一種超聲輔助tempo制備淀粉納米顆粒的新方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種超聲輔助TEMPO制備淀粉納米顆粒的新方法。第一步，制得5%～10%的淀粉乳液（100g）；第二步，0.01g~0.1gTEMPO和0.1g~1gNaBr溶于100mL水中，待完全溶解后轉(zhuǎn)移到淀粉乳中，用1％的NaOH和HCl調(diào)節(jié)淀粉乳pH9.0～10，緩慢滴加有效氯含量為絕干淀粉質(zhì)量3%～5％的次氯酸鈉，滴加完畢后，用500w、20kHz~80kHz超聲波在0℃～10℃下超聲反應(yīng)3h～6h，反應(yīng)完成后，先用3000r/min低速離心，去除大顆粒，然后用10000r/min高速離心上清液，水洗至pH7.0；第三步，高速離心得到的沉淀放于冰箱冷凍層，12h后取出，置于真空冷凍干燥機(jī)中干燥24h～36h。該方法制取的淀粉納米顆?？朔藗鹘y(tǒng)酸解淀粉的廢液難處理、酸解時(shí)間長(zhǎng)、產(chǎn)率較低等缺點(diǎn)，使淀粉納米顆粒這類生物可降解、相容性好的納米材料得到規(guī)?；a(chǎn)。
【專利說明】一種超聲輔助TEMPO制備淀粉納米顆粒的新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供超聲輔助TEMPO制備淀粉納米顆粒的新方法，屬于納米結(jié)構(gòu)材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]納米技術(shù)目前已成功用于許多領(lǐng)域，包括醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、化學(xué)及生物檢測(cè)、制造業(yè)、光學(xué)以及國(guó)防等，它是未來最具有發(fā)展前途的材料之一，不少國(guó)家紛紛制定相關(guān)計(jì)劃，投入巨資搶占納米技術(shù)的戰(zhàn)略高地，其潛在的應(yīng)用價(jià)值是不可估量的。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們?cè)絹碓街匾曁烊患{米材料快速無污染的制備方法。
[0003]淀粉是天然的生物大分子，具有來源廣泛、生物可降解、生物相容性好及成本低的特點(diǎn)。因此，以淀粉為原料的納米技術(shù)將成為未來幾年研究的熱點(diǎn)。
[0004]納米淀粉的制備方法主要有以下3種，第一種是利用酸解法；第二種是交聯(lián)沉淀法；第三種是利用微乳液法。但這3種方法存在廢液難處理、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、產(chǎn)率較低等缺點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明將提供一種快速的淀粉納米顆粒的制備方法，以淀粉為原料，經(jīng)TEMPO氧化體系在O~10°C、pH9~10超聲3~6h，離心，水洗至pH7.0，冷凍干燥制得納米級(jí)的淀粉顆粒。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:淀粉經(jīng)超聲處理輔助TEMPO氧化后，離心、冷凍干燥制得淀粉納米顆粒。該方法得到的淀粉納米顆粒，具有很強(qiáng)的表面吸附力和親和力；生產(chǎn)時(shí)間短、成本低、污染小、容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化；對(duì)生產(chǎn)設(shè)備無腐蝕,生產(chǎn)效率高。
[0006]淀粉納米顆粒具有好的分散性、吸附性、溶解性，易被人體吸收消化等獨(dú)特的理化特性，可用于化妝品撲粉、照相紙粉末、造紙施膠、糖果糖衣和藥片賦形劑等。糊化后的納米級(jí)淀粉顆粒吸水快，質(zhì)構(gòu)柔滑似奶油，具有口感細(xì)膩、熱量低、成本低等優(yōu)點(diǎn)，是目前市場(chǎng)上最佳的奶油和黃油代用品，可以用于無奶油奶酪、低脂冰淇淋、無脂人造奶油、沙司和色拉調(diào)味料的生產(chǎn)。其應(yīng)用前景廣闊，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種納米級(jí)淀粉顆粒的制備方法，粒徑達(dá)到納米級(jí)別，可用于食品、藥品中。TEMPO氧化可以破壞淀粉的顆粒結(jié)構(gòu)，使淀粉表面充滿孔洞，然后利用超聲波的機(jī)械振動(dòng)作用和空化作用可以將氧化淀粉打散，形成納米顆粒，達(dá)到納米級(jí)別。
