专利名称：纳米淀粉粉体的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种采用超声波高能辐射与酸水解相结合制备纳米淀粉粉体的新方法，属于 纳米材料与纳米技术领域。
背景技术：
淀粉是由葡萄糖组成的多糖高分子化合物，具有支链和直链两种结构，广泛存在于植物 的种子、块茎、果实中，是一种无毒、可生物降解、资源丰富的绿色产品。淀粉颗粒随粒径 减小，比表面积增大，因而具有明显的表面效应，使淀粉的吸附性、凝集性、化学活性等理 化性能增强，可用作药剂、色素、香料、农药的吸附载体和包埋剂，广泛用于医药、农药、 日用化工、食品、纺织、造纸、冶金和石油行业。由于制备技术未能有效解决，绝大部分只 能依靠进口或利用其它产品替代，但我国对这类淀粉的需求呈逐年上升趋势，因此对此问题 的研究成为亟待解决的问题。通常微细淀粉的获得主要通过以下几种方法物理法，如机械球磨、气流粉碎、超声波 处理；化学法，如酸、碱水解；生物法，如生物酶水解，以及反相微乳液法等。由于淀粉固 有的分子结构特性，使采用以上这些单一方法进行微细化处理时都存在一定的局限性。如采 用物理法制备微细淀粉时，淀粉颗粒存在一个粉碎极限，当颗粒粒度细小到一定程度后，尽 管作用以剪切力等机械能，但粒径大小不再随能量的增加而继续减小，而且周期长、粒径大、 颗粒不均匀；如采用酸、碱或生物酶水解时，由于水解速率不均匀、过程不易控制，产品水 解为糊精、麦芽糖或最终为葡萄糖，产品收益率低；采用反相微乳液法时，实验中常采用甲 苯、氯仿或三氯氧磷等有毒物质，污染了原淀粉的生物特性，且粒径分布不均匀。而以工业淀粉为原料，采用超声波高能辐射与酸水解相结合来制备纳米淀粉粉体的方法， 尚未见报道。发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种制备纳米淀粉粉体材料的新方法，该 方法工艺简单，对产品无污染，也有利于环保，而且易于控制产品质量。本发明的技术方案如下(1) 将玉米淀粉、含2%。 5%)分散剂的去离子水加入反应容器中，常温、常压下搅拌 成均匀分散的溶液，玉米淀粉的质量百分比为5% 15%;(2) 将高能超声波的探头置于上述溶液的中部，作程序式处理高能超声波工作3 5中的温度，使其低于50'C，温度升高可延长间歇时间。这样完成5次循环工作后(超 声波实际作用约l小时，整个流程约4小时)，关闭超声波，取出溶液；(3) 将上述溶液置于45。C的水浴锅中，在电动搅拌器的搅拌下，缓慢加入浓度为15%的 盐酸使溶液中盐酸的浓度为8%，再恒温搅拌l小时；(4) 将步骤(3)所得的溶液真空抽滤，并用0.01inol丄—'的NaOH溶液将滤饼洗涤至中性， 用二次去离子水冲洗5次后，再用无水乙醇清洗2次，除去酸根离子或钠离子等；(5) 将步骤(4)所得产物在75'C烘3小时后，研磨，即得纳米淀粉，颗粒粒度《260nm。 实施例2:(1) 在盛有去离子水的容器中，加入5%。(质量百分比)的十二烷基硫酸钠稀释均匀后， 再加入的玉米淀粉并搅拌均匀，溶液中淀粉浓度为10%;(2) 将高能超声波的辐射头置于淀粉溶液的中部，程序设定高能超声波工作3秒，间歇 2秒，持续工作25分钟后，间歇15分钟，完成一次循环。在处理过程中要观测溶液 中的温度，使其低于50。C，温度升高可延长间歇时间。这样完成4次循环工作后(超 声波实际作用约l小时，整个流程约4小时)，关闭超声波，取出溶液；(3) 将上述溶液置于45'C的水浴锅中，在电动搅拌器的搅拌下，缓慢加入浓度为12%的 硫酸使溶液中硫酸的浓度为8%，再恒温搅拌80分钟；(4) 将步骤(3)所得的溶液真空抽滤，并用0. 03mol丄—1的NaOH溶液将滤饼洗涤至中性， 用二次去离子水冲洗4次后，再用无水乙醇清洗2次，除去酸根离子或钠离子等；(5) 将步骤(4)所得产物在75。C烘3小时后，研磨，即得纳米淀粉，颗粒粒度《260nm。 实施例3:(1) 在盛有去离子水的容器中，加入5%。(质量百分比)的十二烷基硫酸钠稀释均匀后， 再加入的玉米淀粉并搅拌均匀，溶液中淀粉浓度为15%;(2) 将高能超声波的辐射头置于淀粉溶液的中部，程序设定高能超声波工作4秒，间歇 2秒，持续工作18分钟后，间歇15分钟，完成一次循环。