近年來，可生物降解納米晶和納米粒子的制備和應(yīng)用引起了人們越來越多的研究興趣。淀粉作為一種典型的綠色可生物降解天然高分子，是制備納米晶和納米粒子的理想選擇。目前制備方法主要有酸水解和酶解法，但是酸水解對環(huán)境有一定負(fù)面影響。Majian等人"醇沉煮沸的土豆淀粉，得到50~100nm的納米淀粉顆粒；Kim等人通過正丁醇和酶水解的結(jié)合的方法，得到的是10~20nm的粒子；但是現(xiàn)在越來越多學(xué)者為了避免使用化學(xué)試劑，采用普魯蘭酶酶解的方法。普魯蘭酶又稱支鏈淀粉6-葡聚糖水解酶，可以裂解a-葡聚糖多糖，是一種廣泛存在的酶。Shi等人將糯玉米淀粉經(jīng)酶解后，在室溫下干燥，在45C下干燥12h，制得抗性淀粉，但粒徑約為0.8~2.0μm。研究發(fā)現(xiàn)，分枝短線性葡聚糖在低溫下通過冷凍干燥容易形成納米淀粉顆粒引。目前通過酶解和再結(jié)晶制備納米淀粉顆粒的研究日漸深人，但重結(jié)晶自組裝機(jī)制的研究還較少。

作者以支鏈質(zhì)量分?jǐn)?shù)99%的淀粉為原料，經(jīng)過糊化斷開其結(jié)晶區(qū)的氫鍵，打開分子中雙螺旋結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)從有序狀態(tài)變得無序。普魯蘭酶對支鏈淀粉的a-1，6糖苷鍵專一水解從而進(jìn)行脫支，產(chǎn)生更多較為均的短直葡聚糖鏈，從而易于老化重結(jié)晶。采用分離重結(jié)晶淀粉水溶液的上清和沉淀，以SEM、FTIR和XRD等技術(shù)手段研究不同溫度不同部分所獲得的淀粉結(jié)晶體的形態(tài)和物化性質(zhì)，進(jìn)行多方面表征和綜合分析，進(jìn)一步了解支鏈淀粉脫支后在水溶液自組裝過程。

1材料與方法

1.1原料

支鏈淀粉(來自蠟質(zhì)玉米)：美國C&MBiolabs公司產(chǎn)品；普魯蘭酶(1000ASPU/mL)：丹麥Danisco公司產(chǎn)品；其他試劑均為分析純。

1.2儀器與設(shè)備

水浴恒溫振蕩器、數(shù)顯恒溫水浴鍋：天津市歐諾儀器儀表有限公司產(chǎn)品；立式蒸汽滅菌器：上海華線區(qū)用核子儀器有限公司產(chǎn)品；臺式離心機(jī)：北京白洋醫(yī)療器械有限公司產(chǎn)品；糖量計(jì)：上海米青科實(shí)業(yè)有限公司產(chǎn)品；冷凍干燥儀：賽默飛事爾科技有限公司產(chǎn)品；BT–9300H激光粒徑分布儀：丹東百特儀器有限公司產(chǎn)品；X射線衍射儀(XRD)：日本.島津公司產(chǎn)品；丹東通達(dá)儀器有限公司；傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)：德國布魯克光譜儀公司產(chǎn)品；SU-1510掃描式電子顯微鏡：日本日立公司產(chǎn)品；Q–50熱重分析儀：沃特斯中國有限公司產(chǎn)品。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1樣品制備

樣品制備在Sun4等基礎(chǔ)上改進(jìn)。稱取2.5g支鏈淀粉，加人25g蒸餾水，先將淀粉沸水煮沸30min再經(jīng)過高溫高壓鍋處理30~40min使其完全糊化，將糊化液放置水浴鍋恒溫至58C，加人咨魯蘭雨80OuL(參照文峨造，同樣實(shí)驗(yàn)條件下此添加量時(shí)脫支效果佳)，在58℃恒水浴搖床完成12h脫支過程。脫支完成后再將反應(yīng)液之于高壓蒸汽滅菌鍋中滅酶30-~40min，分別置于4.25(常溫〕30，40℃的恒溫培養(yǎng)箱中重結(jié)品48h。結(jié)品完成后，離心分離，首先小心用吸管取得上清置于凍干平皿中，避免摻人沉斑；沉淀再用蒸餾水清洗3~4次，同樣移人凍干平皿中。預(yù)凍12~24h后經(jīng)冷凍干燥得到重結(jié)品后上清和沉淀的凍干粉末樣品備用。

