的条件下，酯化制备取代为0.05～0.15的淀粉纳米晶乙酸酯，用于盐酸阿霉素的负载缓释。也有其他的报道，乙酰化淀粉纳米晶的制备是将淀粉纳米晶和冰醋酸在三颈烧瓶混合后，在甲磺酸催化下和乙酸酐反应5h得到产物。
[0008]综上所述，现有技术存在的问题及缺陷为：(1)淀粉先乙酰化再纳米化、淀粉先纳米化再乙酰化，工艺条件差异较大，但共同点较为相似，即通常需要浓硫酸、甲磺酸等高腐蚀性试剂，这些试剂对淀粉和生产设备有强烈的腐蚀作用，有明显的自限性，在工业上受到了一定的限制。(2)水解法制备的淀粉纳米晶和水媒介法制备的酯化纳米淀粉在反应效率、产物得率以及产物形貌控制有明显的生产效率问题。(3)受制于所使用的溶剂和催化剂，产物在人们对健康需求日益提高的食品领域、化妆品等方面的接受度不高。
[0009]解决以上问题及缺陷的意义为：深入了解淀粉纳米沉降机理和颗粒表面状态，对指导提高淀粉纳米颗粒制备和改性的效率，对开发更加高效的乙酰化淀粉纳米颗粒制备工艺技术，具有现实意义。
技术实现思路
[0010]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种更高效的乙酰化淀粉纳米颗粒制备方法及应用。
[0011]本专利技术是这样实现的，一种更高效的乙酰化淀粉纳米颗粒的制备方法，包括：
[0012]结合沉降和表面酯化改性方法，测定了颗粒表面形貌结构、粒径尺寸、颗粒结晶性、改性试剂用量、溶剂组成、反应温度和时间等方面对纳米颗粒形成和疏水性能的影响，获得淀粉纳米颗粒沉降制备和表面改性过程对淀粉纳米颗粒的疏水特性的影响机制。
[0013]进一步，在纳米沉降过程中，通过改变影响因素的作用水平，分析溶剂与非溶剂两相溶剂相互置换对淀粉纳米颗粒结晶析出的相关水平，分析影响因素、溶剂置换、结晶性的相关性及影响规律，得到纳米沉降过程对淀粉颗粒结晶性的影响机制。
[0014]进一步，在表面活化预处理过程中，以超声剧烈震荡功率及时长、活化溶剂种类与用量比例、处理时间与温度、处理程序为影响因素，通过改变影响因素的作用水平，分析淀粉颗粒在改性后取代度方面的变化，分析因素与结果之间的数据相关性及影响规律，得到表面预处理方式和条件对纳米淀粉颗粒的改性取代度的影响机制。
[0015]进一步，对表面改性的系列淀粉纳米颗粒的结构特性、粒径尺寸、形貌、晶体结构、机械稳定性、分散性能、疏水性能及乳化性能进行表征及分析。
[0016]进一步，所述具有疏水性的淀粉纳米颗粒的制备方法进一步包括：
[0017]步骤一，木薯淀粉原料预处理，采用加热糊化、超声处理、酶解处理及联合处理的方式，对木薯淀粉溶液进行预处理；
[0018]步骤二，筛选纳米沉降过程中影响颗粒析出成型的因素，建立沉降工艺；
[0019]步骤三，筛选溶剂脱离动力学及结晶生长动力学模型，建立干燥工艺；
[0020]步骤四，采用活化试剂对淀粉纳米颗粒进行表面活化处理，筛选活化试剂种类、活化程序对改性取代度、颗粒稳定性的影响，建立活化机制；
[0021]步骤五，以取代度为指标，采用酯化反应的方式对表本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有疏水性的淀粉纳米颗粒的制备方法，其特征在于其纳米尺寸可控和具有疏水性能，制备方法包括：分别进行超声剧烈震荡纳米沉降、颗粒干燥、表面活化预处理、酯化改性及其性能测定，分析纳米沉降、干燥、活化及改性过程中试验因素对颗粒内部及表面形貌结构、关键基团相互作用、颗粒结晶性、颗粒稳定性和疏水乳化方面的影响，获得对淀粉纳米颗粒形成及表面改性过程对淀粉纳米颗粒疏水性的影响机制。2.如权利要求1所述的具有疏水性的淀粉纳米颗粒的制备方法，其特征在于通过在纳米沉降和颗粒干燥过程中，以超声剧烈震荡功率及时长、置换溶剂的用量比例、溶剂组成与含量、溶剂转移速率、干燥气体的流量与温度为影响因素，通过改变影响因素的作用水平，分析淀粉颗粒在粒径尺寸方面的变化，整理分析相关数据及结果，并分析影响因素、溶剂置换脱离、结晶性的相关性及影响规律，得到制备条件对纳米淀粉颗粒的纳米尺寸形成的影响机制。在表面活化预处理过程中，以超声剧烈震荡功率及时长、活化溶剂种类与用量比例、处理时间与温度、处理程序为影响因素，通过改变影响因素的作用水平，分析淀粉颗粒在改性后取代度方面的变化，分析因素与结果之间的数据相关性及影响规律，得到表面预处理方式和条件对纳米淀粉颗粒的改性取代度的影响机制。对表面改性的系列淀粉纳米颗粒的结构特性、粒径尺寸、形貌、晶体结构、机械稳定性、分散性能、疏水性能及乳化性能进行表征及分析。3.如权利要求1所述的具有疏水性的淀粉纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述具有疏水性的淀粉纳米颗粒的制备方法进一步包括：步骤一，木薯淀粉原料预处理，采用加热糊化、超声处理、酶解处理及联合处理等方式，对木薯淀粉溶液进行预处理；步骤二，筛选纳米沉降过程中影响颗粒析出成型的因素，建立沉降工艺；步骤三，筛选溶剂脱离动力学及结晶生长动力学模型，建立干燥工艺；步骤四，采用活化试剂和活化方法对淀粉纳米颗粒进行表面活化处理，筛选活化试剂种类、活化程序对改性取代度、颗粒稳定性的影响，建立活化机制；步骤五，以取代度为指标，采用酯化反应的方式对表面活化处理后的淀粉纳米颗粒进行改性修饰，对加料方式、升温程序、时间控制、酰化试剂、催化剂进行筛查和优化，建立改性工艺流程；步骤六，以疏水性能为指标，对改性的淀粉纳米颗粒的形貌、结构、性能进行分析；以乳液稳定性为指标，筛选乳化物料属性及其用量；从而确定最佳的改性工艺技术。4.如权利要求3所述的具有疏水性的淀粉纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，以淀粉分子量、直链淀粉含量为控制指标，通过对淀粉液浓度、pH、处理温度、处理时间、酶用量或超声功率条件进行分析优化，获得制取分子量、直链淀粉含量指标符...
【专利技术属性】
技术研发人员：林日辉，姚先超，史永桂，焦思宇，
申请(专利权)人：广西民族大学，
类型：发明
国别省市：
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