直链淀粉纳米颗粒的制备及性质研究

【摘要】淀粉在自然界储量丰富、价格低廉、天然无毒，淀粉分子的功能基团可以被改性以满足不同的需求。通过纳米技术制备的淀粉纳米颗粒尺寸小、比表面积大，且具有生物相容性、无毒无公害，在载药给药、污水处理、重金属离子吸附、食品风味剂包埋等方面前景广泛。本文以直链淀粉作为原材料，使用乙醇沉淀法制备淀粉纳米颗粒。首先，考察了制备条件，包括糊化温度、溶剂（二甲基亚砜与水的混合体积比）、醇沉过程中的分散方式、乙醇的使用量以及淀粉乳的浓度，对制得的直链淀粉纳米颗粒尺寸及形貌的影响；其次，考察了不同条件制得的淀粉纳米颗粒分散于水介质中后，淀粉纳米颗粒的平均粒径及尺寸分布范围；在此基础上，选用Tween80和Span80作为表面活性剂，分别单独使用和混合使用不同用量的两种表面活性剂，探究了表面活性剂的性质和用量对淀粉纳米颗粒的形貌和尺寸的影响，以及对淀粉纳米颗粒在水介质中分散行为的影响；最后，考察了制得的淀粉纳米颗粒在储存过程中，储存时间、环境温度、相对湿度，以及表面活性剂的品种对淀粉纳米颗粒结晶性质的影响。本文工作的目是通过控制制备条件、表面活性剂的品种和用量以及储存条件探索对直链淀粉纳米颗粒的尺寸、形貌以及结晶性质的调控方法。通过扫描电镜观察醇洗干燥后得到的淀粉纳米颗粒的尺寸和形貌，结果显示：当溶剂二甲基亚砜/水的混合体积比为90/10时，制得的淀粉纳米颗粒的尺寸较小，形貌比较均匀；而当溶剂二甲基亚砜/水的混合体积比为60/40时，淀粉纳米颗粒的团聚现象非常严重；醇沉过程中的分散方法对淀粉纳米颗粒的尺寸和形貌均有一定的影响，使用超声波震荡制得的淀粉纳米颗粒比磁力搅拌制得的纳米颗粒尺寸小且均匀；淀粉纳米颗粒的尺寸随着在醇沉过程中加入的乙醇用量的增加而减小。用动态光散射检测水介质中淀粉纳米颗粒的平均粒径和尺寸分布，结果与扫描电镜观察醇洗干燥制得的淀粉纳米颗粒的变化规律一致；当溶剂二甲基亚砜/水的混合体积比为90/10时，制得的淀粉纳米颗粒小于以二甲基亚砜作溶剂时制得的淀粉纳米颗粒，当溶剂二甲基亚砜/水的混合体积比为60/40时，粒径测量结果显示尺寸很大且不稳定；用超声震荡法制得的淀粉纳米颗粒分散在水介质中后的平均粒径小于磁力搅拌中制得的淀粉纳米颗粒；制得的淀粉纳米颗粒分散在水介质中的尺寸随着在醇沉过程中乙醇用量的增加而减小；随着淀粉乳的浓度提高而变大。选用亲水型表面活性剂Tween80（HLB=15.0）和亲油型表面活性剂Span80（HLB=4.3），用动态光散射测量添加表面活性剂后制得的淀粉纳米颗粒分散于水介质中的平均粒径值及粒度分布范围，结果表明，随着添加的表面活性剂由0.5%增大至4.0%（相对于淀粉液体积），制得的淀粉纳米颗粒在水介质中的尺寸随之变大；且当两种表面活性剂混合使用并调整HLB值为12.325时，制得的淀粉纳米颗粒在水介质中的尺寸小于单独使用一种表面活性剂；用扫描电子显微镜观察干燥后的直链淀粉纳米颗粒的形貌及尺寸与上述规律相符。用X射线衍射表征不同的储存条件及表面活性剂的添加对淀粉纳米颗粒结晶性质的影响，实验结果表明：直链淀粉纳米颗粒样品存放于75%湿度环境中（20℃及8℃条件下）12h内没有明显的结晶峰生成；在75%湿度环境中，8℃/30℃的循环处理的淀粉纳米颗粒的结晶性质也没有明显的变化，可能储存环境湿度较大导致淀粉纳米颗粒吸水，阻碍了重结晶的形成；环境相对湿度对制得的淀粉纳米颗粒的结晶性质有重要的影响，20%相对湿度存放的淀粉纳米颗粒有明显的结晶峰，而75%相对湿度存放的颗粒则没有；表面活性剂Tween80和Span80对直链淀粉纳米颗粒的结晶类型没有影响，但对结晶度有显著影响。
【作者】董琰；
【导师】周江；
【作者基本信息】吉林大学，农业机械化工程，2014，硕士
【关键词】淀粉纳米颗粒；水介质中淀粉纳米颗粒；乙醇沉淀法；尺寸控制；表面活性剂；结晶性质；

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