在处理过程中要观测溶液 中的温度，使其低于5(TC，温度升高可延长间歇时间。这样完成8次循环工作后(超 声波实际作用约1.5小时，整个流程约5小时)，关闭超声波，取出溶液；(3) 将上述溶液置于48。C的水浴锅中，在电动搅拌器的搅拌下，缓慢加入浓度为15。％的 硝酸使溶液中硝酸的浓度为10% ，再恒温搅拌2小时；(4) 将步骤(3)所得的溶液真空抽滤，并用0.02mol丄—i的NaOH溶液将滤饼洗涤至中性， 用二次去离子水冲洗6次后，再用无水乙醇清洗2次，除去酸根离子或钠离子等；(5) 将步骤(4)所得产物在75'C烘4小时后，研磨，即得纳米淀粉，颗粒粒度《260nm。 实施例4:(1) 在盛有工业自来水的容器中，加入4%。(质量百分比)的十二烷基苯磺酸钠稀释均匀 后，再加入的玉米淀粉并搅拌均匀，溶液中淀粉浓度为12%;(2) 将高能超声波的辐射头置于淀粉溶液的中部，程序设定高能超声波工作3秒，间歇 l秒，持续工作18分钟后，间歇20分钟，完成一次循环。在处理过程中要观测溶液 中的温度，使其低于50'C，温度升高可延长间歇时间。这样完成5次循环工作后， 关闭超声波，取出溶液；(3) 将上述溶液置于46。C的水浴锅中，在电动搅拌器的搅拌下，缓慢加入浓度为13%的 盐酸使溶液中盐酸的浓度为9%，再恒温搅拌2.5小时；(4) 将步骤(3)所得的溶液真空抽滤，并用0. Olmol'L—1的NaOH溶液将滤饼洗涤至中性， 用二次去离子水冲洗5次后，再用无水乙醇清洗2次，除去酸根离子或钠离子等；(5) 将步骤(4)所得产物在75。C烘3小时后，研磨，即得纳米淀粉，颗粒粒度《260nm。分析测试表明，如
图1所示，所得产物的形貌为球形，颗粒大小均匀，分散性好，平均 粒径大小约为260nm。比较图2、图3中图谱的主要吸收峰位可以看出，通过该方法制备得 到纳米淀粉，并没有引起原淀粉特征官能团的改变，说明纳米淀粉仍保持原有特性，没有受到污染。
权利要求
1.纳米淀粉粉体的制备方法，其特征是采用超声波破碎与酸水解相结合制备，其步骤为(1)将淀粉加入含2‰～5‰分散剂的去离子水中，按5％～10％的浓度配成分散液；(2)将高能超声波探头放入上述分散液的中部，作程序式处理高能超声波工作3～5秒，间歇1～3秒，持续工作10～30分钟后，间歇10～30分钟，完成一次循环；处理过程中实时观测溶液温度，保证溶液温度低于50℃，若温度接近50℃，延长超声波工作的间歇时间，高能超声波累计工作时间为0.5～3小时，即循环2～10次；(3)将步骤(2)所得产物移入水浴锅中，在搅拌器搅拌下，向溶液中缓慢加入浓度为10％～20％的酸溶液，使淀粉溶液中酸的浓度为5％～10％，恒温搅拌水解0.5～3小时；(4)将步骤(3)得到的产物真空抽滤，并用0.01～0.1mol·L-1的NaOH溶液洗涤产物至中性，用二次去离子水清洗3～8次，再用无水乙醇清洗2～5次；(5)将步骤(4)所得产物再真空抽滤，在60℃～80℃烘2～4小时，碾磨，即得纳米淀粉产物；
全文摘要
本发明提供一种纳米淀粉粉体材料的制备方法，第一步，将工业级玉米淀粉加入含一定量分散剂的去离子水中，配成浓度为5％～15％(淀粉质量百分比)的均匀分散溶液；第二步，采用高能超声波在保证体系温度低于50℃下，对溶液作间歇式处理3～5小时；第三步，将上述溶液置于45～50℃水浴锅中，用搅拌器边搅拌，边缓慢加入酸至溶液中酸的浓度为5％～10％，恒温反应1小时；第四步，将反应后溶液真空抽滤，并用NaOH稀溶液洗涤产物至中性，用去离子水和无水乙醇分别清洗数次；最后，样品在60℃～80℃烘2～4小时后，研磨，即得纳米淀粉产物。该方法所有原材料均为市售，原料广泛，反应过程可控，重现性好，成本低廉。本发明制备的纳米淀粉颗粒呈球形，粒径大小分布均匀，并且没有改变原淀粉的主要官能团，淀粉未被污染，可作为生物医药的载体或食品添加剂，因此具有广阔的应用前景。
文档编号C08J3/12GK101215385SQ20081006925
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月16日 优先权日2008年1月16日
发明者庆 李, 华 林 申请人:西南大学