[0008]具體制備步驟方法為: (O制備淀粉乳:稱取5g蠟質(zhì)玉米淀粉加入IOOmL蒸餾水中，制得5%的淀粉乳液，置于超聲波中，邊攪拌邊控溫O °C~7 °C。
[0009](2)超聲輔助TEMPO制備淀粉納米顆粒:0.048gTEMP0和0.635gNaBr溶于IOOmL水中，待完全溶解后轉(zhuǎn)移到淀粉乳中，用I %的NaOH和HCl調(diào)節(jié)淀粉乳pH9.0~10，緩慢滴加有效氯含量為絕干淀粉質(zhì)量3%~5%的次氯酸鈉，滴加完畢后，用功率500w、頻率20kHz超聲波在0°C~7°C下超聲反應(yīng)3h~6h，反應(yīng)完成后，先用3000r/min低速離心，去除大顆粒，然后將上清液用10000r/min高速離心，并水洗至pH7.0。[0010](3)冷凍干燥:高速離心得到的沉淀放在平皿中，放于冰箱冷凍層，12小時(shí)后取出，置于真空冷凍干燥機(jī)中干燥24~36小時(shí)，得到淀粉納米顆粒粉末。
[0011]按照此步驟可制備粒徑穩(wěn)定的淀粉納米顆粒，該制備方法克服了無機(jī)酸水解后高能耗、時(shí)間長(zhǎng)等缺點(diǎn)，不僅可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，而且大大縮短的生產(chǎn)周期。
【具體實(shí)施方式】
[0012]實(shí)施例1 (I)制備淀粉乳:稱取7g大米淀粉加入IOOmL蒸餾水中，制得7%的淀粉乳液，置于超聲波中，邊攪拌邊控溫5°C~10°C。
[0013](2)超聲輔助TEMPO制備淀粉納米顆粒:0.025gTEMP0和0.428gNaBr溶于IOOmL水中，待完全溶解后轉(zhuǎn)移到淀粉乳中，用I %的NaOH和HCl調(diào)節(jié)淀粉乳pH9.0~10，緩慢滴加有效氯含量為絕干淀粉質(zhì)量3%~5%的次氯酸鈉，滴加完畢后，用功率500w、頻率40kHz超聲波在5°C~10°C下超聲反應(yīng)3h~6h，反應(yīng)完成后，先用3000r/min低速離心，去除大顆粒，然后將上清液用10000r/min高速離心，并水洗至pH7.0。
[0014](3)冷凍干燥:高速離心得到的沉淀放在平皿中，放于冰箱冷凍層，12小時(shí)后取出，置于真空冷凍干燥機(jī)中干燥24~36小時(shí)，得到淀粉納米顆粒粉末。
[0015]實(shí)施例2
(O制備淀粉乳:稱取IOg馬鈴薯淀粉加入IOOmL蒸餾水中，制得10%的淀粉乳液，置于超聲波中，邊攪拌邊控溫O°C~10°C。
[0016](2)超聲輔助TEMPO制備淀粉納米顆粒:0.070gTEMP0和0.950gNaBr溶于IOOmL水中，待完全溶解后轉(zhuǎn)移到淀粉乳中，用I %的NaOH和HCl調(diào)節(jié)淀粉乳pH9.0~10，緩慢滴加有效氯含量為絕干淀粉質(zhì)量3%~5%的次氯酸鈉，滴加完畢后，用功率500w、頻率20kHz超聲波在(TC~10°C下超聲反應(yīng)3h~6h，反應(yīng)完成后，先用3000r/min低速離心，去除大顆粒，然后將上清液用10000r/min高速離心，并水洗至pH7.0。
[0017](3)冷凍干燥:高速離心得到的沉淀放在平皿中，放于冰箱冷凍層，12小時(shí)后取出，置于真空冷凍干燥機(jī)中干燥24~36小時(shí)，得到淀粉納米顆粒粉末。
[0018]實(shí)施例3
(O制備淀粉乳:稱取Sg糯大米淀粉加入IOOmL蒸餾水中，制得8%的淀粉乳液，置于超聲波中，邊攪拌邊控溫3 °C~8 °C。
[0019](2)超聲輔助TEMPO制備淀粉納米顆粒:0.038gTEMP0和0.605gNaBr溶于IOOmL水中，待完全溶解后轉(zhuǎn)移到淀粉乳中，用I %的NaOH和HCl調(diào)節(jié)淀粉乳pH9.0~10，緩慢滴加有效氯含量為絕干淀粉質(zhì)量3%~5%的次氯酸鈉，滴加完畢后，用功率500w、頻率24kHz超聲波在3°C~8°C下超聲反應(yīng)3h~6h，反應(yīng)完成后，先用3000r/min低速離心，去除大顆粒，然后將上清液用10000r/min高速離心，并水洗至pH7.0。
[0020](3)冷凍干燥:高速離心得到的沉淀放在平皿中，放于冰箱冷凍層，12小時(shí)后取出，置于真空冷凍干燥機(jī)中干燥24~36小時(shí)，得到淀粉納米顆粒粉末。
[0021]實(shí)施例4
(I)制備淀粉乳:稱取5g玉米淀粉加入IOOmL蒸餾水中，制得5%的淀粉乳液，置于超聲波中，邊攪拌邊控溫3°C~10°C。[0022](2)超聲輔助TEMPO制備淀粉納米顆粒:0.068gTEMP0和0.735gNaBr溶于IOOmL水中，待完全溶解后轉(zhuǎn)移到淀粉乳中，用I %的NaOH和HCl調(diào)節(jié)淀粉乳pH9.0~10，緩慢滴加有效氯含量為絕干淀粉質(zhì)量3%~5%的次氯酸鈉，滴加完畢后，用功率500w、頻率37kHz超聲波在3°C~10°C下超聲反應(yīng)3h~6h，反應(yīng)完成后，先用3000r/min低速離心，去除大顆粒，然后將上清液用10000r/min高速離心，并水洗至pH7.0。
