温度对支链淀粉脱支重结晶特性的影响

近年来，温度可生物降解纳米晶和纳米粒子的对支的影制备和应用引起了人们越来越多的研究兴趣。淀粉作为一种典型的链淀绿色可生物降解天然高分子，是粉脱制备纳米晶和纳米粒子的理想选择。目前制备方法主要有酸水解和酶解法，支重但是结晶酸水解对环境有一定负面影响。Majian等人"醇沉煮沸的特性土豆淀粉，得到50~100nm的温度纳米淀粉颗粒；Kim等人通过正丁醇和酶水解的结合的方法，得到的对支的影是10~20nm的粒子；但是现在越来越多学者为了避免使用化学试剂，采用普鲁兰酶酶解的链淀方法。普鲁兰酶又称支链淀粉6-葡聚糖水解酶，粉脱可以裂解a-葡聚糖多糖，支重是结晶一种广泛存在的酶。Shi等人将糯玉米淀粉经酶解后，特性在室温下干燥，温度在45C下干燥12h，制得抗性淀粉，但粒径约为0.8~2.0μm。研究发现，分枝短线性葡聚糖在低温下通过冷冻干燥容易形成纳米淀粉颗粒引。目前通过酶解和再结晶制备纳米淀粉颗粒的研究日渐深人，但重结晶自组装机制的研究还较少。

作者以支链质量分数99%的淀粉为原料，经过糊化断开其结晶区的氢键，打开分子中双螺旋结构，分子结构从有序状态变得无序。普鲁兰酶对支链淀粉的a-1，6糖苷键专一水解从而进行脱支，产生更多较为均的短直葡聚糖链，从而易于老化重结晶。采用分离重结晶淀粉水溶液的上清和沉淀，以SEM、FTIR和XRD等技术手段研究不同温度不同部分所获得的淀粉结晶体的形态和物化性质，进行多方面表征和综合分析，进一步了解支链淀粉脱支后在水溶液自组装过程。

1材料与方法

1.1原料

支链淀粉(来自蜡质玉米)：美国C&MBiolabs公司产品；普鲁兰酶(1000ASPU/mL)：丹麦Danisco公司产品；其他试剂均为分析纯。

1.2仪器与设备

水浴恒温振荡器、数显恒温水浴锅：天津市欧诺仪器仪表有限公司产品；立式蒸汽灭菌器：上海华线区用核子仪器有限公司产品；台式离心机：北京白洋医疗器械有限公司产品；糖量计：上海米青科实业有限公司产品；冷冻干燥仪：赛默飞事尔科技有限公司产品；BT--9300H激光粒径分布仪：丹东百特仪器有限公司产品；X射线衍射仪(XRD)：日本.岛津公司产品；丹东通达仪器有限公司；傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)：德国布鲁克光谱仪公司产品；SU-1510扫描式电子显微镜：日本日立公司产品；Q--50热重分析仪：沃特斯中国有限公司产品。

1.3试验方法

1.3.1样品制备

样品制备在Sun4等基础上改进。称取2.5g支链淀粉，加人25g蒸馏水，先将淀粉沸水煮沸30min再经过高温高压锅处理30~40min使其完全糊化，将糊化液放置水浴锅恒温至58C，加人咨鲁兰雨80OuL(参照文峨造，同样实验条件下此添加量时脱支效果佳)，在58℃恒水浴摇床完成12h脱支过程。脱支完成后再将反应液之于高压蒸汽灭菌锅中灭酶30-~40min，分别置于4.25(常温〕30，40℃的恒温培养箱中重结品48h。结品完成后，离心分离，首先小心用吸管取得上清置于冻干平皿中，避免掺人沉斑；沉淀再用蒸馏水清洗3~4次，同样移人冻干平皿中。预冻12~24h后经冷冻干燥得到重结品后上清和沉淀的冻干粉末样品备用。

1.3.2高败液相色谱分祈重结晶前后清液分子分布

分别取脱支完成后和重结品完成后的清液用于HPLC测定重结品前后清液诞粉分子分布。色谐柱为TSK-GEL-SW凝胶柱，检测器为示差折光检测游。

1.3.3重结昌上清液可溶性糖参于重结品絮a速率

在脱支淀粉落液于4.25(常温）30.40℃的恒温培养箱中重结晶的过程中，每隔12h取样品液ⅠmL，10000r/min离心10min，用糖量计测量上清中可溶性糖的含量，每个时间点点测3次求平均值，共测量5个时间点。

1.3.4重结品沉淀的粒径分布

取适量沉淀冻干物溶于蔟馏水中，超声波震薪30min后用于粒度分布测试。添加溶液于激光粒径分布仪中，缓慢滴加调整质量分数为12%后开始测定，经计算机软件处理得到粒径分布数据。

1.3.5重结品上清和沉淀的形态观察

采用扫擂电子显微镜进行样品形态观察。用棉签轻轻蘸取各个样品均匀且薄薄地涂抹在圆形托盘上的导电胶丧面上，喷透镀膜，置于电子显徼镜下观察。采取不同放大倍数进行观察拍照

1.3.6FTIR分析重结品上清和沉淀物理结拊

取样品Ⅰmg铺人适量溴化钾充分研磨压片。光诺范E4000~400cm'，分辨率为4cm，扫插次数：16。用OMNIC软件对所得图诺进行博里叶去卷积处理分析。

1.3.7X射线射XRD分折重结品上清和沉淀的结品结构

取适量样品置于扫描圆盘凹槽中，铺平压实待测。测定条件：衍射角(20}范围，扫描范围为5-35°，扫描速度为1.2"/min，检测步宽0.02°，管压30KV，管流20mA。所得数据用Jade6.0进行分析处理。参照文献中方法计算结品度.

1.3.8重结品上清和沉淀的染分析

称取不同样品均3mg左右装入热重天平篮中，通人90mLmin流量的高纯氮气吹扫，从常温开始，以10C/min的升温速度升至60O℃，得到微分热重曲线。

2结果与分析

2.1温度对重结品沉淀得率的影响

结晶体沉淀的得率是衡量淀粉分子重结品难易程度的主要指标之一。温度是影响淀粉自组装过程的重要因素，因为淀粉分子重排过程涉及了品核生成品核增长和完美晶体结构3个过程，温度影响淀粉分子的运动，进面影响到淀粉分子品核的形成，以及品核的增长速度和增长过程中分子的重排方式。图Ⅰ中可明显看到随着结晶蠢度的升高越难絮凝，且得率也越低，40℃下只有不到10%的得率，这可能由于在较高温度下淀粉分子运动较为剧烈，分子重排需要更高的能量来完成，最终降低斑粉的结晶率，甚至当升高到一定温度几乎不会絮凝产生重结品体.

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