CN107641207A - 一种淀粉纳米颗粒及装载精油的复合纳米颗粒的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有纳米材料技术领域，提供了一种淀粉纳米颗粒及装载精油的复合纳米颗粒的制备方法。通过将短直链淀粉糊化后，通过超声的方法自下而上制备淀粉纳米颗粒。或将短直链淀粉溶液与精油混合，超声制备包埋精油的复合纳米颗粒。利用超声时微小气泡炸裂时产生的能量及分子间的亲和力，将小分子的淀粉链聚合形成淀粉纳米颗粒或复合纳米颗粒。本发明的方法大大缩短制备时间，几分钟内就能完成，复合纳米颗粒的得率在80％以上，精油的包埋效率在70％以上，显著提高生产效率。

Description

一种淀粉纳米颗粒及装载精油的复合纳米颗粒的制备方法

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种自下而上超声法制备淀粉纳米颗粒及装载精油的复合纳米颗粒的制备方法。

背景技术

淀粉是直链淀粉和支链淀粉的混合物，它们分别是由线性葡萄糖聚合物和支链葡萄糖聚合物构成。近年来，淀粉纳米颗粒作为一种新型的生物功能材料在不同的应用领域得到了广泛的关注，例如：药物(或生物活性物质的载体，薄膜式填料)、乳化稳定剂、脂肪替代品，等等。淀粉纳米颗粒的制备方法多样，主要有采用酸水解法、细乳液交联法，酶处理法和物理法。然而，在这些制备过程中，大多使用了大量的有机溶剂，而纳米颗粒的产量却很少。

近年来，超声波技术在制备纳米颗粒的过程中得到了广泛的应用。超声波在溶液中产生超声空穴作用，同时形成了大量微小的气泡。当微小的气泡炸裂时，气泡的高能量释放并转化为高压和高温。该过程导致聚合物的降解并且催化加速了反应的进程。在自上而下的超声制备过程中，大淀粉颗粒随着超声波能量的传递被机械剪切缩小到纳米颗粒的尺寸。然而，自上而下的超声波制备方法得到的淀粉纳米颗粒功能范围窄，不能有效地实现不同物质的装载，形成稳定的复合物，从而限制了淀粉纳米颗粒的应用。

发明内容

本发明目的在于提供一种自下而上超声制备淀粉纳米颗粒及装载精油的复合纳米颗粒的方法。在超声波的过程中，小分子的淀粉链通过分子间亲和力聚合形成淀粉纳米颗粒或复合纳米颗粒，大大减少了制备时间，提高了得率和生产效率。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种淀粉纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：

(1)将短直链淀粉溶于水中，得到质量体积浓度为1％～20％的短直链淀粉溶液；

(2)将所述短直链淀粉溶液糊化，超声5～15min，得到含有淀粉纳米颗粒的悬浮液，过滤后得到淀粉纳米颗粒。

本发明还提供了一种制备装载精油的复合纳米颗粒的方法，包括以下步骤：

(1)将短直链淀粉溶于水中，得到质量体积浓度为1％～10％的短直链淀粉溶液；

(2’)将所述短直链淀粉溶液与精油混合得到混合液，将混合液糊化，超声5～15min，得到含有装载精油的复合纳米颗粒的悬浮液，过滤后得到装载精油的复合纳米颗粒；

其中，所述精油质量为所述短直链淀粉干基质量的1～20％。

本发明中，所述超声的功率优选为60～170W。

本发明中，所述过滤用滤膜的截留分子量为5～10kDa。

本发明所述短直链淀粉的制备方法优选包括以下步骤：将淀粉乳糊化，酶解脱支；得到的酶解液进行离心，离心后的上清液用4～5倍体积的酒精沉淀，沉淀物经冷冻干燥制备得到短直链淀粉。

优选的，所述淀粉乳为淀粉与pH值为4.0～5.5的磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲液混合制备而成，所述淀粉乳的质量体积浓度为10～25％。

