[发明专利]一种变性淀粉纳米晶的制备方法

说明书

技术领域

一种变性淀粉纳米晶的制备方法，涉及到超声波预处理技术和淀粉酶法酯化技术，属于变性淀粉开发领域。

背景技术

纳米颗粒做为一种新型的乳化剂越来越受到人们的重视，纳米CaCO₃粉末、纳米SiO₂粒子、高龄土、蒙脱土等无机纳米颗粒稳定的乳液已在化学、材料学和聚合物科学领域得到了广泛的应用。但由于这些粒子无机的性质限制了其应用范围，所以近年来有机纳米粒子引起了人们的关注。淀粉是食品、医药、化工、纺织等工业中重要的基础原料，来源的不同导致其颗粒粒径介于5～100μm之间。粒径在此范围的颗粒由于重力的作用不能稳定的吸附至油水界面，乳化能力较差。酸可以将原淀粉的无定形区完全水解，残留对酸有抗性的部分为结晶区，其大小10～100nm，可以较稳定的吸附至油水界面。

淀粉由葡萄糖通过α-1，4和α-1，6糖苷键连接构成，每个葡萄糖分子上有三个剩余的羟基，导致淀粉酸解的剩余结晶具有较强的亲水性，不能稳定的吸附至油水界面。通过疏水基团取代纳米晶表面的羟基将改善其亲水性，从而使其可以稳定的吸附至油水界面。辛烯基琥珀酸酐改性淀粉因其较佳的乳化性能而普遍被人们接受，但由于其碳链较短，要想得到较好的乳化性，必须适当提高其取代度；若碳链太长，由于空间位阻将导致淀粉变性时的反应效率和取代度较低。十二烯基琥珀酸酐是一种具有适宜碳链长度的酸酐，使用此变性剂对淀粉纳米晶进行酶法表面改性，以保留纳米晶的颗粒状态，制得一种具有高乳化性能的颗粒乳化剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高乳化性能和稳定性能颗粒乳化剂的制备方法，提高淀粉附加值。

本发明的技术方案为：

一种变性淀粉纳米晶的制备方法，以蜡质大米淀粉为原料，利用稀硫酸限制性水解原淀粉颗粒制备淀粉纳米晶，并以十二烯基琥珀酸酐为改性剂，采用脂肪酶法对该淀粉纳米晶进行表面疏水改性，制备得到十二烯基琥珀酸改性淀粉纳米晶。

本发明的具体步骤包括：

(1)淀粉预处理：

配制2～4M的硫酸溶液，加入10％～20％的蜡质大米淀粉，搅拌均匀后置于超声波细胞粉碎机内进行超声波处理；

(2)淀粉限制性降解：

将超声波处理后的淀粉乳置于30～40℃的恒温水浴中，搅拌，离心分离所得纳米晶，水洗直至上清液呈中性，将其分散于水中，冻干得纳米晶粉末；

(3)十二烯基琥珀酸酐表面改性淀粉纳米晶的制备：

将十二烯基琥珀酸酐溶于无水乙醇中，使其体积分数为30％～50％，加入10％～20％的步骤(2)获得的淀粉纳米晶，超声分散1～2h后添加分子筛和2‰～5‰的脂肪酶，置于35～55℃水浴条件下以100～200rpm进行搅拌，反应24～48h，过滤除去分子筛和酶，洗涤，干燥。

优选的，所述的步骤(1)中，超声波处理条件为：超声波处理功率为400～600W，25℃以下，每次作用时间30s，间隔30s，处理时间为50～60min。

优选的，所述的步骤(2)中，搅拌条件为：以100～200rpm的速度搅拌72～96h。

优选的，所述的步骤(2)中获得的淀粉纳米晶由聚合度DP＝10～18和DP＝21～33两种分布范围的糊精组成。

优选的，所述的步骤(3)中，过滤出去分子筛和酶后，以80％～90％的乙醇洗涤三次以上，然后40℃下真空干燥。

本发明的另一目的在于提供一种变性淀粉纳米晶，具有高乳化性能和稳定性能颗粒乳化剂，提高淀粉附加值。

本发明的技术方案：

一种变性淀粉纳米晶，由上述的方法制备而成。

优选的，所述的变性淀粉纳米晶的取代度为0.079～0.178。

优选的，所述的变性淀粉纳米晶具有高乳化能力，水与甲苯以1∶1的体积比混合，添加一定质量分数的表面改性淀粉纳米晶，采用Ultra Turrax T20(IKA)在13500rpm条件下均质3min后置于量筒，量取乳化层与液体的总高度，乳化能力表示为乳化层占液体总高度百分数，其乳化能力达76％。

优选的，所述的变性淀粉纳米晶具有高乳化稳定性，乳化稳定性采用激光粒度测定仪测定放置前后乳液的粒径分布，室温下放置四个月后(添加0.2％叠氮钠抑菌)，乳液的粒径分布无显著变化，中位径D₅₀为55μm。

本发明的有益效果：

(1)纳米晶为淀粉限制性水解后的产物，属有机纳米粒子，扩大了颗粒乳化剂的应用范围。