纳米级改性淀粉及食品应用研究进展

纳米级改性淀粉是特征尺度至少在一个维度上为纳米量级的改性淀粉,根据形态可分为淀粉纳米颗粒和淀粉纳米纤维两类。近年来,纳米级改性淀粉因其独特的纳米材料特性,以及原料来源广、可生物降解、生物相容性好等优点,在包装新材料、活性成分包埋、食品质地改良等方面具有重要的潜在应用价值,逐渐成为食品纳米科技研究的热点。文中在介绍淀粉纳米材料形态的基础上,进一步对纳米级改性淀粉的"自上而下"及"自下而上"2种制备方法及其性能改良方法进行阐述,并总结了纳米级改性淀粉的基本理化性质及在食品领域的研究应用。     

薏米淀粉纳米颗粒的制备及理化特性

以薏米淀粉为原料，采用3种不同纳米淀粉法体系（碱溶体系、水-乙醇体系、二甲基亚砜（dimethyl sulfoxide,DMSO）-乙醇体系）制备薏米淀粉纳米颗粒。通过颗粒特性、分子特性、结晶特性和热特性等对比研究3种不同薏米淀粉纳米颗粒的结构和理化特性。结果表明：碱溶体系制备的纳米颗粒具有最高的纳米颗粒占比（85.65%），碱溶体系和水-乙醇体系制备的纳米颗粒呈现A型结晶结构，而DMSO-乙醇体系制备的纳米颗粒的晶型结构由A型转变成无定形结构。通过对比分析可知，在45℃条件下碱溶体系制备的薏米淀粉纳米颗粒拥有最小的粒径（348 nm）、最高的多分散系数，较高的有序度、相对结晶度和热稳定性，是制备薏米淀粉纳米颗粒的最佳纳米沉淀法体系。该研究为制备淀粉纳米颗粒及其结构特性研究以及拓展薏米淀粉的应用提供一定理论依据。     

纳米淀粉的制备及应用进展

纳米淀粉具有来源广泛、可再生、无毒、可生物降解、生物相容性好及纳米粒子效应等众多优点,在纳米复合材料、生物医药、轻工、化工等领域有着重要的潜在应用价值,是纳米科技领域研究的热点之一。本文对纳米淀粉的制备方法和应用进行了综述,介绍了酸水解法、机械研磨法、高压均质法、沉淀法、反相微乳液法、反应挤出法及新近出现的超声波法、生物酶处理法、碱冷冻法和细乳液法,简要介绍了目前报道的纳米淀粉改性方法,阐述了其作为纳米复合材料填充剂、医药载体、造纸涂料胶粘剂和颗粒乳化剂等在相关行业的应用,最后对纳米淀粉未来的研究发展进行了展望。     

纳米淀粉基皮克林乳液的研究进展

皮克林乳液作为一种新型分散体系,是由微米级或纳米级的固体颗粒定向吸附于油水界面而形成的稳定系统。Pickering固体颗粒通常由淀粉、壳聚糖、蛋白质等有机化合物,以及二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙等无机物加工得到。近年来,皮克林乳液的高效开发及其在食品领域的扩大应用,其稳定剂研究热点逐渐由无机态转向绿色安全且生物相容性良好的有机态固体颗粒。纳米淀粉颗粒(SNP)是以天然或改性淀粉为原料,由酸解、沉淀、研磨、超声等物理化学方法制得的纳米级尺度的有机颗粒,具有独特的纳米效应,以及来源广泛、可生物降解等优势。与传统乳化剂相比,SNP可在油水界面形成强有力的物理屏障,不易发生液滴聚结,在功能性营养物质的包埋和递送中具有更好的稳定性。基于此,本文综述纳米淀粉的制备方法和皮克林乳液的稳定机制,阐述纳米淀粉基皮克林乳液在食品领域的应用。     

短直链淀粉纳米颗粒的制备及其表征

本文以蜡质玉米淀粉为原料,酶解脱支不同时间制备短直链淀粉,在4℃下自组装形成淀粉纳米颗粒。采用透射电子显微镜(TEM)、动态光散射(DLS)、红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、差示扫描量热仪(DSC)和高效凝胶排阻色谱(HPSEC)等对其结构和形貌进行表征。透射电子显微镜(TEM)和动态光散射(DLS)结果显示,淀粉纳米颗粒呈球形或椭球形,粒径在30~150nm之间,并随酶解时间的增加而增大;X射线衍射仪(XRD)结果表明,所有的淀粉纳米颗粒都表现出典型的B型晶体结构,相对结晶度在40%以上。与其他酶解时间制备的短直链相比,酶解6 h制备的短直链分子量分布范围最窄,形成的纳米颗粒峰值糊化温度最高(89.03℃),焓值最大(13.92 J/g),本文研究了不同酶解时间对淀粉纳米颗粒性质的影响,为酶解回生法制备淀粉纳米颗粒的研究和应用提供一定的理论基础。     