优选的，所述酶解脱支所用酶为普鲁兰酶，所述酶用量为20～40ASPU/g·淀粉干基；所述酶解脱支的温度为50～65℃，酶解脱支的时间为6～12h。

优选的，所述冷冻干燥后还包括再次分离，所述再次分离为：将所述冷冻干燥得到的短直链淀粉制备成质量体积浓度为5～15％的短直链糊化液，将所述短直链糊化液用3倍体积的酒精沉淀，分别收集得到的上清液和沉淀，水洗，冷冻干燥后，分别得到短的短直链淀粉和长的短直链淀粉。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过将短直链淀粉糊化后，通过超声的方法自下而上制备淀粉纳米颗粒。利用超声时微小气泡炸裂时产生的能量及分子间的亲和力，将小分子的淀粉链聚合形成淀粉纳米颗粒。这个方法大大缩短制备时间，几分钟内就能完成，淀粉纳米颗粒的得率在80％以上，显著提高淀粉纳米颗粒的得率和生产效率。得到的淀粉纳米颗粒为规则的球形颗粒，粒径在150～200nm之间，分散均匀，没有聚集。

本发明利用超声法制备包埋精油的复合纳米颗粒，复合纳米颗粒的得率在80％以上，精油的包埋效率在70％以上。形成的复合纳米颗粒的热稳定性增加，形成“B+V”的结晶。淀粉纳米颗粒对精油的包埋，有利于防止精油在生产、加工和储藏过程中的挥发。制备的复合纳米颗粒可以应用于功能性食品、医药和护肤品领域。

附图说明

图1为本发明装载薄荷油的复合淀粉纳米颗粒制备方法示意图。

图2为本发明中不同链长的脱支短直链的分子量分布图，其中，A为短葡聚糖链，B为短-短葡聚糖链，C为长-短葡聚糖链。

图3为本发明中不同浓度的短直链形成的纳米颗粒的透射图，其中，透射图分别为短直链浓度为1％(A)，5％(B)和10％(C)。

图4为本发明中不同浓度的短直链形成的纳米颗粒的粒径分布图。

图5为本发明中不同链长的短直链在不同超声时间下的透射图，其中，透射图从左到右分别为短直链、较短短直链和较长短直链，从上到下分别为超声时间5，8，10分钟。

图6为本发明中不同链长的短直链在不同超声时间下的粒径图，其中，A、短直链，B、较短短直链，C、较长短直链。

图7为本发明中淀粉纳米颗粒的热特性，其中，从上到下依次为短直链粉末、短直链纳米颗粒、较短的短直链纳米颗粒、较长的短直链纳米颗粒的热特性曲线；

图8为本发明中淀粉纳米颗粒的X衍射图，其中，从上到下依次为较长短直链纳米颗粒、较短的短直链纳米颗粒、短直链纳米颗粒、短直链粉末的X衍射图；

图9为本发明中淀粉纳米颗粒的红外光谱图，其中，从上到下依次为较长短直链纳米颗粒、较短的短直链纳米颗粒、短直链纳米颗粒、短直链粉末的红外光谱图。

图10为本发明中为装载薄荷油的淀粉纳米颗粒的透射图，其中，A、B、C分别为短直链，较短的短直链和较长的短直链的透视图；

图11为本发明中为装载薄荷油的淀粉纳米颗粒的粒径图，其中，A、B、C分别为短直链，较短的短直链和较长的短直链的粒径图。

图12为本发明中装载薄荷的淀粉纳米颗粒的热特性，其中，从上到下依次为装载薄荷油的短直链纳米颗粒、装载薄荷油的较短的短直链纳米颗粒、装载薄荷油的较长的短直链纳米颗粒的热特性；

图13为本发明中装载薄荷的淀粉纳米颗粒的X衍射图，其中，从上到下依次为装载薄荷油的较长的短直链纳米颗粒、装载薄荷油的较短的短直链纳米颗粒、装载薄荷油的短直链纳米颗粒的X衍射图；

图14为本发明中装载薄荷的淀粉纳米颗粒的红外光谱图，其中，从上到下依次为装载薄荷油的较长的短直链纳米颗粒、装载薄荷油的较短的短直链纳米颗粒、装载薄荷油的短直链纳米颗粒、薄荷油的红外光谱图。

