[发明专利]一种结晶性可控的淀粉纳米颗粒、制备方法及应用

说明书

本发明属于淀粉纳米颗粒制备技术领域，公开了一种结晶性可控的淀粉纳米颗粒、制备方法及应用，将纳米沉降过程及干燥过程分开，分别测定纳米沉降过程及干燥过程中试验因素对颗粒内部及表面形貌结构、关键基团相互作用、溶剂组成与含量、溶剂转移速率、颗粒结晶性方面的影响，获得对淀粉纳米颗粒结晶形成及控制中沉降过程对淀粉纳米颗粒结晶性的影响机制、干燥过程对淀粉纳米颗粒结晶性的影响机制。本发明通过对纳米沉降法制备淀粉纳米颗粒过程的结晶形成机制及控制，为制备结晶度、结构刚度可控、热稳定性好的淀粉纳米颗粒新工艺的开发提供理论基础；并为其它生物基高聚物的纳米制备技术发展提供重要思路。

技术领域

本发明属于淀粉纳米颗粒制备技术领域，尤其涉及一种结晶性可控的淀粉纳米颗粒、制备方法及应用。

背景技术

淀粉是自然界中最丰富的生物质资源之一，为了拓宽天然淀粉的应用领域，人们利用物理、化学、酶法或者复合方法对原淀粉进行处理，以改善原淀粉的结构和功能特性。其中，淀粉的纳米改性是目前淀粉深加工的一个重要分析方向。淀粉的纳米改性是采用化学、物理或者生物等方法使原淀粉的颗粒尺度由微米级降低到纳米级，由于纳米尺度颗粒的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，使纳米淀粉获得常规尺度淀粉颗粒所不具备的物理、化学性质，从而可以提高淀粉的应用性能。

纳米淀粉可作为生物活性物质载体应用于生物医药领域。Santander-Ortega等使用丙基淀粉衍生物制备纳米颗粒，分别测试对氟芬那酸、睾酮和咖啡因的包封和释放特性，获得较高的药物包封效率，对疏水性药物的释放曲线接近线性，作为经皮给药系统，对氟芬那酸有明显的增强作用。用淀粉纳米颗粒作为胰岛素给药载体，有效控制了血浆胰岛素浓度(峰值258μIU/ml出现在给药1h)，对降糖作用持续6h仍有显著效果。以凝胶淀粉制备了直径范围为30-300nm的中空纳米淀粉，对盐酸阿霉素负载效率高达97.56％，负载量达37.12％，可望作为药物载体用于相关癌症的治疗。通过将含有β-胡萝卜素的乙醇滴加到淀粉糊中，获得平均直径小于900nm的负载β-胡萝卜素的淀粉纳米颗粒，其水分散度和稳定性良好，还增强了β-胡萝卜素抗化学氧化的稳定性。此外，纳米淀粉还可以用作酶制剂，香精等多种物质的载体。

纳米淀粉可以作为强化聚合物基体的填料应用于新型材料领域，改善天然或合成高分子材料的应用性能。以天然橡胶为基体，将糯玉米淀粉纳米颗粒作为增强填料制备复合材料，弹性模量显著提高，室温下的松弛模量是未填充基体的75倍。利用粒径约为130nm纳米淀粉制备纳米淀粉/乙烯-乙酸乙烯酯橡胶复合材料，改善了硫化胶的拉伸强度、硬度、300％定伸应力等物理性能。将500nm的乙酰化淀粉纳米颗粒用于制备热塑性淀粉薄膜，可降低薄膜的水蒸气渗透性及吸水率，提高薄膜的杨氏模量和热稳定性。使用淀粉纳米颗粒分别与λ-卡拉胶和黄原胶制备二元共混物，改善了共混胶的粘弹性及稳定性。纳米淀粉也可以作为基体应用于材料的制备。以玉米纳米淀粉为基质，甘油为增塑剂、纤维素纳米晶为增强剂，采用流延成膜法制备玉米纳米淀粉/纤维素纳米晶复合膜，成膜平整光滑，均一稳定，其抗张强度达20.18MPa，在可食性包装领域具有较好的应用前景。此外，纳米淀粉还可以应用于废水处理、造纸、乳化稳定剂、食品添加剂等领域。采用硬脂酸盐部分接枝改性的淀粉纳米晶作为吸附剂，对水中芳香族有机物的吸附量达150-900μmol/g，利用固定床装置进行多次吸附-解吸循环而吸附能力没有损失。利用玉米纳米淀粉作为涂布胶黏剂应用于低定量涂布纸中，直接以干粉形式与颜料一起分散配料，涂料的保水性能提高62.6％，印刷表面强度提高12.9％。用辛烯基琥珀酸改性玉米纳米淀粉制备皮克林乳液，液滴大小为0.5到45μm，有效提高抗乳液的稳定性。改性淀粉基纳米颗粒稳定的水包油(O/W)皮克林乳液体系，乳液贮存30d未出现相分离现象。综上，纳米淀粉由于具有纳米尺寸特性，且兼具淀粉的来源广泛、可再生、生物兼容性及降解性良好、安全无毒、无免疫原性等优势，使之具有广泛的应用前景，特别是对安全性和降解性要求较高的领域。因此，纳米淀粉制备已成为目前纳米技术分析的热点。