莲子淀粉纳米晶的制备及其结构特性研究

本文以莲子淀粉为原料,采用酸解法制备莲子淀粉纳米晶,通过扫描电子显微镜、激光粒度仪、凝胶渗透色谱、X-射线衍射、傅里叶红外光谱等对莲子淀粉纳米晶的结构进行表征。研究结果表明,莲子淀粉纳米晶的颗粒形态为方形片状和球型,结晶结构仍为C型,淀粉颗粒的晶型结构没有发生改变。当酸水解条件为：硫酸浓度4 mol/L,40℃条件下水解5天,莲子淀粉纳米晶的粒径最小、结晶度最高、分子质量最小。莲子淀粉纳米晶与其它种类淀粉纳米晶相关研究的文献进行对比发现：莲子淀粉纳米晶的颗粒形态同时包含了A型和B型结晶结构的淀粉纳米晶的颗粒形态,其颗粒大小略大于其他种类淀粉纳米晶。该研究为淀粉纳米晶的理化及功能特性研究提供一定理论依据。     

超声波辅助酸解制备淀粉纳米颗粒及其特性表征

本研究以马铃薯淀粉为原料,用超声波辅助酸水解的方法制备淀粉纳米颗粒,并以颗粒的粒径、产率为指标,研究了硫酸浓度、酸解时间和超声功率对制备淀粉纳米颗粒的影响,试验结果表明:酸易水解淀粉颗粒非结晶区,使颗粒的结晶度明显提高,颗粒的粒径可降至1 800~2 200 nm,超声波辅助处理后,粒径能进一步降低至120~150 nm范围内。试验得出最适制备工艺参数为:在40℃条件下,用3 mol/L硫酸水解15%的淀粉乳,搅拌速度为100 r/min,超声功率为400 W,酸解20 h后,得到的淀粉纳米颗粒平均粒径在50~80 nm范围内,产率为14.1%,结晶度由21.57%增长到46.35%,吸水率由34.8%增长到96.9%。     

辛烯基琥珀酸淀粉酯纳米颗粒稳定Pickering乳液及其乳化性分析

采用醇沉法制备辛烯基琥珀酸玉米淀粉酯纳米颗粒,分别以去离子水和玉米油为水相和油相,制备Pickering乳液。通过考察乳液乳化指数、乳液粒径和乳液液滴微观结构分析辛烯基琥珀酸淀粉酯取代度、淀粉酯纳米颗粒浓度和油水体积比等因素对乳液乳化性的影响。结果表明,淀粉酯纳米颗粒能够很好地稳定Pickering乳液,乳液乳化指数随着淀粉酯取代度、淀粉酯纳米颗粒浓度、油水体积比的增加而增大;乳液粒径随淀粉酯纳米颗粒取代度、淀粉酯纳米颗粒浓度的增大呈下降趋势,当油水体积比增大时,乳液粒径呈上升趋势。     

微波-超声波辅助制备木薯淀粉纳米颗粒及其特性表征

以广西特色资源木薯淀粉为原料,微波超声波辅助制备了木薯淀粉纳米颗粒。采用动态光散射技术考察了淀粉乳浓度、微波超声波处理功率、微波超声波处理时间、料醇比(淀粉溶液与乙醇体积比)、淀粉溶液的滴加速率、滴加淀粉溶液的过程中微波超声波功率对纳米颗粒尺寸及多分散系数(PDI)的影响,获得了制备木薯淀粉纳米颗粒的最优条件:淀粉乳浓度20 mg/mL,微波超声波处理功率为24:500 W:W,微波超声波处理时间是50 min,料醇比1:8,淀粉溶液的滴加速率是20 mL/min,滴加淀粉溶液过程中微波超声波功率为24:300 W:W。通过傅里叶红外光谱、场发射扫描电子显微镜、X-射线衍射仪对木薯原淀粉和最优条件下合成的木薯淀粉纳米颗粒进行了表征。研究了淀粉纳米颗粒的溶解度、溶胀度、吸水率、吸油率等理化性质。结果表明,木薯淀粉纳米颗粒球形形貌较好,尺寸分布较均一。晶型由A型变为V型,相对结晶度明显降低。与木薯原淀粉相比,淀粉纳米颗粒的溶解度由0.9%提高到78.3%、溶胀度由4.166%提高到10.86%、吸油率提高了170%、12 h内的吸水率提高了3.1%,分散性实验表明木薯淀粉纳米颗粒在水溶液中的分散性较好。该淀粉纳米颗粒可用于食品色素、香料、调味料、维生素、油脂等产品中,应用价值较高。     