图15为本发明中薄荷油在淀粉纳米颗粒中的释放图。

具体实施方式

本发明在制备淀粉纳米颗粒或复合纳米颗粒过程中均使用短直链淀粉为原料。本发明对所用短直链淀粉的来源没有特殊限定，可以采用市售商品，也可以自行制备短直链淀粉。若自行制备短直链淀粉，本发明对短直链淀粉的制备方法没有特殊限定，可以采用现有技术中公开的常规方法制备短直链淀粉，如酸水解法或酶解法进行制备。在本发明中，优选采用酶解法制备短直链淀粉。

作为一种优选的实施方式，本发明所述短直链淀粉包括以下步骤制备而成：将淀粉乳糊化，酶解脱支；得到的酶解液进行离心，离心后的上清液用4～5倍体积的酒精沉淀，沉淀物经冷冻干燥制备得到短直链淀粉。

本发明中，淀粉乳是由淀粉与磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲液混合制备而成。

本发明对淀粉的种类没有特殊限定，在本发明具体实施例中，优选采用玉米淀粉或马铃薯淀粉，更优选为蜡质玉米淀粉。本发明中，优选制备得到的淀粉乳质量体积浓度为10～25％，更优选为15～20％，以利于酶解脱支的进行。

本发明的磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲溶液用于维持淀粉乳pH值的恒定，防止酶在处理过程中pH值发生变化引起酶解效率的降低。本发明中，所述磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲液的pH值优选为4.0～5.5，更优选为4.6～5.0。由此pH值状态下的缓冲液有利于保持酶的较高活性，提高淀粉乳酶解脱支效率。

将淀粉乳进行糊化。本发明对淀粉乳糊化的方法没有特殊限定，采用本领域中的常规糊化方法即可。在本发明中，优选采用水浴糊化。将配制的淀粉乳进行水浴，使淀粉完全糊化。本发明中，水浴的温度优选为80～100℃，更优选为85～95℃；水浴糊化的时间优选为30～60min，更优选为40～50min。糊化之后，淀粉乳中的淀粉颗粒溶胀、崩解，淀粉链舒展，淀粉脱支酶才能在淀粉链分支处切断处理。将水浴糊化后的淀粉乳降温至55～60℃，以防止高温的糊化淀粉降低淀粉脱支酶活性。

将糊化的淀粉乳进行酶解脱支。本发明中，酶解脱支所用酶为淀粉脱支酶，所述淀粉脱支酶优选为普鲁兰酶。本发明中，所述普鲁兰酶的酶用量为20～40ASPU/g·淀粉干基，更优选为25～30ASPU/g·淀粉干基。

本发明中，所述酶解脱支的温度为50～65℃，更优选为55～60℃；酶解脱支的时间优选为6～12h，更优选为7～9h。

酶解得到的酶解液中含有分子量不同的直链淀粉。将得到的酶解液低速离心去除长直链淀粉。本发明中，低速离心的转速优选为2000～3000r/min，更优选为2300～2800r/min；离心时间优选为3～5min。低速离心后，长直链淀粉因为其分子量较大，会沉淀下来，而短直链淀粉分子链短，分子量小，会均匀分散于上清液中。

本发明中，优选将酶解液进行灭酶后再进行离心，同时除去变性的酶和长直链淀粉。本发明对灭酶的方法没有特殊限定，优选采用高温灭酶法将淀粉脱支酶变性。具体地，加热酶解液，使温度升高至90～100℃，保持上述温度10～20min，使酶彻底失去活性。低速离心脱去变性的酶和长直链淀粉。本发明中，低速离心的转速优选为2000～3000r/min，更优选为2300～2800r/min；离心时间优选为2～5min。制备得到的短直链淀粉分散于上清液中。

将离心后得到的上清液用4～5倍体积的酒精进行沉淀，上清液中的短直链淀粉沉淀析出。本发明优选将得到的沉淀用蒸馏水洗涤多次，以去除缓冲溶液或碱等杂质，直至沉淀呈中性。优选水洗次数为4～5次，水洗时间为10～20min/次。

