【摘 要】
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多孔淀粉是一种具有孔状结构、优良吸附和缓释性能的改性淀粉。然而,传统多孔淀粉一般由原淀粉经酶解制得,酶解效率低下,且不溶于水,制约了多孔淀粉的应用。V型颗粒态淀粉(VGS)冷水可溶,且具有颗粒形态和V型单螺旋空腔结构,是制备多孔淀粉潜在的良好原料,但目前还缺乏相关研究。因此,本课题首先研究了α-淀粉酶和糖化酶在乙醇溶液中的酶活性,接着通过醇水热处理法制备了VGS,进一步在乙醇水溶液中酶解VGS制备
【基金项目】
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国家重点研发计划项目(2018YFC1602106/03);
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多孔淀粉是一种具有孔状结构、优良吸附和缓释性能的改性淀粉。然而,传统多孔淀粉一般由原淀粉经酶解制得,酶解效率低下,且不溶于水,制约了多孔淀粉的应用。V型颗粒态淀粉(VGS)冷水可溶,且具有颗粒形态和V型单螺旋空腔结构,是制备多孔淀粉潜在的良好原料,但目前还缺乏相关研究。因此,本课题首先研究了α-淀粉酶和糖化酶在乙醇溶液中的酶活性,接着通过醇水热处理法制备了VGS,进一步在乙醇水溶液中酶解VGS制备了新型的V型多孔淀粉(VPS),优化了反应条件,并将优化得到的VPS用于包载姜黄素。论文的主要研究内容如下:首先,研究了α-淀粉酶和糖化酶在不同浓度的乙醇水溶液中的最适反应温度及温度稳定性。结果表明,当醇浓度小于70%,两种酶可以保持80%以上的酶催化能力,当乙醇浓度达到90%,两种酶的酶活仅能保留30%左右。当乙醇浓度大于60%时,两种酶的最适反应温度由原来的25℃升至45℃。两种酶在其最适反应温度下保温6 h,仍具有较高的稳定性。其次,分别在50%、60%、70%乙醇中制备了VGS,以VGS的吸附能力为指标优化了反应条件。结果表明,淀粉的吸油率和V型结晶的相对结晶度呈正相关;随着乙醇浓度的升高,较高浓度的乙醇会抑制淀粉-乙醇复合物的形成。3种醇浓度下制备VGS的最优条件为:在50%乙醇中反应温度100℃制得VGS吸油率最高(176.23%);在60%乙醇中反应温度130℃制得VGS吸油率最高(150.62%);在70%乙醇中反应温度140℃制得VGS吸油率最高(149.79%)。接着,分别对50%、60%、70%醇浓度下优化得到的VGS进行酶解,以吸油率为指标对酶解条件进行正交试验优化。优化结果为VGS-E50%在300 r/min,25℃,4 h下酶解制备的VPS(VPS-E50%)具有最高的吸油率(550.28%)。然后,以传统方法制备的A型多孔淀粉(APS)为对照,比较3种醇浓度下优化得到的VPS的理化性质。X-射线衍射分析结果表明VGS酶解后V型结晶得以保留,相对结晶度有所上升;扫描电子显微镜结果显示,制备的VPS表面呈现海绵状不规则的密集孔洞结构,新型多孔淀粉VPS的吸附能力和比表面积远大于传统多孔淀粉APS,其中VPS-E50%具有最高的吸油率(550.28%)、比表面积(39.94 m~2/g)和最小的堆积密度(0.19 g/cm~3)。最后,采用VPS-E50%对姜黄素进行装载。结果表明,通过优化,VPS对姜黄素的装载量和装载率最高可达49.06 mg/g和94.32%。通过光学性质分析、SEM、DSC、傅里叶变换红外光谱证明VPS对姜黄素的结合方式主要为吸附;将包合物置于模拟胃液和肠液中,包合物中的姜黄素能够缓慢释放;对DPPH自由基的清除能力实验表明,姜黄素被VPS吸附后仍能保留99%的抗氧化能力。
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