专利名称：微纳淀粉颗粒乳化剂的制备及应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及微纳淀粉颗粒乳化剂的制备及应用，特别涉及到微纳淀粉颗粒乳化剂在食品和化妆品中应用的用途。属于乳化剂或泡沫稳定剂技术领域。
背景技术：
以颗粒乳化乳液又叫Pickering乳化，它首次由Pickering在1907年发现。同小分子表面活性剂和蛋白质等常规的乳化剂相比，这种颗粒乳化剂具有以下特点(1)完全阻隔了 Ostwald熟化过程，这是乳液和泡沫的气泡/液滴变大的主要原因；(2)长期稳定性极高；(3)复杂的分级结构是构筑新材料的理想前驱体；(4)独特的流变特性。另外，也有文献报道同小分子乳化剂形成的乳液相比，这种乳液包覆的活性物质具有更好的透皮性。这些特征使得它在食品、化妆品、医药和新材料等领域有极大的应用前景。随着纳米科技的发展，一些微纳颗粒如硅石、碳酸钙、粘土的乳化性能以及乳化机理已经得到了较为系统的研究。近年来，利用微凝胶作为颗粒乳化剂成为研究热点，其原因之一是微凝胶容易制备，另一个原因是可以制备环境(PH，温度等)敏感性乳液。天然高分子形成的颗粒也可以用于乳化剂。最近报道了纤维素衍生物原位形成的微凝胶颗粒乳化剂，可以获得超级稳定的乳液。也有报道利用病毒形成颗粒作为高效乳化剂的。但是在绝大多数研究中的颗粒乳化剂都不是可食的，因此在食品领域的应用受到了限制。淀粉是自然界中含量第二大的天然高分子，价廉易得。一些疏水改性的淀粉已被用作乳化剂而用于食品、化妆品等领域。这些双亲淀粉以分子形式吸附在油水界面，对乳液起到稳定乳化的作用。最近Jusoff·，Α.等报道了利用疏水改性并且经过化学交联后的淀粉颗粒(尺寸在0. 5mm-15mm，大部分超过Imm)作为颗粒乳化剂(/^oi/ hydrocolloids, 2011，25，42-55)。但是直接以酸降解后的微纳淀粉颗粒作为乳化剂稳定乳液还未见报道。通过酸降解淀粉可以方便的得到纳米级的淀粉晶体，这些纳米晶体的长度在 40-60nm,宽度在15-30nm，厚度在6-8nm。最近的研究表明，这些淀粉纳米晶体很容易形成在几百个nm左右的聚集体。这些微纳淀粉颗粒可被用于填充物增强其它高分子材料。本发明利用微纳淀粉颗粒乳化剂制备高度稳定的乳液，可用于食品领域取代双亲淀粉乳化剂、 基于蛋白质的乳化剂(如酪蛋白等)或其它乳化剂(如单硬脂酸甘油酯或双硬脂酸甘油酯)， 本发明的微纳淀粉颗粒乳化剂也可用于化妆品中的乳化剂或泡沫稳定剂。
发明内容
本发明的目的通过酸降解原淀粉制备微纳淀粉颗粒，并将其用作颗粒乳化剂制备高度稳定的乳液。本发明的技术方案微纳淀粉颗粒乳化剂，该微纳淀粉颗粒由原淀粉颗粒通过酸降解而得，且平均尺寸20nm-l μ m，用作乳化剂。优选平均尺寸50-300nm之间。微纳淀粉颗粒的制备路线称取10. Og淀粉加入到盛有lOOmL、一定摩尔浓度酸溶液的圆底烧瓶中，将烧瓶放入40°C的油浴锅中，以100转/min的速度均勻搅拌。反应1_10 天后，将反应产物反复离心水洗直至成中性。用高速均质机将得到的不溶性产物均勻分散于水中，形成稳定均一的微纳淀粉颗粒分散液；或者将不溶性产物真空干燥得到微纳淀粉颗粒。其中所述淀粉为蜡质玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、大米淀粉。所述摩尔浓度为1M-5M。所述酸为硫酸、盐酸和硝酸。所述微纳淀粉颗粒乳化剂的用途，用于作为乳化剂，以乳液或为乳液形式在食品或化妆品中应用。用于稳定乳剂的用途。用于包含微纳淀粉颗粒乳化剂的泡沫。本发明的有益效果本发明通过酸降解原淀粉获得微纳淀粉颗粒，该微纳淀粉颗粒可直接用于乳化剂制备高度颗粒稳定的乳液和泡沫。本发明的微纳淀粉颗粒乳化剂可广泛用于食品和化妆品的乳液和泡沫稳定剂。
图1酸降解后获得的微纳淀粉颗粒的透射电镜照片。图2用微纳淀粉颗粒制备的0/W乳液照片(放置了两周)，淀粉颗粒浓度从左到右 % 0. 01wt%,0. 05wt%, 0. 16%, 0. 50%, 1. 0wt%。图3用微纳淀粉颗粒制备的0/W乳液的显微镜照片，淀粉颗粒浓度为1. 0wt%。