冷冻干燥析出的沉淀得到短直链淀粉(SCA)。本发明中，冷冻干燥优选为真空冷冻干燥。所述真空冷冻干燥的温度为-60～-90℃，更优选为-86℃；真空冷冻干燥的压力为-0.08～-0.12MPa，更优选为0.1MPa；真空冷冻干燥的时间为48～75h，更优选为72h。

本发明中，得到的短直链淀粉还包括再次分离的步骤，制备得到不同链长的短直链淀粉，具体包括以下步骤：

首先，将所述短直链淀粉制备成短直链糊化液。本发明中，优选短直链糊化液中短直链的质量体积浓度为5～15％，更优选为8～12％。本发明对短直链糊化液的制作方法没有特殊限定，采用本领域的常规方法进行制备即可。优选将短直链淀粉与水混合形成短直链淀粉溶液，再将短直链淀粉溶液进行水浴糊化，得到短直链糊化液。

将得到的短直链糊化液与3倍酒精混合进行沉淀，分离不同链长度的短直链淀粉。较长的短直链由于分子量较大，形成沉淀；较短的短直链悬浮于上清液中。分别收集得到的上清液和沉淀，用2～4倍的蒸馏水进行水洗，用真空冷冻干燥机在-60～-90冷冻干燥48～75h后，分别得到短的短直链淀粉(S-SCA)和长的短直链淀粉(L-SCA)。

图2为不同链长的脱支短直链的分子量分布图。短直链的链长分为短和长的聚合度，分别为F1(9.5和15.1)和F2(>30)。较短的短直链的F1含量比较少，可能是由于链较短，不容易形成纳米颗粒或是形成的纳米颗粒粒径小，在水洗过程中不容易分离。而聚合度为15.1的短直链和较长的短直链含有大量的F1，分别为97.4％和91.8％。表明不同链长的短直链被成功的制备出来。

将制备得到的不同链长的短直链淀粉用于制备淀粉纳米颗粒和复合纳米颗粒。

本发明提供了一种自下而上超声法制备淀粉纳米颗粒方法，包括以下步骤：

将短直链淀粉溶于水中，得到短直链淀粉溶液。本发明中，优选短直链淀粉溶液的质量体积浓度为1％～10％，更优选为5％。

将所述短直链淀粉溶液糊化。本发明对短直链淀粉糊化的方法没有特殊限定，采用本领域中的常规糊化方法即可。在本发明中，优选采用水浴糊化。将配制的短直链淀粉溶液进行水浴，使短直链淀粉完全糊化。本发明中，水浴的温度优选为80～100℃，更优选为85～95℃；水浴糊化的时间优选为30～60min，更优选为40～50min。

将糊化的短直链淀粉溶液进行超声。本发明中，超声的时间为5～15min，更优选为7～8min。本发明对超声的功率没有特殊的限定，优选为60～170W，更优选超声功率为90～105W，最优选为99W。超声过程中，利用超声时微小气泡炸裂时产生的能量及分子间的亲和力，将小分子的短直链淀粉聚合形成淀粉纳米颗粒。超声后得到含有淀粉纳米颗粒的悬浮液。

提取淀粉纳米颗粒悬浮液中的淀粉纳米颗粒。本发明对淀粉纳米颗粒的提取方法没有特殊限定，采用本领域中的常规方法进行提取即可，如超滤或高速离心。在本发明中，优选用滤膜进行提取，优选所述滤膜的截留分子量大小为5～10kDa，更优选为7～8kDa，能有效分离所得的分子量不同的三种纳米颗粒。本发明对滤膜的种类和来源没有特殊限定，能够达到上述截留效果的滤膜均在本发明的保护范围之内。在本发明具体实施例中，优选采用5～10kDa滤膜，滤膜购自北京麦瑞博生物科技有限公司。

