一種超聲波輔助制備醋酸酯多孔淀粉的方法，屬于淀粉改性技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

多孔淀粉是將淀粉經(jīng)過淀粉酶的水解而形成的蜂窩狀孔洞的具有吸附性能的顆粒物質(zhì)。和一般無機(jī)吸附劑相比，多孔淀粉具有高效、無毒、安全、可降解等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以多孔淀粉具有很好的應(yīng)用前景。由于多孔淀粉中的每個(gè)D-葡萄糖苷都具有2-3個(gè)親水羥基，這使得多孔淀粉本身具有一定的親水性，這導(dǎo)致淀粉在吸附非親水性物質(zhì)時(shí)具有一定的缺陷。為了改善多孔淀粉的性能，通?？梢圆捎酶男缘氖侄巍ｕセ磻?yīng)是一種常用的改性方法。酯化反應(yīng)是將淀粉中的部分羥基乙?；?，改變多孔淀粉原有的吸附性能，從而拓展多孔淀粉的應(yīng)用范圍。

但由于多孔淀粉是通過淀粉酶水解淀粉的無定形區(qū)而形成的，酯化反應(yīng)也主要發(fā)生在淀粉的無定形區(qū)，這使得多孔淀粉比一般的淀粉更難酯化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的是提供了一種超聲波輔助制備醋酸酯多孔淀粉的方法。本發(fā)明制備的醋酸酯多孔淀粉取代度比一般醋酸酯多孔淀粉的取代度高。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種超聲波輔助制備醋酸酯多孔淀粉的方法，包括以下步驟：

（1）稱取一定量的淀粉，加入一定比例的磷酸緩沖溶液，然后置于水浴鍋在40~60℃下預(yù)熱30~60min，然后加入一定比例的α-淀粉酶和糖化酶，在40~60℃，攪拌條件下反應(yīng)10~24h，用氫氧化鈉中和，最后過濾，洗滌，干燥，粉碎，得到多孔淀粉；

（2）稱取步驟（1）所制得的多孔淀粉，分散于一定量的去離子水中，然后加入一定比例的醋酸和醋酸酐混合溶液，用NaOH溶液將淀粉乳溶液調(diào)節(jié)pH 至8~9，然后將淀粉乳溶液放置到超聲粉碎機(jī)中，調(diào)節(jié)超聲功率、時(shí)間和溫度，至反應(yīng)結(jié)束，用鹽酸溶液中和至pH6.0~6.5，過濾，洗滌，干燥，粉碎，得到醋酸酯多孔淀粉。

其具體制備步驟為：

（1）稱取10~50g淀粉，加入100mL的pH為4.0-5.0的磷酸緩沖溶液，然后置于水浴鍋在40-60℃下預(yù)熱30~60min，然后加入淀粉質(zhì)量3%~5%的α-淀粉酶和糖化酶，α-淀粉酶和糖化酶體積比為1︰2.5~3，在40-60℃，攪拌條件下反應(yīng)10~24h，用質(zhì)量濃度3%~5%氫氧化鈉溶液中和，最后過濾，洗滌，干燥，粉碎，得到多孔淀粉；

（2）稱取步驟（1）中制得的10~50g多孔淀粉，分散于50~100mL去離子水中，然后再加入多孔淀粉質(zhì)量10%的醋酸和醋酸酐混合溶液，醋酸︰醋酸酐體積比為1~3︰3~5，用質(zhì)量濃度3%~5%NaOH溶液將淀粉乳溶液調(diào)節(jié)pH 至8~9，然后放置于超聲粉碎機(jī)中，調(diào)節(jié)超聲功率為100~300W、時(shí)間為60~150min、溫度為20~50℃，反應(yīng)結(jié)束后，用0.5mol/L的鹽酸溶液中和至pH6.0~6.5，過濾，洗滌，干燥，粉碎，得到醋酸酯多孔淀粉。

糖化酶及α-淀粉酶的酶活分別為100000U/g及4600U/g。

釆用所述超聲波輔助方法制備的醋酸酯多孔淀粉，取代度高達(dá)5.59%。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明針對食品、化工等領(lǐng)域?qū)ψ冃缘矸鄣奶厥庖?，開發(fā)了一種新的變性多孔淀粉制備工藝。多孔淀粉由于本身的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，導(dǎo)致其對非親水性物質(zhì)的吸附性能有一定的缺陷。通過多孔淀粉進(jìn)行超聲輔助酯化處理，可以有效提高取代度，改變多孔淀粉吸附性質(zhì)，拓展多孔淀粉應(yīng)用范圍。本發(fā)明制得的醋酸酯多孔淀粉取代度達(dá)5.59%，這比未經(jīng)過超聲波輔助制得的醋酸酯多孔淀粉的取代度提高了64.4%，相對結(jié)晶度與多孔淀粉相比下降16.10%，并保持多孔淀粉蜂窩狀孔洞完好。

