[发明专利]一种短管状淀粉纳米晶及其制备方法

说明书

本发明涉及一种短管状淀粉纳米晶及其制备方法，属于碳水化合物类纳米材料领域。本发明的短管状淀粉纳米晶，其外部直径为20~60 nm，壁厚度为2~5nm，长度为3~6nm；与常规的片状淀粉纳米晶和粒状淀粉纳米晶相比，具有内腔通道，比表面积大、结构规整的优势。是由玉米原淀粉粒先经过稀酸催化将无定型区淀粉分子链大部分溶解，制备出通过无定型区连接并能发生弯曲的初始淀粉纳米晶；然后，通过碱液促使初始淀粉纳米晶以无定型区作为弯曲点，通过自组装形成管状结构的初始管状淀粉纳米晶；再将初始管状淀粉纳米晶在低温下消潜数天，使淀粉纳米晶片之间通过氢键结合，消除淀粉纳米晶片之间连接的转折痕迹，形成具有圆滑过渡角的多边形短管状淀粉纳米晶。

技术领域

本发明涉及一种短管状淀粉纳米晶及其制备方法，属于碳水化合物类纳米材料领域。

背景技术

淀粉是绿色植物通过光合作用利用二氧化碳和水合成的天然植物多糖，由支链淀粉和直链淀粉组成，具有可再生、生物可降解、生物相溶性好、无毒副作用等特点，在食品、医药、造纸、纺织和化学化工等各个行业中都有广泛应用。淀粉一般呈颗粒状，称为淀粉粒，具有密度高低不同的环层结构；高密度区由交替排列的结晶区和无定形区组成，低密度区则为无定型区。结晶区约为颗粒总体积的25～50%，其余为无定形区。结晶区因结构紧密可以承受硫酸、盐酸等的水解作用；而无定型区则因结构松散易于水解。因此，可以用酸催化水解的方式去除淀粉粒中的无定型区，而将淀粉粒的结晶区从淀粉颗粒上分离出来，所得到的产物称为淀粉纳米晶。

Putaux等于2003年利用2.2M 盐酸在36^oC下水解蜡质玉米淀粉粒2周，首次获得了片状的淀粉纳米晶，纳米晶长20~40nm，宽15~30nm，厚5~7nm。2004年，Angellier等用3.16M硫酸代替盐酸在40^oC下处理蜡质玉米淀粉粒5天，得到了结构类似的片状淀粉纳米晶。之后，利用硫酸水解淀粉粒制备淀粉纳米晶获得了广泛接受，并逐渐认可了淀粉纳米晶的片状结构，并有研究者提出，淀粉粒中直链淀粉含量和淀粉粒的晶型影响所制备淀粉纳米晶的形貌，A型淀粉如蜡质玉米淀粉和小麦淀粉粒酸解形成的是方片状淀粉纳米晶，而B型淀粉如马铃薯淀粉粒和直链淀粉含量高的淀粉粒酸解形成的是圆盘状淀粉纳米晶。后来又有不同的研究者利用不同来源的淀粉制备了球形、立方形、橄榄形、葡萄状等各种形状的淀粉纳米晶。

淀粉纳米晶由于传承了淀粉原料可再生和生物相容、可降解、无毒副作用等优点，而又兼具纳米材料的优良特性，在天然橡胶和其它生物可降解聚合物材料的增强、稳定Pickering乳液、吸附去除有机污染物及载药、化妆品配制等领域受到了广泛的关注。毫无疑问，淀粉纳米晶在这些及更广泛领域的应用无不与其结构形貌密切相关。如片状淀粉纳米晶在聚合物材料增强方面优于球形淀粉纳米晶，球形淀粉纳米晶则有利于增加聚合物材料的不透明度。因此，针对不同的应用领域或用途设计淀粉纳米晶的形貌，是提高淀粉纳米晶应用效率的一个重要途径。然而，目前尚未见任何有关管状淀粉纳米晶的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种短管状淀粉纳米晶，以及所述短管状淀粉纳米晶的制备方法，以扩大淀粉纳米晶的可应用范围。

技术方案

一种短管状淀粉纳米晶，所述“短管”，其外部直径为20~60 nm，壁厚度为 2~5 nm，长度为 3~6 nm。

所述“短管”的横截面呈具有圆滑过渡角的多边形。

所述“具有圆滑过渡角的多边形”是指，角被相应的弧代替的多边形。

所述多边形包括三角形、四边形、五边形等。