本发明采用自下而上超声法制备淀粉纳米颗粒的方法制备得到的淀粉纳米颗粒含有单螺旋空腔结构，能够用于装载活性精油，提高复合纳米粒子的稳定性。

本发明还提供了利用一种制备装载精油的复合纳米颗粒的方法，包括以下步骤：

(1)将短直链淀粉溶于水中，得到质量体积浓度为1％～10％的短直链淀粉溶液；

(2’)将所述短直链淀粉溶液与精油混合得到混合液，将混合液糊化，超声5～15min，得到含有装载精油的复合纳米颗粒的悬浮液，提取复合纳米颗粒；

本发明中，所述淀粉纳米颗粒水溶液的质量体积分数为1％～10％，更优选为5％。以所述淀粉纳米颗粒的干重计，所述精油质量为所述淀粉纳米颗粒干基质量的1％～20％，更优选为5％～15％。

本发明对混合液糊化的方法没有特殊限定，采用本领域中的常规糊化方法即可。在本发明中，优选采用水浴糊化。本发明中，水浴的温度优选为80～100℃，更优选为85～95℃；水浴糊化的时间优选为30～60min，更优选为40～50min。

将糊化的混合液进行超声。在本发明中，超声时间为5～15min，更优选为8～10min；本发明对淀粉纳米颗粒与精油的混合液进行超声的功率没有特殊限定。超声的功率优选为60～170w，更优选为90～105W，最优选为99W。

本发明中，将超声得到的装载有精油的复合纳米颗粒悬浮液过滤膜，提取复合纳米颗粒。本发明中，优选滤膜的截留分子量为5～10kDa，更优选为7～8kDa。这样能有效分离所得的分子量不同的三种纳米颗粒。本发明对滤膜的种类和来源没有特殊限定，能够达到上述截留效果的滤膜均在本发明的保护范围之内。在本发明具体实施例中，优选采用7～8kDa滤膜，滤膜购自北京麦瑞博生物科技有限公司。

作为一种优选的实施方式，本发明中将提取得到的复合纳米颗粒沉淀用酒精洗数次，以除去复合纳米颗粒表面未装载的精油。在本发明中，复合纳米颗粒优选用酒精洗2～4次。

本发明对精油的种类没有特殊限定，在具体实施方式中，优选为薄荷油。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的精油种类进行装载。

本发明制备复合纳米颗粒的方法，精油的包埋效率在70％以上，形成的复合纳米颗粒具有“B+V”的结晶结构，热稳定性增加。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

本发明实施例中所用材料、试剂及仪器、设备的来源、型号及厂家如下：

蜡质玉米淀粉：天津顶峰淀粉开发有限公司；

薄荷油：斯百全(上海)有限公司；

普鲁兰酶：诺维信(中国)投资有限公司；

其他试剂均为分析纯。

实施例1

短直链淀粉(SCA)的制备

(1)配制缓冲溶液：准确称取3.27g磷酸氢二钠和2.24g柠檬酸溶于200mL蒸馏水中，搅拌使其充分溶解，待用；配制pH为4.8的磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲液。

(2)制备淀粉乳：称取15g蜡质玉米淀粉加入100mL步骤(1)缓冲溶液中，制得15％的淀粉乳液；

(3)糊化：将配制的淀粉乳95℃水浴50min，使淀粉完全糊化，随后降温至50℃。

(4)酶解：向糊化后的胶质溶液中加入30ASPU/g普鲁蓝酶(以淀粉干基质量计)，在58℃下酶解12h；

(5)离心：加热步骤(4)得到的酶解液，使温度升高至95℃，保持15min，使酶彻底失去活性，3000r/min下离心2min，低速离心脱去变性的酶和长直链淀粉；

(6)将步骤(5)离心得到的上清液用4-5倍的酒精沉淀，用蒸馏水洗涤4次直至沉淀呈中性，真空冷冻干燥得到短直链淀粉。

实施例2

不同链长的短直链淀粉的制备

将实施例1中制备得到的短直链淀粉配制成浓度为10％的短直链淀粉溶液，将配制的短直链淀粉溶液在90℃水浴30min，使短直链淀粉完全糊化。得到的短直链糊化液用3倍糊化液体积的酒精进行沉淀，得到上清液和沉淀。分别收集上清液和沉淀，水洗，真空冻干，分别得到短的短直链(S-SCA，聚合度9.5)和长的短直链(L-SCA，聚合度15.1)粉末。