附圖說明

圖1為多孔淀粉和超聲波輔助處理的醋酸酯多孔淀粉電鏡圖；A、多孔淀粉；B、醋酸酯多孔淀粉。

圖2 為多孔淀粉和超聲波輔助處理的醋酸酯多孔淀粉的紅外光譜圖；A、多孔淀粉；B、醋酸酯多孔淀粉。

圖3為多孔淀粉和超聲波輔助處理的醋酸酯多孔淀粉的XRD圖；A、多孔淀粉；B、醋酸酯多孔淀粉。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行具體描述。但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1

(1) 將30g淀粉溶于100mL的pH為4.5的磷酸緩沖溶液，置于水浴鍋在40℃下預(yù)熱40min，然后加入淀粉質(zhì)量3%的α-淀粉酶和糖化酶（α-淀粉酶和糖化酶體積比=2︰5），在攪拌條件下反應(yīng)10h，用3％氫氧化鈉溶液中和，最后過濾，洗滌，干燥，粉碎。制得的多孔淀粉用掃描電鏡進(jìn)行表征。

(2) 稱取步驟(1)制得的多孔淀粉30g，溶于80mL的去離子水，然后加入多孔淀粉質(zhì)量10%的醋酸和醋酸酐混合溶液（醋酸和醋酸酐體積比為1︰3），用3%NaOH溶液將淀粉乳溶液調(diào)節(jié)pH 至8.0，然后將淀粉乳溶液放置到超聲粉碎機(jī)中，調(diào)節(jié)超聲功率為200W、時(shí)間為150min、溫度為30℃，最后用鹽酸溶液中和至pH6.5，過濾，洗滌，干燥，粉碎。對所制得的（1）和（2）中的樣品進(jìn)行傅里葉紅外光譜儀進(jìn)行表征。掃描次數(shù)32次，分辨率4cm^-1，掃描范圍為400-4000cm^-1。所得到的醋酸酯多孔淀粉的取代度為5.59%，和多孔淀粉相比，醋酸酯多孔淀粉在1733cm^-1附近出現(xiàn)新的吸收峰。

實(shí)施例2

（1）將30g淀粉溶于100mL的pH為4.5的磷酸緩沖溶液，置于水浴鍋在40℃下預(yù)熱60min，然后加入淀粉質(zhì)量3%的α-淀粉酶和糖化酶（α-淀粉酶和糖化酶體積比=1︰3），在攪拌條件下反應(yīng)12h，用質(zhì)量濃度3%氫氧化鈉溶液中和，最后過濾，洗滌，干燥，粉碎。制得的多孔淀粉用掃描電鏡進(jìn)行表征。

（2）稱取步驟(1)制得的多孔淀粉30g，溶于100mL去離子水，然后加入多孔淀粉質(zhì)量10%的醋酸和醋酸酐混合溶液（醋酸和醋酸酐體積比=2︰5），用質(zhì)量濃度3%NaOH溶液將淀粉乳溶液調(diào)節(jié)pH 至8.5，然后將淀粉乳溶液放置到超聲粉碎機(jī)中，調(diào)節(jié)超聲功率為300W，時(shí)間為120min，溫度為30℃，最后用鹽酸溶液中和至pH6.5，過濾，洗滌，干燥，粉碎。對所制得的（1）和（2）中的樣品進(jìn)行傅里葉紅外光譜儀進(jìn)行表征。掃描次數(shù)32次，分辨率4cm^-1，掃描范圍為400-4000cm^-1。所得到的醋酸酯多孔淀粉的取代度為4.50%，和多孔淀粉相比，醋酸酯多孔淀粉在1733cm^-1附近出現(xiàn)新的吸收峰。

圖1為多孔淀粉和超聲波輔助制備的醋酸酯多孔淀粉的掃描電鏡圖，從圖1中可以看出，多孔淀粉表面有很多大小不一的孔向顆粒內(nèi)部延伸，形成蜂窩狀的中孔顆粒。醋酸酯化后的多孔淀粉依然呈多孔結(jié)構(gòu)，顆?；颈３衷械男螒B(tài)，在顆粒表面有輕微的磨損。說明超聲和酯化反應(yīng)未破壞多孔淀粉蜂窩狀孔洞。

圖2為多孔淀粉和超聲波輔助制備的醋酸酯多孔淀粉的紅外光譜圖，從圖2可以看出，和多孔淀粉相比，醋酸酯多孔淀粉在1733cm^-1附近出現(xiàn)新的吸收峰，這是因?yàn)轷セ笠媵驶纬傻奶卣鞣?，說明淀粉進(jìn)行了酯化反應(yīng)。

圖3為多孔淀粉和超聲波處理的醋酸酯多孔淀粉的XRD圖，從圖3可以看出醋酸酯多孔淀粉和多孔淀粉相比，晶型未改變，多孔淀粉的相對結(jié)晶度從19.37%變?yōu)?6.25%，下降了16.10%，這是因?yàn)槌暡ㄌ幚?，使淀粉的結(jié)構(gòu)變得松散，淀粉的結(jié)晶區(qū)被破壞，所以醋酸酯多孔淀粉和多孔淀粉相比，相對結(jié)晶度下降。