[发明专利]一种以纳米淀粉粒子为骨架的智能水凝胶加工方法

说明书

本发明公开了一种以纳米淀粉粒子为骨架的智能水凝胶加工方法，属于营养健康食品技术领域。本发明以树枝化水溶性淀粉粒子为骨架，利用糖基转移酶的转苷扩链‑糖链缠结反应，获得空间网状结构的智能化水凝胶。本发明的产品具有良好复水性、生物相容性、凝胶强度强、酶促响应不可逆、pH响应可逆且能运载多元营养因子的智能淀粉基水凝胶。本发明的水凝胶可保护和控制释放食品功能因子，应用范围可涉及到食品、生物载药、功能性材料等方面。

技术领域

本发明涉及一种以纳米淀粉粒子为骨架的智能水凝胶加工方法，属于营养健康食品技术领域。

背景技术

随着人们对健康保健意识的不断增强，各类营养健康食品的研发层出不穷，新型的营养物质载体材料的需求更是十分迫切。以仿生特性而著称的水凝胶是诸如药物递送、干细胞治疗等生物医学应用的主要材料，常被用于药物负载、组织工程、环境保护等方面。生物基水凝胶由于具备可再生性、环境友好性、生物相容性、良好吸附性等优点，成为研究热点，得到了国内外的研究者们的广泛关注。

近年来，对于生物基水凝胶的研究，更多涉及蛋白基水凝胶，蛋白质来源广泛、更是天然的亲水高分子。例如：Gil等将明胶和无定形丝纤蛋白混合合成蛋白基水凝胶。但是，蛋白基水凝胶仍存在着不少缺点，例如力学性能不够好、热稳定性差等。基于此，更多研究者从多糖大分子角度研究，开发了可应用于医疗卫生、食品及化妆品、农业及环保领域等的多糖基水凝胶，高分子多糖水凝胶的研究与应用近年来得到迅速发展，但主要研究领域仍然集中在生物医学方面，并且研究方向逐渐转向提高水凝胶的材料性能、功能特性、凝胶形成机理和功能材料模拟等方面。因此，建立新型智能淀粉基水凝胶研制将能够扩宽水凝胶领域的应用范围。

目前，淀粉基水凝胶的制备有了一定的发展，均向智能化水凝胶的制备、应用等方面转变。例如，张洪珊等研究了叔氨淀粉基pH敏感水凝胶以羟乙基淀粉为原料，通过功能性改性合成叔氨基pH敏感淀粉衍生物，并以此为原料合成一系列叔氨基淀粉基pH敏感水凝胶。该制备方法，过程繁琐，且凝胶的形成过程需要交联剂、催化剂等等，具有一定毒性。此外，其制备过程决定了该水凝胶的应用范围，无法酶促降解，用于染料吸附与环境净化等等。孔晓峰等研制了pH敏感性多孔半纤维素水凝胶及其药物释放的性能。以聚乙二醇为致孔剂，利用自由基聚合法制备具有多孔结构的半纤维素接枝共聚丙烯酰胺水凝胶，该水凝胶具有多孔结构和pH值敏感性，能够实现药物的控制释放。其中，致孔剂和交联剂在水凝胶形成起着重要作用，致孔剂PEG的量严重影响形成水凝胶的负载含量，交联剂的用量决定着凝胶的凝胶强度，水凝胶形成的可控因素较多。本发明人深入调查和研究了现有技术并对淀粉类水凝胶加工方法进行了研究，最终我们发现一种以纳米淀粉粒子为骨架的智能水凝胶加工方法。基于上述发现提出了本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以纳米淀粉粒子为骨架的智能水凝胶加工方法，是一种保护功能活性成分、提高其生物利用有效性及增强缓释功效新型材料的加工方法。该方法具有生产工艺简单、技术先进、安全性高的优点，制备得到的水凝胶产品是具有良好复水性、生物相容性、凝胶强度强、酶促响应不可逆、pH响应可逆、能运载多元营养因子且营养物质缓释的智能淀粉基水凝胶，可用于保护和控制释放食品功能因子，应用范围可涉及到食品、生物载药、功能性材料等方面。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：一种适用于保护和调节释放功能性物质的淀粉基水凝胶的生物制备技术，是以来源于生物合成的淀粉粒子或天然可溶性植物淀粉为原料，利用糖基转移酶的转苷扩链-糖链缠结反应，获得空间网状结构的智能化水凝胶。

在一种实施方式中，所述纳米级智能淀粉基水凝胶的加工方法，包括：

(1)将水溶性淀粉粒子配制成质量浓度为0.2～1％的均一溶液；

(2)按照每10mg水溶性淀粉粒子添加50～100mg提供葡萄糖的供体分子和50～200U糖基转移酶，搅拌均匀，在温度35～40℃下反应12～24h后冷却，静置成胶。