超声波辅助酶法制备莲子淀粉纳米颗粒的结构及理化特性研究
UltrasonicsSonochemistry
●成果介绍
背景：
淀粉是以颗粒形式存在的碳水化合物，其颗粒结构紧凑而多样。天然淀粉存在不溶于冷水，乳化能力差，以及机械和储存稳定性差等缺点，限制其在食品工业中的应用。将微米级的淀粉颗粒降解至纳米级别，增加了其功能特性，可拓展淀粉的应用范围并丰富变性淀粉的种类。淀粉纳米颗粒的制备方法大致可分为“自上而下”（如酸水解或物理处理）和“自下而上”（如纳米沉淀）。目前淀粉纳米颗粒的制备方法存在一些不足，如使用可能污染环境的化学试剂、制备得到的淀粉纳米颗粒平均尺寸较大等，进而影响其理化特性和功能特性。本研究旨在实现淀粉纳米颗粒的绿色、高效制备，并进一步拓宽莲子淀粉在营养递送体系的应用范围。
方法：
本研究采用超声波辅助酶解制备莲子淀粉纳米颗粒，通过马尔文激光粒度分析、扫描电子显微镜、X-射线衍射、拉曼光谱、固体核磁共振和凝胶渗透色谱等系统研究莲子淀粉纳米颗粒的多尺度结构，探究不同超声波条件对莲子淀粉纳米颗粒结构和理化特性的影响。
结果：
在普鲁兰酶制备莲子淀粉纳米颗粒基础上，为进一步降低莲子淀粉纳米颗粒（LS-SNPs）粒径，提高其相对结晶度，采用超声波（超声波功率：W、W、W；时间：5min、15min、25min；料液比：1%、3%、5%）辅助酶解法制备莲子淀粉纳米颗粒（U-LS-SNPs）。扫描电子显微镜研究结果表明：经超声波辅助酶解后莲子淀粉纳米颗粒表面有裂痕，凹凸不平；粒径分析和凝胶渗透色谱结果表明：U-LS-SNPs（除处理组5%外）粒径比LS-SNPs小，随超声功率和时间的增加，重均分子量逐渐降低；X-射线衍射和拉曼光谱研究结果表明：超声波先作用于淀粉颗粒的无定形区域，随超声波功率和时间增大，U-LS-SNPs相对结晶度呈先增大后减小趋势，其中处理组（W，15min，3%）相对结晶度最高；核磁共振研究结果表明：超声波作用破坏淀粉氢键和双螺旋结构，U-LS-SNPs双螺旋结构强度相对于LS-SNPs有所减弱。
结论：
在普鲁兰酶制备莲子淀粉纳米颗粒基础上，采用超声波功率W，时间15min，料液比3%的条件下，可制备出粒径最小且相对结晶度最高的莲子淀粉纳米颗粒。
论文资助：本研究获得福建农林大学科技创新专项基金（CXZX）、福建农林大学杰出青年科研人才计划项目（xjq）和福建农林大学国际科技合作与交流项目资助（KXGH）。
作者：林雄，福建农林大学食品科学学院，硕士
参考文献