实施例3

将实施例1制备得到的短直链淀粉配制成浓度为1％的短直链淀粉溶液，糊化完全后，置于细胞破碎仪中用15％的功率(148.5w)超声10分钟。形成淀粉纳米颗粒的悬浮液，用截留分子量为10kDa的滤膜提取淀粉纳米颗粒。

实施例4

将实施例2制备得到的短的短直链淀粉配制成浓度为5％的短直链淀粉溶液，糊化完全后，置于细胞破碎仪中用8％的功率(79.2w)超声15分钟。形成淀粉纳米颗粒的悬浮液，用截留分子量为8kDa的滤膜提取淀粉纳米颗粒。

实施例5

将实施例2制备得到的长的短直链淀粉，配制成浓度为10％的短直链淀粉溶液，糊化完全后，置于细胞破碎仪中用10％的功率(99w)超声5分钟。形成淀粉纳米颗粒的悬浮液，用截留分子量为6kDa的滤膜提取淀粉纳米颗粒。

实施例6

本发明对制备得到的淀粉纳米颗粒做了如下测试：

①测定不同浓度的短直链对淀粉纳米颗粒的粒径和形貌的影响；

②测定不同超声时间对不同长度的短直链淀粉纳米颗粒的粒径和形貌的影响；

其中，形貌用日7650型电子透射显微镜在80kV的电压下进行测定，粒径用马尔文ZS90型激光粒度仪在25℃下进行测定。

③测定不同长度的淀粉纳米颗粒的热特性、结晶性和基团变化：

热特性用梅特勒公司的DSC1进行测定，结晶分析用布鲁克公司的多晶X-衍射分析仪进行测定，基团变化用傅里叶变换红外光谱进行测定。

结果如下：

本发明脱支的短直链淀粉在不同浓度(1％、5％和10％)超声处理8min形成的纳米颗粒如图3和图4所示。浓度为1％时(图3A)，超声形成的纳米颗粒较小(40-50nm)，颗粒形貌不完整，大小不均匀。而浓度较高为10％时(图3C)，形成的纳米颗粒既有表面光滑的球形又有无规则的形状，粒径在200nm左右，有聚集。当浓度为5％时，形成的纳米颗粒较好，形状为规则的球形，表面光滑，粒径在150-200nm之间，颗粒分散均匀，没有聚集现象。

图5和图6为不同聚合度的脱支短直链在浓度为5％时，分别超声5、8和10min，得到的不同形貌和粒径的淀粉纳米颗粒。由透射图可以看出，不同聚合度，超声时间不同对形貌有很大影响。聚合度较小的短直链形成纳米颗粒需要较长的时间(10min)才能形成颗粒完整，分散均匀的纳米颗粒，粒径较小(100-150nm)。而聚合度较大的短直链超声8min就可以形成完整的颗粒。超声时间进一步增加，纳米颗粒会黏连，产生聚集。纳米颗粒的粒径与聚合度成正相关，聚合度越大，粒径越大。

图7为本发明中淀粉纳米颗粒的热特性，随着聚合度的增加，短直链淀粉纳米颗粒的糊化温度呈现递增的趋势。这是由于短直链长度越长，形成的双螺旋结构越紧实，结晶结构越完善，所以导致糊化温度增加。

图8为不同聚合度的短直链淀粉纳米颗粒的X-衍射图谱。短直链淀粉粉末在所测范围内没有衍射峰，说明酶解的短直链淀粉为无定型结构。不同聚合度的短直链纳米颗粒在15.3°、17.1°和24.3°有衍射峰，说明短直链淀粉纳米颗粒为典型的“B”型结晶。并且结晶度随聚合度的增加，呈现出增加的趋势，这是由于短直链链长增加，分子间的作用力增加，结晶更完善。

