木薯淀粉的可控去结晶化研究

为了探究淀粉可控去结晶化的制备技术,本研究以木薯淀粉为原料,系统研究了高温醇碱法处理过程中碱浓度、处理温度、时间以及料液比等条件对木薯淀粉结晶度及晶体结构的影响。结果表明,处理时间及料液比对淀粉去结晶化过程中结晶度的影响是非线性的(料液比与结晶度r=0.14,而处理时间与结晶度r=-0.02),且难于控制其晶型的变化;碱浓度及处理温度对淀粉去结晶化过程中结晶度的影响是线性负相关(碱浓度与结晶度r=-0.97,而处理温度与结晶度r=-0.84),并可有效控制木薯淀粉晶型的变化。随着碱浓度由0.25 mol/L逐渐增大至1.25 mol/L,可有效控制淀粉的晶型由A型转变为无定形状态,使其相对结晶度从23.63%逐渐降至0。因此,高温醇碱法可制备可控去结晶化木薯淀粉。     

不同碱对木薯淀粉结构的影响

为研究不同碱对木薯淀粉结构的影响,利用第IA主族碱金属氢氧化物配制的碱/醇溶液对木薯淀粉进行处理。通过偏振光显微镜、激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜、X-射线衍射分析、傅里叶变换红外光谱仪对处理木薯淀粉进行表征,并对其直链淀粉和总还原糖含量进行检测。结果表明,不同碱/醇溶液处理均不影响木薯淀粉颗粒形貌的完整性。红外结果显示没有产生新的官能团,但处理木薯淀粉在3412 cm-1处的峰向高波数方向移动,且其强度均小于原木薯淀粉。此外,随着碱金属元素所在周期的增大,碱/醇溶液处理对木薯淀粉内部结构的破坏明显增强,木薯淀粉的晶型发生变化,其相对结晶度由原来的22.03%降至15.07%,淀粉颗粒中直链淀粉含量由22.30%逐渐降低至16.51%。所有处理样品中的总还原糖含量均高于原木薯淀粉。综上可知,不同碱/醇溶液处理对木薯淀粉结构的影响表现出明显的差异。     

不同盐对木薯淀粉结构的影响

为研究不同盐对木薯淀粉结构的影响,利用LiCl、LiNO3、CaCl2和Ca(NO3)2的醇溶液处理木薯淀粉,并通过扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)、激光共聚焦显微镜(confocal laser scanning microscopy,CLSM)、X-射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)以及同步热分析仪对处理淀粉进行表征,并对直链淀粉含量(amylose content,AM)进行检测。结果表明:虽然盐/醇处理后的木薯淀粉仍维持其颗粒的完整性,但其内部结构受到严重破坏。处理淀粉的晶型未受到破坏,但其相对结晶度按LiNO3、LiCl、Ca(NO3)2到CaCl2的顺序依次降低。盐/醇处理使淀粉在3424和1645cm^-1处的FTIR峰向低波数方向移动。此外,与原淀粉相比,除LiNO3处理的淀粉的直链淀粉含量增高外,其余的样品均降低。而处理淀粉的最大分解温度均低于原木薯淀粉,其降低顺序与其相对结晶度降低顺序相符。综上可知,在乙醇溶液中,不同盐对木薯淀粉结构的影响存在明显的差异性,而通过两两对比可知,Ca^2+对木薯淀粉的作用强于锂离子,而Cl^-则强于NO3^-。     

酶催化木薯淀粉表面松香酸酯化改性及表征

以木薯淀粉为原料,松香酸为酯化剂,氯仿为溶剂,以液态脂肪酶为催化剂,在两相体系中直接在原木薯淀粉表面进行酯化修饰合成松香淀粉酯(RAS),并利用傅里叶红外光谱(FT-IR)、电子扫描显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、热重差分析(TGA)、接触角、乳化能力及乳化稳定性等对RAS的结构及理化性能进行分析。结果表明:与原淀粉相比,FT-IR谱图中RAS在1728 cm-1附近出现羰基特征峰,SEM图中RAS表面的酯化斑点表明木薯淀粉表面成功接上了松香酸基团;XRD和TGA结果显示木薯淀粉经松香酸修饰后结晶度下降;对比原木薯淀粉,RAS(DS=0.0502)的接触角提高了63.40%,乳化能力、乳化稳定性分别由原木薯淀粉的1.53%、1.50%,提高至31.91%、23.08%。且随着DS的升高,RAS疏水性能及乳化性能也随之提高。     

微孔淀粉对2,4-二硝基苯酚的负载与缓释

为降低2,4-二硝基苯酚(DNP)的毒副作用,延长药效时间,本文以α-淀粉酶催化水解玉米淀粉制备的微孔淀粉作为载体,负载DNP制成缓释制剂,并考察了其体外释放性能。结果表明:微孔淀粉对DNP的吸附平衡时间为1 h,增加DNP的初始浓度及降低负载过程温度有利于增加吸附量。在DNP初始浓度为500 mg/L、吸附温度为25℃、吸附时间为1 h时,微孔淀粉对DNP吸附量可达3.4369 mg/g。动力学及热力学模型拟合结果表明,微孔淀粉对DNP的吸附是范德华力和氢键共同作用的表面物理吸附,为可自发进行的放热过程。在模拟胃液和模拟肠液释放介质的体外释放实验中,0.50 g的DNP-微孔淀粉缓释制剂(载药量为3.3085 mg/g)的释放时间可达12 h,释药量分别为91.18%和89.29%;而原料药在模拟胃液和模拟肠液中完全释放时间分别为4、3 h,DNP累积释放量分别为91.01%、92.23%。DNP-微孔淀粉缓释剂的释放动力学分析表明,DNP-微孔淀粉在模拟胃液中为扩散和溶蚀协同作用释药,符合Peppas动力学方程;在肠液中遵循Fickian的扩散符合一级动力学模型。因此,微孔淀粉对DNP具有良好的吸附和缓释性能,本研究可为DNP缓释制剂开发与应用提供基础。     

60 Hz低频电磁场对α-淀粉酶催化效率的影响及作用机理

为了研究低频电磁场对酶促反应的影响及其作用机理,本文以α-淀粉酶催化水解玉米淀粉为酶促反应模型,使用60 Hz低频电磁场(LF-EMF)进行持续辐射处理,通过分析低频电磁场辐射对酶促淀粉水解反应效率的影响,以及低频电磁场辐射对底物结构、酶结构、及溶液体系传质等方面的影响,初步探讨了低频电磁场对酶促反应影响的作用机理。结果表明:低频电磁场可促进α-淀粉酶催化的淀粉水解反应,反应10 h时,产水解糖达14.39 mg/mL,比对照实验(12.41 mg/mL)提高了15.90%(p0.05);低频电磁场对玉米淀粉的形貌及结晶度无显著影响(p0.05);未发现低频电磁场引起α-淀粉酶一级结构的明显变化,也未发现低频电磁场辐射导致酶的二级结构/三级结构不可逆的改变(p0.05);低频电磁场可降低α-淀粉酶催化反应体系的最适离子强度(0.0947 mol/L),并降低高离子强度对酶促反应的抑制作用;氯化钠的扩散实验表明低频电磁场可促进溶液体系的传质,其中,离子扩散的增强因子为1.23,表观膜厚度由1.26 cm减少到1.08 cm,降低了14.29%(p0.05)。LF-EMF辐射提高了α-淀粉酶催化玉米淀粉水解的反应效率,原因之一是强化了反应传质,但不排除其影响α-淀粉酶的构象进而提高酶活性的可能性。