纳米淀粉的研究及其在食品工业中的应用

纳米淀粉具有来源丰富、安全无毒、可再生、可生物降解、生物相容性好等优良性质,同时具有纳米粒子的小尺寸效应、量子尺寸效应、表面与界面效应和宏观量子隧道效应等纳米特性,在食品工业中应用广泛。文章主要介绍了纳米淀粉的制备方法、性质及改性方法,阐述了纳米淀粉在食品领域的应用,并对其发展方向进行展望。     

Cereal starch nanoparticles—A prospective food additive: A review

Starch is one of the most abundant biopolymers in nature and is typically isolated from plants in the form of micro-scale granules. Raw starch has limited applications due to its innate disadvantages such as poor solubility in cold water, tendency to retrograde and high viscosity once it is gelatinized. Therefore, some degree of modification is required to enhance its functionality. Starch nanoparticle is one of the products of such modification. Chemical, enzymatic, and physical treatments are used for the preparation of starch nanoparticles and to study their granular and molecular structures. Characterization of starch nanoparticles on the size distribution, crystalline structure, and physical properties in relation to the starch sources and preparation methods can be done using various characterization tools e.g. Scanning Electron Microscopy, Transmission Electron Microscopy, Atomic Florescence Microscopy, etc. Starch nanoparticles can be used as a food additive as it has adverse range of uses in food such as emulsion stabilizer, fat replacer, Thickener, or rheology modifier etc.     

冷水可溶淀粉的物理法制备及应用研究进展

淀粉作为一种资源丰富的可降解生物原料,在食品、药品、纺织等行业都有着广泛的应用,而未经改性的原淀粉冷水溶解度和冷糊黏度较低,常需加热成糊才能使用,降低了使用的便捷性。冷水可溶淀粉是一种冷水溶解度和冷糊黏度均有大幅度提高的改性淀粉,根据改性后淀粉是否可以保留颗粒形态,可将冷水可溶淀粉分为预糊化淀粉和颗粒状冷水可溶淀粉两大类,二者的制备方法都以物理法为主,但因其制备原理不同,得到改性淀粉的性质和应用范围各异。从两类冷水可溶淀粉的不同物理制备方法出发,综合对比预糊化淀粉和颗粒状冷水可溶淀粉的制备原理和研究现状,并对相关产品的颗粒形态、冷水溶解性、成糊性质、热力学性质以及应用展开系统的总结和介绍,旨在为新型冷水可溶淀粉的开发与应用提供依据。     

高速剪切—反相细乳液法制备负载氯沙坦淀粉纳米粒

目的:探究高速剪切—反相细乳液交联法制备负载氯沙坦淀粉纳米粒的可行性。方法:以氯沙坦为模型药物、三偏磷酸钠为交联剂,考察淀粉溶液浓度、三偏磷酸钠添加量、交联时间和剪切速率对淀粉纳米粒粒径和产率的影响规律,并采用光学显微摄像仪、红外光谱仪、X射线衍射仪对负载氯沙坦淀粉纳米粒进行表征。结果:纳米粒制备的最佳工艺为淀粉溶液浓度15%,三偏磷酸钠添加量25%,交联时间3 h,剪切速率5 000 r/min,该条件下制得的纳米粒粒度最小为755.2 nm,产率可达69.5%;光学显微摄像显示纳米粒形态圆整,颗粒饱满且均为球形;FTIR显示氯沙坦成功负载于淀粉纳米粒中;XRD显示纳米粒以无定形结构存在。结论:高速剪切耦合反相细乳液交联法可以制备出小粒径的载药淀粉纳米粒。     