图9为本发明淀粉纳米颗粒的红外光谱图。如图所示，淀粉纳米颗粒在3423cm^-1、2918cm^-1(C-H的伸缩振动)、1647cm^-1(δ(O-H)结合水的弯曲振动)及1353cm^-1(CH₂伸缩振动)。与淀粉纳米颗粒相比，与薄荷油复合的纳米颗粒，峰位置向低波数方向移动，可能是由于薄荷油中的-OH伸缩振动峰与淀粉中的-OH发生缔合，羟基数量较少。

实施例7

将实施例1制备得到的短直链淀粉配制成浓度为10％的短直链淀粉溶液，与短直链淀粉质量3％的薄荷油混合，置于细胞破碎仪中用16％的功率(158.4w)超声7分钟，得到的纳米颗粒悬浮液过分子量为10kDa的滤膜，得到的复合纳米颗粒沉淀用酒精洗数3次，干燥，得到装载有薄荷油的复合纳米颗粒。

实施例8

将实施例2制备得到的短的短直链淀粉配制成浓度为2％的短直链淀粉溶液，与短直链淀粉质量8％的薄荷油混合，置于细胞破碎仪中用7％的功率(69.3w)超声13分钟，得到的纳米颗粒悬浮液过分子量为5kDa的滤膜，得到的复合纳米颗粒沉淀用酒精洗数3次，干燥，得到装载有薄荷油的复合纳米颗粒。

实施例9

将实施例2制备得到的长的短直链淀粉配制成浓度为6％的短直链淀粉溶液，与短直链淀粉质量17％的薄荷油混合，置于细胞破碎仪中用10％的功率(99w)超声5分钟，得到的纳米颗粒悬浮液过分子量为7kDa的滤膜，得到的复合纳米颗粒沉淀用酒精洗数4次，干燥，得到装载有薄荷油的复合纳米颗粒。

实施例10

本发明对制备得到的薄荷油复合纳米颗粒效果进行了如下测试：

1、测定装载薄荷油的淀粉纳米颗粒的粒径和形貌：

形貌用日7650型电子透射显微镜在80kV的电压下进行测定，粒径用马尔文ZS90型激光粒度仪在25℃下进行测定。

2、测定薄荷油的装载率和装载效率：

薄荷油的浓度用紫外分光光度计在290nm进行测定，对照标准曲线通过以下公式计算包埋的薄荷油的量。

包埋效率(％)＝(总的薄荷油的质量-上清液中薄荷油的质量)/薄荷油的质量100

包埋率＝(总的薄荷油的质量-上清液中薄荷油的质量)/薄荷油-淀粉脂质复合物的质量

3、测定装载薄荷油的淀粉纳米颗粒的热特性、结晶性和基团变化：

热特性用梅特勒公司的DSC1进行测定，结晶分析用布鲁克公司的多晶X-衍射分析仪进行测定，基团变化用傅里叶变换红外光谱进行测定。

4、测定薄荷油在淀粉纳米颗粒中的释放情况：

将10mg复合纳米颗粒分散在50mL蒸馏水中，分散液分为五份分别在80℃水浴中低速搅拌释放。每隔30min取出一个样品用截留分子量为3.5KDa的滤膜进行过滤。得到的纳米复合物用蒸馏法测定剩余的薄荷油的含量，计算薄荷油在热水中的释放情况。

结果如下：

图10～图11为不同聚合度的短直链与薄荷油形成复合纳米颗粒的形貌和粒径图。从图9可以看出，不同聚合度的短直链与薄荷油形成的纳米复合物的形貌没有差异明显，均为规则的球形。聚合度越小形成的复合纳米颗粒的密度也越小，粒径较小，在200nm左右。三种聚合度的纳米复合颗粒都比相对应的淀粉纳米颗粒大。

表1为纳米复合物中薄荷油的包埋率和包埋效率。由表1可以看出，在三种不同聚合度的薄荷油复合纳米颗粒的得率都高于80％。而且随聚合度的增加，复合纳米颗粒的得率显著增加。较短的短直链得率最低，为81.8％，短直链和较长的短直链分别为86.2％和93.2％。薄荷油的包埋效率和包埋率也有类似的规律，较短的短直链的包埋效率和包埋率分别为74.5％和21.3％。随聚合度的增加，包埋效率和包埋率也分别增加由82.9和25.1％增加到87.7％和25.5％。

