[发明专利]一种具有核-壳-冠结构的淀粉聚合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种一种具有核‑壳‑冠结构的淀粉聚合物及其制备方法，属于淀粉深加工技术领域。本发明以线性淀粉糊精为原料，通过多酶偶联催化与控温结晶技术制备得到具有核‑壳‑冠结构淀粉聚合物，具体地：将线性淀粉糊精溶解于pH5.0‑7.0的缓冲盐溶液体系得到质量浓度为10％‑30％的均一溶液，添加来源于水解糖酶家族13或57，具有糖链支化活力/解聚活力30的多功能淀粉酶于恒温反应，然后将所得淀粉酶解产物置于95℃水浴加热30‑60min后，继续向其中加入糖基转移酶于恒温反应；待反应结束后，加热灭酶活，调节体系温度至0‑20℃储藏后离心、取沉淀干燥即得到有核‑壳‑冠结构的淀粉聚合物。本发明方法操作简便、反应条件可控和可连续化绿色生产。

技术领域

本发明属于淀粉深加工技术领域，具体涉及一种具有核-壳-冠结构的淀粉聚合物及其制备方法。

背景技术

作为植物体内重要的储能物质，淀粉是仅次于纤维素的的重要可再生资源。我国淀粉资源极为丰富，年总产量已超3000万吨，但90％以上用于生产淀粉糖、糖醇、发酵制品等初级产品，与欧美发达国家还有较大的差距，主要反映在原料利用率低、生产技术不完善，尤其是高附加值产品缺乏。大宗淀粉通过适当改性后使其原有的分子结构发生改变，从而改变淀粉的理化性质，如糊化特性、水溶性、凝胶化能力、抗老化性、粘度及成膜性等，可以被广泛应用在食品、造纸、纺织、精细化工、医药等领域。例如，物理改性工艺简单、易操作，但物理改性对淀粉改性程度不高，常需要与其它改性手段联用；化学改性淀粉是目前淀粉工业中用量最大的，但其改性成本高且产生的废物对环境存在污染；酶改性的反应条件温和、反应效率高、底物特异性强且绿色环保；复合改性则是利用多种改性方法相结合得到具有组合特性的改性衍生物。当前，国际跨国公司宜瑞安、嘉吉、罗盖特等利用绿色清洁生产技术开发了纳米淀粉、智能水凝胶、药物递送载体、生物降解材料等并形成了规模化的生产销售；国内企业主要生产销售酸解淀粉、氧化淀粉、醋酸酯淀粉等传统化学改性产品，亟需丰富升级现有产品种类，提升产品附加值。基于上述原因，本发明设计并制备了一种具有核-壳-冠结构的新型淀粉聚合物。

发明内容

本发明旨在提供一种具有核-壳-冠结构的淀粉聚合物的合成方法，该方法具有方法操作简便、反应条件可控和可连续化绿色生产等特点。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：以线性淀粉糊精为原料，通过多酶耦联催化与控温结晶工艺制备得到具有核-壳-冠结构的淀粉聚合物，依次包括如下步骤：

(1)将线性淀粉糊精溶解于pH5.0-7.0的缓冲盐溶液体系，以得到质量浓度为10％-30％的线性淀粉糊精溶液，然后添加50-600U/g多功能淀粉酶并于35-70℃恒温反应6-48h；

其中，所述多功能淀粉酶来源于水解糖酶家族13或57，具有糖链支化活力/解聚活力(酶促催化聚合形成1,6和1,4键比例)30；

(2)待步骤(1)反应结束后，加热灭酶活，向其中加入30-200U/g糖基转移酶于35-50℃恒温反应2-12h；

(3)待步骤(2)反应结束后，加热灭酶活，调节体系温度至0-20℃储藏6-24h后离心、取沉淀干燥即得到目标产物——具有核-壳-冠结构的淀粉聚合物。

作为本发明的一种实施方式，所述多功能淀粉酶的糖链支化活力是指降低线性淀粉-碘复合物在660nm处吸光率的活力，且是基于多功能淀粉酶切断α-1,4糖苷键并转移至另一个葡萄糖残基从而形成环形链结构来减少线性淀粉片段的能力，支化活力(U/mL)＝[(线性淀粉-碘复合物在660nm的吸光值-加入酶制剂的线性淀粉-碘复合物在660nm的吸光值)/(线性淀粉-碘复合物在660nm的吸光值)]×100/10×20。糖链解聚活力是指：指淀粉分子量降低的活力，即在糖酶催化最适温度和pH条件下，多功能淀粉酶作用1g淀粉底物反应8h时将淀粉分子量降至500000Da所需酶的量。具体测试方法：分子量降低活力(U/mL)＝1/[(淀粉分子量降至500000Da所需的酶量/1000)×(1000mg/样品质量)]。其中所述的活力均是在70℃、pH 7.0条件下测定的。