專利名稱：納米淀粉粉體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用超聲波高能輻射與酸水解相結(jié)合制備納米淀粉粉體的新方法，屬于 納米材料與納米技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
淀粉是由葡萄糖組成的多糖高分子化合物，具有支鏈和直鏈兩種結(jié)構(gòu)，廣泛存在于植物 的種子、塊莖、果實(shí)中，是一種無毒、可生物降解、資源豐富的綠色產(chǎn)品。淀粉顆粒隨粒徑 減小，比表面積增大，因而具有明顯的表面效應(yīng)，使淀粉的吸附性、凝集性、化學(xué)活性等理 化性能增強(qiáng)，可用作藥劑、色素、香料、農(nóng)藥的吸附載體和包埋劑，廣泛用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、 日用化工、食品、紡織、造紙、冶金和石油行業(yè)。由于制備技術(shù)未能有效解決，絕大部分只 能依靠進(jìn)口或利用其它產(chǎn)品替代，但我國對這類淀粉的需求呈逐年上升趨勢，因此對此問題 的研究成為亟待解決的問題。通常微細(xì)淀粉的獲得主要通過以下幾種方法物理法，如機(jī)械球磨、氣流粉碎、超聲波 處理；化學(xué)法，如酸、堿水解；生物法，如生物酶水解，以及反相微乳液法等。由于淀粉固 有的分子結(jié)構(gòu)特性，使采用以上這些單一方法進(jìn)行微細(xì)化處理時(shí)都存在一定的局限性。如采 用物理法制備微細(xì)淀粉時(shí)，淀粉顆粒存在一個(gè)粉碎極限，當(dāng)顆粒粒度細(xì)小到一定程度后，盡 管作用以剪切力等機(jī)械能，但粒徑大小不再隨能量的增加而繼續(xù)減小，而且周期長、粒徑大、 顆粒不均勻；如采用酸、堿或生物酶水解時(shí)，由于水解速率不均勻、過程不易控制，產(chǎn)品水 解為糊精、麥芽糖或最終為葡萄糖，產(chǎn)品收益率低；采用反相微乳液法時(shí)，實(shí)驗(yàn)中常采用甲 苯、氯仿或三氯氧磷等有毒物質(zhì)，污染了原淀粉的生物特性，且粒徑分布不均勻。而以工業(yè)淀粉為原料，采用超聲波高能輻射與酸水解相結(jié)合來制備納米淀粉粉體的方法， 尚未見報(bào)道。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制備納米淀粉粉體材料的新方法，該 方法工藝簡單，對產(chǎn)品無污染，也有利于環(huán)保，而且易于控制產(chǎn)品質(zhì)量。本發(fā)明的技術(shù)方案如下(1) 將玉米淀粉、含2%。 5%)分散劑的去離子水加入反應(yīng)容器中，常溫、常壓下攪拌 成均勻分散的溶液，玉米淀粉的質(zhì)量百分比為5% 15%;(2) 將高能超聲波的探頭置于上述溶液的中部，作程序式處理高能超聲波工作3 5中的溫度，使其低于50'C，溫度升高可延長間歇時(shí)間。這樣完成5次循環(huán)工作后(超 聲波實(shí)際作用約l小時(shí)，整個(gè)流程約4小時(shí))，關(guān)閉超聲波，取出溶液；(3) 將上述溶液置于45。C的水浴鍋中，在電動攪拌器的攪拌下，緩慢加入濃度為15%的 鹽酸使溶液中鹽酸的濃度為8%，再恒溫?cái)嚢鑜小時(shí)；(4) 將步驟(3)所得的溶液真空抽濾，并用0.01inol丄—'的NaOH溶液將濾餅洗滌至中性， 用二次去離子水沖洗5次后，再用無水乙醇清洗2次，除去酸根離子或鈉離子等；(5) 將步驟(4)所得產(chǎn)物在75'C烘3小時(shí)后，研磨，即得納米淀粉，顆粒粒度《260nm。 實(shí)施例2:(1) 在盛有去離子水的容器中，加入5%。(質(zhì)量百分比)的十二烷基硫酸鈉稀釋均勻后， 再加入的玉米淀粉并攪拌均勻，溶液中淀粉濃度為10%;(2) 將高能超聲波的輻射頭置于淀粉溶液的中部，程序設(shè)定高能超聲波工作3秒，間歇 2秒，持續(xù)工作25分鐘后，間歇15分鐘，完成一次循環(huán)。在處理過程中要觀測溶液 中的溫度，使其低于50。C，溫度升高可延長間歇時(shí)間。這樣完成4次循環(huán)工作后(超 聲波實(shí)際作用約l小時(shí)，整個(gè)流程約4小時(shí))，關(guān)閉超聲波，取出溶液；(3) 將上述溶液置于45'C的水浴鍋中，在電動攪拌器的攪拌下，緩慢加入濃度為12%的 硫酸使溶液中硫酸的濃度為8%，再恒溫?cái)嚢?0分鐘；(4) 將步驟(3)所得的溶液真空抽濾，并用0. 03mol丄—1的NaOH溶液將濾餅洗滌至中性， 用二次去離子水沖洗4次后，再用無水乙醇清洗2次，除去酸根離子或鈉離子等；(5) 將步驟(4)所得產(chǎn)物在75。C烘3小時(shí)后，研磨，即得納米淀粉，顆粒粒度《260nm。 實(shí)施例3:(1) 在盛有去離子水的容器中，加入5%。