表1 薄荷油-淀粉纳米复合物的包埋率和包埋效率

图12为为本发明中复合纳米颗粒的热特性。较短的短直链出现两个糊化峰，温度较低的峰与短直链纳米颗粒的糊化峰位置类似，较高的糊化温度在100℃左右。这是由于较短的链长度不易包埋薄荷油，一部分与薄荷油形成脂质复合物，一部分重结晶形成单独的淀粉纳米颗粒。短直链和较长的短直链包埋薄荷油的复合纳米颗粒具有相似的糊化温度，这是由于这两种长度的短直链都能与薄荷油形成脂质复合物。

图13为不同聚合度的薄荷油复合纳米颗粒的X-衍射图谱。薄荷油复合纳米颗粒在7.5°、13.1°、17.1°、和23°左右有明显的特征峰，显示为“B+V”型结晶构型。由短直链淀粉结晶可以说明，加入薄荷油，短直链淀粉可以与薄荷油形成单螺旋，形成“V”型复合物。短直链和较长的短直链都能与薄荷油形成明显的“V”型复合物，而较短的短直链形成的复合物较差，这也是由于聚合度太小，不能形成较完整的脂质复合物。形成的脂质复合纳米颗粒的热稳定性增加，形成“B+V”的结晶。

图14为本发明复合纳米颗粒的红外光谱图。与淀粉纳米颗粒相比，与薄荷油复合的纳米颗粒，峰位置向低波数方向移动，可能是由于薄荷油中的-OH伸缩振动峰与淀粉中的-OH发生缔合，羟基数量较少。

图15显示的是薄荷油复合纳米颗粒在热水中的释放曲线。薄荷油的释放量随时间的延长而增加，在120min基本达到平衡，总释放量低于30％。这是由于与填充在直链淀粉形成的单螺旋空腔内，薄荷油不易溶出而得到保护。适于用作油脂类的运载体系，增强含脂类食品的稳定性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种淀粉纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将短直链淀粉溶于水中，得到质量体积浓度为1％～20％的短直链淀粉溶液；

(2)将所述短直链淀粉溶液糊化，超声5～15min，得到含有淀粉纳米颗粒的悬浮液，过滤后得到淀粉纳米颗粒。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超声的功率为60～170W。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过滤用滤膜的截留分子量为5～10kDa。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述短直链淀粉的制备方法包括以下步骤：将淀粉乳糊化，酶解脱支；得到的酶解液进行离心，离心后的上清液用4～5倍体积的酒精沉淀，沉淀物经冷冻干燥得到短直链淀粉。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述淀粉乳为淀粉与pH值为4.0～5.5的磷酸二氢钠-柠檬酸缓冲液混合制备而成，所述淀粉乳的质量体积浓度为10～25％。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述酶解脱支所用酶为普鲁兰酶，所述酶用量为20～40ASPU/g·淀粉干基；所述酶解脱支的温度为50～65℃，酶解脱支的时间为6～12h。

7.根据权利要求4～6任意一项所述的方法，其特征在于，所述冷冻干燥后还包括再次分离，所述再次分离为：将所述冷冻干燥得到的短直链淀粉制备成质量体积浓度为5～15％的短直链糊化液，将所述短直链糊化液用3倍体积的酒精沉淀，分别收集得到的上清液和沉淀，水洗，冷冻干燥后，分别得到短的短直链淀粉和长的短直链淀粉。

8.一种制备装载精油的复合纳米颗粒的方法，其特征在于，所述权利要求1～7任意一项所述方法中，步骤(2)替换为如下步骤：

(2’)将所述短直链淀粉溶液与精油混合得到混合液，将混合液糊化，超声5～15min，得到含有装载精油的复合纳米颗粒的悬浮液，过滤后得到装载精油的复合纳米颗粒；

其中，所述精油质量为所述短直链淀粉干基质量的1～20％。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述精油为薄荷油。