[0023](3)冷凍干燥:高速離心得到的沉淀放在平皿中，放于冰箱冷凍層，12小時(shí)后取出，置于真空冷凍干燥機(jī)中干燥24~36小時(shí)，得到淀粉納米顆粒粉末。
[0024]實(shí)施例5
(I)制備淀粉乳:稱取6g芋頭淀粉加入IOOmL蒸餾水中，制得6%的淀粉乳液，置于超聲波中，邊攪拌邊控溫5°C~10°C。
[0025](2)超聲輔助TEMPO制備淀粉納米顆粒:0.035gTEMP0和0.550gNaBr溶于IOOmL水中，待完全溶解后轉(zhuǎn)移到淀粉乳中，用I %的NaOH和HCl調(diào)節(jié)淀粉乳pH9.0~10，緩慢滴加有效氯含量為絕干淀粉質(zhì)量3%~5%的次氯酸鈉，滴加完畢后，用功率500w、頻率20kHz超聲波在5°C~10°C下超聲反應(yīng)3h~6h，反應(yīng)完成后，先用3000r/min低速離心，去除大顆粒，然后將上清液用10000r/min高速離心，并水洗至pH7.0。
[0026](3)冷凍干燥:高速離心得到的沉淀放在平皿中，放于冰箱冷凍層，12小時(shí)后取出，置于真空冷凍干燥機(jī)中干燥24~36小時(shí)，得到淀粉納米顆粒粉末。
[0027]實(shí)施例6
(I)制備淀粉乳:稱取5g木薯淀粉加入IOOmL蒸餾水中，制得5%的淀粉乳液，置于超聲波中，邊攪拌邊控溫5°C~10°C。
[0028](2)超聲輔助TEMP O制備淀粉納米顆粒:0.065gTEMP0和0.985gNaBr溶于IOOmL水中，待完全溶解后轉(zhuǎn)移到淀粉乳中，用I %的NaOH和HCl調(diào)節(jié)淀粉乳pH9.0~10，緩慢滴加有效氯含量為絕干淀粉質(zhì)量3%~5%的次氯酸鈉，滴加完畢后，用功率500w、頻率40kHz超聲波在5°C~10°C下超聲反應(yīng)3h~6h，反應(yīng)完成后，先用3000r/min低速離心，去除大顆粒，然后將上清液用10000r/min高速離心，并水洗至pH7.0。
[0029](3)冷凍干燥:高速離心得到的沉淀放在平皿中，放于冰箱冷凍層，12小時(shí)后取出，置于真空冷凍干燥機(jī)中干燥24~36小時(shí)，得到淀粉納米顆粒粉末。
[0030]采用超聲輔助TEMPO制取淀粉納米顆粒，大大縮短了生產(chǎn)周期，大幅度提高了產(chǎn)品得率，減少化學(xué)試劑尤其是硫酸、鹽酸等的使用量，降低對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的要求，適合大規(guī)模工廠化生產(chǎn)，為納米材料的生產(chǎn)應(yīng)用提供了高效有力的途徑。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲輔助TEMPO制備淀粉納米顆粒的新方法，其特征在于超聲波處理與TEMPO氧化淀粉相結(jié)合，其步驟為: ⑴將淀粉加入蒸餾水中，制得5%~10%的淀粉乳液(IOOg),置于超聲波中，邊攪拌邊控溫(TC~10°C ； (2)0.0lg~0.1g TEMPO和0.1g~Ig NaBr溶于IOOmL水中，待完全溶解后轉(zhuǎn)移到淀粉乳中，用I %的NaOH和HCl調(diào)節(jié)淀粉乳pH9.0~10，緩慢滴加有效氯含量為絕干淀粉質(zhì)量3%~5%的次氯酸鈉，滴加完畢后，用功率500w、頻率20kHz~80kHz超聲波在(TC~I (TC下超聲反應(yīng)3h~6h，反應(yīng)完成后，先用3000r/min低速離心，去除大顆粒，然后將上清液用10000r/min高速離心，并水洗至ρΗ7.0 ； ⑶將步驟⑵高速離心得到的沉淀放在平皿中，放于冰箱冷凍層，12小時(shí)后取出，置于真空冷凍干燥機(jī)中干燥24~36小時(shí)，得到淀粉納米顆粒粉末； ⑷可對(duì)低速離心的沉淀進(jìn)行多次超聲輔助TEMPO處理，直至無大顆粒產(chǎn)生。
2.權(quán)利I中所述的淀粉，可以為玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、小麥淀粉、大米淀粉和木薯淀粉等；權(quán)利I中超聲 處理溫度最佳為5°C -7V ;權(quán)利I中超聲波頻率最佳為20kHz~40kHz。
【文檔編號(hào)】C08B31/18GK103467610SQ201310417104
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】孫慶杰, 熊柳, 范浩然 申請(qǐng)人:青島農(nóng)業(yè)大學(xué)