(質(zhì)量百分比)的十二烷基硫酸鈉稀釋均勻后， 再加入的玉米淀粉并攪拌均勻，溶液中淀粉濃度為15%;(2) 將高能超聲波的輻射頭置于淀粉溶液的中部，程序設(shè)定高能超聲波工作4秒，間歇 2秒，持續(xù)工作18分鐘后，間歇15分鐘，完成一次循環(huán)。在處理過程中要觀測溶液 中的溫度，使其低于5(TC，溫度升高可延長間歇時(shí)間。這樣完成8次循環(huán)工作后(超 聲波實(shí)際作用約1.5小時(shí)，整個(gè)流程約5小時(shí))，關(guān)閉超聲波，取出溶液；(3) 將上述溶液置于48。C的水浴鍋中，在電動攪拌器的攪拌下，緩慢加入濃度為15。％的 硝酸使溶液中硝酸的濃度為10% ，再恒溫?cái)嚢?小時(shí)；(4) 將步驟(3)所得的溶液真空抽濾，并用0.02mol丄—i的NaOH溶液將濾餅洗滌至中性， 用二次去離子水沖洗6次后，再用無水乙醇清洗2次，除去酸根離子或鈉離子等；(5) 將步驟(4)所得產(chǎn)物在75'C烘4小時(shí)后，研磨，即得納米淀粉，顆粒粒度《260nm。 實(shí)施例4:(1) 在盛有工業(yè)自來水的容器中，加入4%。(質(zhì)量百分比)的十二烷基苯磺酸鈉稀釋均勻 后，再加入的玉米淀粉并攪拌均勻，溶液中淀粉濃度為12%;(2) 將高能超聲波的輻射頭置于淀粉溶液的中部，程序設(shè)定高能超聲波工作3秒，間歇 l秒，持續(xù)工作18分鐘后，間歇20分鐘，完成一次循環(huán)。在處理過程中要觀測溶液 中的溫度，使其低于50'C，溫度升高可延長間歇時(shí)間。這樣完成5次循環(huán)工作后， 關(guān)閉超聲波，取出溶液；(3) 將上述溶液置于46。C的水浴鍋中，在電動攪拌器的攪拌下，緩慢加入濃度為13%的 鹽酸使溶液中鹽酸的濃度為9%，再恒溫?cái)嚢?.5小時(shí)；(4) 將步驟(3)所得的溶液真空抽濾，并用0. Olmol'L—1的NaOH溶液將濾餅洗滌至中性， 用二次去離子水沖洗5次后，再用無水乙醇清洗2次，除去酸根離子或鈉離子等；(5) 將步驟(4)所得產(chǎn)物在75。C烘3小時(shí)后，研磨，即得納米淀粉，顆粒粒度《260nm。分析測試表明，如

圖1所示，所得產(chǎn)物的形貌為球形，顆粒大小均勻，分散性好，平均 粒徑大小約為260nm。比較圖2、圖3中圖譜的主要吸收峰位可以看出，通過該方法制備得 到納米淀粉，并沒有引起原淀粉特征官能團(tuán)的改變，說明納米淀粉仍保持原有特性，沒有受到污染。
權(quán)利要求
1.納米淀粉粉體的制備方法，其特征是采用超聲波破碎與酸水解相結(jié)合制備，其步驟為(1)將淀粉加入含2‰～5‰分散劑的去離子水中，按5％～10％的濃度配成分散液；(2)將高能超聲波探頭放入上述分散液的中部，作程序式處理高能超聲波工作3～5秒，間歇1～3秒，持續(xù)工作10～30分鐘后，間歇10～30分鐘，完成一次循環(huán)；處理過程中實(shí)時(shí)觀測溶液溫度，保證溶液溫度低于50℃，若溫度接近50℃，延長超聲波工作的間歇時(shí)間，高能超聲波累計(jì)工作時(shí)間為0.5～3小時(shí)，即循環(huán)2～10次；(3)將步驟(2)所得產(chǎn)物移入水浴鍋中，在攪拌器攪拌下，向溶液中緩慢加入濃度為10％～20％的酸溶液，使淀粉溶液中酸的濃度為5％～10％，恒溫?cái)嚢杷?.5～3小時(shí)；(4)將步驟(3)得到的產(chǎn)物真空抽濾，并用0.01～0.1mol·L-1的NaOH溶液洗滌產(chǎn)物至中性，用二次去離子水清洗3～8次，再用無水乙醇清洗2～5次；(5)將步驟(4)所得產(chǎn)物再真空抽濾，在60℃～80℃烘2～4小時(shí)，碾磨，即得納米淀粉產(chǎn)物；
全文摘要
本發(fā)明提供一種納米淀粉粉體材料的制備方法，第一步，將工業(yè)級玉米淀粉加入含一定量分散劑的去離子水中，配成濃度為5％～15％(淀粉質(zhì)量百分比)的均勻分散溶液；第二步，采用高能超聲波在保證體系溫度低于50℃下，對溶液作間歇式處理3～5小時(shí)；第三步，將上述溶液置于45～50℃水浴鍋中，用攪拌器邊攪拌，邊緩慢加入酸至溶液中酸的濃度為5％～10％，恒溫反應(yīng)1小時(shí)；第四步，將反應(yīng)后溶液真空抽濾，并用NaOH稀溶液洗滌產(chǎn)物至中性，用去離子水和無水乙醇分別清洗數(shù)次；最后，樣品在60℃～80℃烘2～4小時(shí)后，研磨，即得納米淀粉產(chǎn)物。該方法所有原材料均為市售，原料廣泛，反應(yīng)過程可控，重現(xiàn)性好，成本低廉。本發(fā)明制備的納米淀粉顆粒呈球形，粒徑大小分布均勻，并且沒有改變原淀粉的主要官能團(tuán)，淀粉未被污染，可作為生物醫(yī)藥的載體或食品添加劑，因此具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號C08J3/12GK101215385SQ20081006925
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月16日
發(fā)明者慶 李, 華 林 申請人:西南大學(xué)