[发明专利]一种具有高尿素吸附性的双醛多孔淀粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于多孔材料及其制备技术，更具体地说，涉及一种功能化(柠檬酸化、双醛化)多孔淀粉材料的制备。

背景技术

多孔淀粉是指具有多孔结构的淀粉颗粒或材料。由于多孔有大的空间和比表面积，多孔淀粉常作为微胶囊芯材及吸附剂，也作为药物(或农药)载体，主要应用于食品、医药、农业、化妆品、造纸等领域。多孔淀粉除了有良好的吸附性外，还具有原料来源广泛、廉价易得、纯天然无毒、制备简单、可生物降解以及应用范围广等优点。

包醛氧淀粉(即双醛淀粉)是一种治疗由各种原因引起的高氮质血症的口服吸附剂；是肾衰竭或尿毒症期肾病患者常用的一种治疗药物。它利用将淀粉颗粒氧化成的醛基和尿素分子中的氨基发生相互作用，脱除体内尿素。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种绿色环保、操作简便、低成本高吸附性的多孔材料及其制备方法，即用凝胶-冷冻法制备淀粉多孔材料，多孔材料经过功能化(柠檬酸化、双醛化)，提高其吸附性，扩展其在医药和食品领域的应用。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

一种功能化多孔材料及其制备方法，将淀粉(例如马铃薯淀粉，Manitoba StarchProducts，Canada)加入水溶液中，采用热法糊化，然后采用冷冻法制备淀粉多孔材料，多孔材料经过功能化(柠檬酸化、双醛化)，最后用功能化的多孔材料对尿素进行选择性吸附研究，具体来说，按照下述步骤进行：

(1)步骤1，将淀粉加入水中，加热以使淀粉颗粒消失，完全糊化，在冷藏条件下形成淀粉凝胶，将形成的淀粉凝胶冷冻；将冷冻过的淀粉凝胶放置在无水乙醇中洗涤，干燥得到多孔淀粉材料；

所述冷藏条件中，冷藏温度为4-5℃，冷藏时间为1-6h，优选3-6h。

所述冷冻条件中，冷冻温度为零下10-零下20℃，冷冻时间为2-3h。

具体来说，可以选择：在100mL水中加入5-10g淀粉，加热到95℃维持30分钟使淀粉颗粒消失，完全糊化；在5℃的条件下冷藏，将形成的淀粉凝胶冷冻；将冷冻过的淀粉凝胶放置在无水乙醇中洗涤，干燥得到多孔淀粉材料。

(2)步骤2，将多孔淀粉浸泡在柠檬酸的无水乙醇溶液中待乙醇充分挥发后，在110-130℃反应0.5-3h，无水乙醇洗涤，干燥

所述反应条件中反应温度优选130℃，反应时间优选2h

所述柠檬酸与多孔淀粉的质量比为0.1-0.5

所述乙醇充分挥发的温度选择60℃

在本步骤中，选择无水乙醇作为溶解来溶解和均匀分散柠檬酸，然后作为多孔淀粉浸没在柠檬酸的无水乙醇中，以使柠檬酸充分与淀粉的多孔结构相接触，待无水乙醇蒸发后保留淀粉的多孔结构，再进行柠檬酸和淀粉的交联反应，以巩固淀粉的多孔结构，可避免使用水带来的不利影响。

(3)步骤3，将步骤2制备的多孔淀粉加入高碘酸钠的水溶液中，在37℃水浴中反应0.5-3小时，用水洗涤，然后用无水乙醇洗涤，干燥得到功能化多孔淀粉

所述高碘酸钠配制成0.5mol/L的水溶液，并用稀H₂SO₄溶液调节pH值到4.0；所述淀粉与高碘酸钠摩尔比为1-2，所述淀粉的摩尔数为淀粉中葡萄糖环结构单元的摩尔数，选择马铃薯淀粉，Manitoba Starch Products，Canada，以淀粉质量除以葡萄糖环结构单元的分子量(162)，以得到淀粉中葡萄糖环结构单元的摩尔数，以此计算其与高碘酸钠的摩尔比。

从附图1-3所示的扫描电镜照片可知，双醛淀粉在淀粉颗粒的基础上进行化学改性，仍为颗粒结构；双醛多孔淀粉表现为多孔结构。图4显示了多孔淀粉、柠檬酸化多孔淀粉和双醛化多孔淀粉的红外光谱，红外光谱(美国BIO-RAD公司的FTS3000型红外光谱扫描仪)。多孔淀粉、柠檬酸化多孔淀粉和双醛化多孔淀粉在3400cm^-1处有一强吸收峰，峰形较宽，是淀粉分子中O-H峰经氢键缔合而成，与多孔淀粉的谱图相比较，功能化(柠檬酸化、双醛化)的多孔淀粉这一吸收峰强度有所减弱，可以推断，淀粉的羟基被部分取代。柠檬酸化、双醛化的多孔淀粉在1732cm^-1处分别出现一个尖锐而明显的吸收峰，是酯基或醛基中的C＝O伸缩振动的特征峰。1640cm^-1处为淀粉中羟基缔合水的特征峰，该峰随着柠檬酸化和双醛化，与C＝O伸缩振动的特征峰的强度比例逐渐减小，是由于淀粉中羟基逐渐被酯基和醛基所替代。