淀粉纳米晶的酯化改性及其应用研究

【摘要】中国的稻米生产量居世界前茅,年产量大约有2亿吨。随着生活水平逐渐提高,人们对大米的品质要求也越来越高,早籼稻由于其口感较差,导致大量积留并造成资源浪费。在生物医药界,研究者大多选择高分子纳米材料作为载药体,药物载体通过物理吸附、包埋或化学反应键合等方法避免体内酶降解,延长药物在体内的释放时间,提高药物作用效果。淀粉是一种可再生的天然多糖类高分子材料,来源广泛、价格低廉,特别地,具有良好的生物相容性和生物可降解性。将淀粉改性成一种有潜力的药物载体,既解决了籼米堆积的问题,又为生物医药提供了一种有前景的药物载体。本论文采用硫酸处理制备淀粉纳米晶；用醋酸酐作为酯化剂对淀粉纳米晶进行改性处理,通过红外光谱、X射线衍射、分散性试验等对改性处理前后淀粉纳米晶的性能进行表征；以酯化改性淀粉纳米晶为药物载体,制备阿霉素载药颗粒,通过对载药颗粒的吸附能力和释放性能的测定,考查了酯化改性淀粉纳米晶作为药物载体的可行性。该论文的具体研究内容和结论如下：1、采用3.16mol/L硫酸处理淀粉,改变处理时间,制备出不同粒径的淀粉颗粒。结果表明：随着酸解时间的延长,淀粉颗粒粒径逐渐减小,酸解6d后,得到平均粒径为225nm的淀粉颗粒,可称之为纳米级淀粉晶粒,且酸解6d后淀粉的产率高达27.1%；随着淀粉颗粒粒径减小,其比表面积由1.10m2/g增加大8.78m2/g；随着酸解时间的延长,淀粉颗粒的溶解度由8.3%增长到82.8%,膨胀力由11.6g/g降低到0.85g/g,淀粉颗粒易受酶攻击水解,同时,酸解2d后的大米淀粉颗粒基本上没有糊化特性；2、籼米淀粉在硫酸的作用下,淀粉无定形区首先被迅速酸解,随后淀粉结晶区受到破坏,酸解首先发生在淀粉颗粒表面,淀粉颗粒表面的直链淀粉和支链淀粉同时被酸解。在低于糊化温度下进行温和酸解,淀粉颗粒晶体结构不会改变,大米淀粉纳米颗粒仍属于典型的A型淀粉。无定形区和结晶区被水解,使得结晶度提高,原大米淀粉结晶度为25.78%,酸解6d得到的淀粉纳米颗粒结晶度为58.82%,其比原大米淀粉提高了56%；3、在低于淀粉纳米晶糊化温度下,醋酸酐用量为淀粉干基质量的4%、8%、12%,制备低取代度(0.05,0.09,0.15)的酯化改性淀粉纳米晶。酯化反应将乙酰基引入到淀粉纳米晶上,随着醋酸酐用量的增加,淀粉纳米晶表面的羟基被取代的越多,进而引入的亲水性乙酰基越多,形成空间阻碍作用越强,导致改性淀粉纳米晶的溶解度和膨胀力随着增加,溶解度由78.1%增加到83.4%；膨胀力由0.89g/g升高到1.58g/g。而酶解率由46.44%降低到31.85%,淀粉分子表现出抗酶解性质；X射线衍射表明醋酸酐酯化改性淀粉纳米晶的结晶结构部分保留,并且形成了新的结晶结构；红外光谱图进一步证明淀粉纳米晶与醋酸酐发生了酯化反应,并且随着酯化剂用量的增加,淀粉纳米晶表面的羟基被取代的越多,分子内和分子内羟基的相互作用加强；4、酯化改性处理后,淀粉纳米晶的极性降低,能够均匀地分散在水以及四氯化碳中；乙酰基取代度越高,淀粉纳米晶越容易分散到有机溶剂中,抑制了淀粉纳米晶的自团现象；5、实验中采用药球比为1：20,吸附时间为1h,吸附温度为37℃,制备改性淀粉纳米晶药物载体。取代度为0.15的酯化改性淀粉纳米晶吸附阿霉素载药量高达6.03%,远高于原淀粉载药量3.08%。对载药淀粉颗粒体外释放性能进行研究,表明取代度为0.15酯化改性淀粉纳米晶10h后释放量仅为39%,其药物释放达到平衡时间远远大于空白药物和原纳米淀粉晶载药颗粒,这说明随着取代度的提高,酯化改性淀粉纳米晶能够很好地控制药物释放。结果表明所制备的酯化改性淀粉纳米颗粒是一种有潜力的抗癌药物载体。
【作者】陈月姣；
【导师】邓学良；
【作者基本信息】中南林业科技大学，食品科学，2014，硕士
【关键词】淀粉纳米颗粒；酯化改性；阿霉素；药物载体；

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