醇溶蛋白复合胶体颗粒在稳定Pickering乳液制备中应用的研究进展

以醇溶蛋白作为基底复合的胶体颗粒是比较理想的稳定Pickering乳液材料。醇溶蛋白基二元/三元复合胶体颗粒是由醇溶蛋白与多糖、多酚或水溶性蛋白质结合形成的,具有稳定的物理化学性质和优越的功能。由于醇溶蛋白复合胶体纳米颗粒具有天然、无毒、食品工业可接受性和良好的乳液稳定性能等显著优势,因此是Pickering乳液领域的研究热点之一。本文综述了近年来醇溶蛋白基复合胶体颗粒稳定Pickering乳液的研究进展。着重介绍醇溶蛋白的特性与应用以及改性方式对醇溶蛋白特性的影响,为提高醇溶蛋白的加工适应性和醇溶蛋白的应用提供理论和应用参考。最后总结了醇溶蛋白基复合胶体颗粒稳定Pickering乳液的目前瓶颈和未来发展方向。     

A facile approach for controlled synthesis of hydrophilic starch‐based nanoparticles from native sago starch

A facile approach for the preparation of hydrophilic starch‐based spherical nanoparticles from native sago (Metroxylon sagu) starch using the drop‐wise solvent exchange method was reported. Starch‐maleate monoester (SM) was initially synthesized from native sago starch and maleic anhydride in an aqueous medium, and SM nanoparticles was subsequently precipitated in absolute ethanol under controlled conditions. The present study was focused mainly on modulating of the solvent and non‐solvent systems to prepare SM nanoparticles of different morphologies. The pH of the solvent system and the nature of surfactants being added into the solvent system could influence the morphology of regenerated SM nanoparticles. SM nanoparticles of discrete and spherical shape were regenerated from a basic SM sample solution, or an acidic sample solution in the presence of an appropriate surfactant. SM nanoparticles with mean diameter of about 250 nm was obtained by precipitation in absolute ethanol in the presence of Brij 35 as the surfactant.     

生物酶法制备蜡质玉米淀粉纳米晶及其表征

淀粉纳米晶是从天然淀粉中制得的一种纳米尺寸的聚多糖晶体。本试验通过糖化酶部分酶解蜡质玉米淀粉,并对其进行超声波处理,离心后经真空冷冻干燥得到淀粉纳米晶。采用扫描电子显微镜、激光粒度分布仪、X-射线衍射、傅里叶红外光谱等手段对淀粉纳米晶进行表征。结果表明:淀粉纳米晶颗粒表面粗糙,颗粒之间由于静电引力相互聚集;酶解得到的淀粉纳米晶的粒径集中在100 nm左右,结晶度为75.86%,产率达到27.53%。酶法制备过程对环境无污染,是一种新型的纳米晶绿色制备技术。     

Starch-based nanoparticles: Stimuli responsiveness,toxicity, and interactions with food components

In recent years, starch-based nanoparticles have attracted great interest due to their small size, good biocompatibility, and environmental friendliness, as well as their potential applications in foods, drug delivery carriers, and biodegradable edible films. Compared with nonstarch polysaccharides, starch can be enzymatically hydrolyzed into glucose in vivo, so it can be used as an enzyme-responsive carrier. The recent research progress of starch-based nanoparticles, including starch nanoparticles, starch nanospheres, starch micelles, starch vesicles, starch nanogels, and starch nanofibers, are reviewed in this paper. The main focus is on their responsiveness, digestibility, toxicity, interactions with other components, and applications. Starch-based nanoparticles are nontoxic and responsive to pH, temperature, light, and other stimuli. It can interact with proteins, antioxidants, and lipids through electrostatic interactions and hydrogen bonding interactions. Starch-based nanoparticles have a wide range of applications, including enhancing the mechanical properties of films and gels, stabilizing emulsions, as a fluorescent indicator, a catalyst, and a nanocarrier to control the release of active ingredients and drugs.     

高取代度酸解乙酰化淀粉及其纳米颗粒的制备

为了提高乙酰化淀粉在生物医学和靶向给药系统方面的应用,本文以普通玉米淀粉为原料,依次进行醇介质中的酸解和乙酰化处理,制备得到了高取代度的酸解乙酰化淀粉纳米颗粒,并且通过傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、接触角测量、糊化曲线、扫描电子显微镜等表征手段探究了酸解条件对淀粉颗粒理化性质的影响。随后,用反溶剂法制成纳米颗粒,并确定了其粒径范围。结果表明:当酸解所用的乙醇体积浓度为70%,盐酸浓度为12.0 mol/L,温度为65 ℃时,酸解乙酰化淀粉的取代度由0.84提高至1.33,疏水性显著提高（P<0.05）,样品颗粒粒径减小;通过反溶剂法制备淀粉颗粒,能够得到粒径在200 nm左右的淀粉纳米颗粒。