1.3.2高敗液相色譜分祈重結(jié)晶前后清液分子分布

分別取脫支完成后和重結(jié)品完成后的清液用于HPLC測定重結(jié)品前后清液誕粉分子分布。色諧柱為TSK-GEL-SW凝膠柱，檢測器為示差折光檢測游。

1.3.3重結(jié)昌上清液可溶性糖參于重結(jié)品絮a速率

在脫支淀粉落液于4.25(常溫）30.40℃的恒溫培養(yǎng)箱中重結(jié)晶的過程中，每隔12h取樣品液ⅠmL，10000r/min離心10min，用糖量計(jì)測量上清中可溶性糖的含量，每個(gè)時(shí)間點(diǎn)點(diǎn)測3次求平均值，共測量5個(gè)時(shí)間點(diǎn)。

1.3.4重結(jié)品沉淀的粒徑分布

取適量沉淀凍干物溶于蔟餾水中，超聲波震薪30min后用于粒度分布測試。添加溶液于激光粒徑分布儀中，緩慢滴加調(diào)整質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%后開始測定，經(jīng)計(jì)算機(jī)軟件處理得到粒徑分布數(shù)據(jù)。

1.3.5重結(jié)品上清和沉淀的形態(tài)觀察

采用掃擂電子顯微鏡進(jìn)行樣品形態(tài)觀察。用棉簽輕輕蘸取各個(gè)樣品均勻且薄薄地涂抹在圓形托盤上的導(dǎo)電膠喪面上，噴透鍍膜，置于電子顯徼鏡下觀察。采取不同放大倍數(shù)進(jìn)行觀察拍照

1.3.6FTIR分析重結(jié)品上清和沉淀物理結(jié)拊

取樣品Ⅰmg鋪人適量溴化鉀充分研磨壓片。光諾范E4000~400cm'，分辨率為4cm，掃插次數(shù)：16。用OMNIC軟件對所得圖諾進(jìn)行博里葉去卷積處理分析。

1.3.7X射線射XRD分折重結(jié)品上清和沉淀的結(jié)品結(jié)構(gòu)

取適量樣品置于掃描圓盤凹槽中，鋪平壓實(shí)待測。測定條件：衍射角(20}范圍，掃描范圍為5-35°，掃描速度為1.2"/min，檢測步寬0.02°，管壓30KV，管流20mA。所得數(shù)據(jù)用Jade6.0進(jìn)行分析處理。參照文獻(xiàn)中方法計(jì)算結(jié)品度.

1.3.8重結(jié)品上清和沉淀的染分析

稱取不同樣品均3mg左右裝入熱重天平籃中，通人90mLmin流量的高純氮?dú)獯祾?，從常溫開始，以10C/min的升溫速度升至60O℃，得到微分熱重曲線。

2結(jié)果與分析

2.1溫度對重結(jié)品沉淀得率的影響

結(jié)晶體沉淀的得率是衡量淀粉分子重結(jié)品難易程度的主要指標(biāo)之一。溫度是影響淀粉自組裝過程的重要因素，因?yàn)榈矸鄯肿又嘏胚^程涉及了品核生成品核增長和完美晶體結(jié)構(gòu)3個(gè)過程，溫度影響淀粉分子的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)面影響到淀粉分子品核的形成，以及品核的增長速度和增長過程中分子的重排方式。圖Ⅰ中可明顯看到隨著結(jié)晶蠢度的升高越難絮凝，且得率也越低，40℃下只有不到10%的得率，這可能由于在較高溫度下淀粉分子運(yùn)動(dòng)較為劇烈，分子重排需要更高的能量來完成，最終降低斑粉的結(jié)晶率，甚至當(dāng)升高到一定溫度幾乎不會(huì)絮凝產(chǎn)生重結(jié)品體.

聲明：本文所用圖片、文字來源《食品與生物技術(shù)學(xué)報(bào)》，版權(quán)歸原作者所有。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請與本網(wǎng)聯(lián)系

相關(guān)鏈接：納米晶，酸水解，葡聚糖