具体实施例方式下面的实例将对本发明作进一步的阐述。实施例1称取10. Og蜡质玉米支链淀粉加入到盛有100mL、3. 16mol/L H2SO4溶液的圆底烧瓶中，将烧瓶放入40°C的油浴锅中，以100转/min的速度均勻搅拌。反应6天后， 离心收集沉淀产物，并将其反复离心水洗直至成中性后冷冻干燥得微纳淀粉颗粒。微纳淀粉颗粒的形貌和粒径测定将微纳淀粉颗粒分散在甲苯中，用吸管汲取液滴滴于铜网上，甲苯挥发后，用四氧化锇对样品进行染色处理。操作电压为80kV，用日立 H600型透射电子显微镜观测样品的微观形态。图1为酸降解后获得的微纳淀粉颗粒的透射电镜照片。可以看到有许多单个的 40 SOnm的淀粉纳米颗粒均勻分散开来，它们形状不一，大多呈多边形，但在尺寸大小上都相差不大。酸解作用破坏了淀粉颗粒结构中的α (1 — 6)键，支化点被酸解开后，无定形区得以分解，淀粉中结晶区的晶体薄片便顺利地从颗粒中分离了出去。在图中还可以看到一些聚集在一起的纳米颗粒。它们的尺寸大小在IOOnm左右。乳化性能测试将一定量的微纳淀粉颗粒分散在水中，分别配制成浓度为 0. 01wt%，0. 05wt%, 0. 16%, 0. 50%, 1. 0wt%淀粉颗粒分散液，按液体石蜡与水相体积比为 1 1配制乳液，利用均质机对乳液进行均质2分钟(5000转/分钟)。乳液照片由OLYMPUS 数码相机拍摄，乳液显微照片由日本KEYENCE国际贸易公司VHX-1000数码显微镜拍摄。图2是用微纳淀粉颗粒制备的0/W乳液照片(放置两周)，可以看到以微纳淀粉颗粒为乳化剂形成的是0/W型乳液，而且稳定性极高。这是因为淀粉颗粒具有较强的亲水性， 因此易形成0/W型乳液。图3是用微纳淀粉颗粒制备的0/W乳液的显微照片，可以看到乳液粒子为圆形，平均尺寸为20μπι左右。
实施例2称取10. Og马铃薯淀粉加入到盛有100mL、5 mol/L HCl溶液的圆底烧瓶中，将烧瓶放入40°C的油浴锅中，以100转/min的速度均勻搅拌。反应1天后，离心收集沉淀产物，并将其反复离心水洗直至成中性后冷冻干燥得微纳淀粉颗粒。实施例3称取10. Og木薯淀粉加入到盛有100mL、lmol/L HNO3溶液的圆底烧瓶中，将烧瓶放入40°C的油浴锅中，以100转/min的速度均勻搅拌。反应10天后，离心收集沉淀产物，并将其反复离心水洗直至成中性后冷冻干燥得微纳淀粉颗粒。
权利要求
1.微纳淀粉颗粒乳化剂，其特征在于该微纳淀粉颗粒由原淀粉颗粒通过酸降解而得， 且平均尺寸20nm-l μ m，用作乳化剂。
2.权利要求1所述微纳淀粉颗粒乳化剂，其特征在于该微纳淀粉颗粒平均尺寸 50nm-300nmo
3.权利要求1或2所述微纳淀粉颗粒乳化剂的制备方法，其特征在于制备步骤为称取10. Og淀粉加入到盛有100mL、一定摩尔浓度酸溶液的圆底烧瓶中，将烧瓶放入40°C的油浴锅中，以100转/min的速度均勻搅拌；反应1-10天后，将反应产物反复离心水洗直至成中性；用高速均质机将得到的不溶性产物均勻分散于水中，形成稳定均一的微纳淀粉颗粒分散液；或者将不溶性产物真空干燥得到微纳淀粉颗粒；所述淀粉选用蜡质玉米淀粉、马铃薯淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、或大米淀粉；所述酸溶液的摩尔浓度为1M-5M ；所述酸为硫酸、盐酸、或硝酸。
4.权利要求1或2所述微纳淀粉颗粒乳化剂的用途，其特征在于作为乳化剂，以乳液或为乳液形式在食品或化妆品中应用。
5.权利要求1或2所述微纳淀粉颗粒乳化剂的用途，其特征在于用于稳定乳剂的用途。
6.权利要求1或2所述微纳淀粉颗粒乳化剂的用途，其特征在于用于包含微纳淀粉颗粒乳化剂的泡沫。
全文摘要
本发明涉及微纳淀粉颗粒乳化剂的制备方法及其应用，属于乳化剂或泡沫稳定剂技术领域。本发明产物通过酸降解原淀粉获得微纳淀粉颗粒，微纳淀粉颗粒的平均尺寸小于1μm。该微纳淀粉颗粒作为乳化剂可以制备高度稳定的乳液，特别是可以用做食品和化妆品乳化剂。
文档编号A61K8/73GK102423659SQ20111030148
公开日2012年4月25日 申请日期2011年10月9日 优先权日2011年10月9日
发明者孙培冬, 曹光群, 李琛, 杨成 申请人:江南大学