TW201022289A - Process for the preparation of nano-starch - Google Patents

Description

201022289 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 - 树明係一種奈米澱粉之製造方法，特別是有關於一 - 種將含殿粉及殿粉衍生物的原料利用化學方法與物理方法 .製成澱粉粒徑^全低於1GG奈米以下之奈米殿粉。 【先前技術】 傳統的澱粉，事實上在各產業上有多達兩千種的用 途，例如食用澱粉原料與工業用澱粉原料在造紙、紡織、 輪胎、鑽油井、免洗餐具、化妝品與醫藥用的膠囊與藥品， 通通都有澱粉的成份，而奈米澱粉的體積是傳統澱粉體積 的一千分之一，由於其粒子大小的關係，表現出高表面積、 高體積、高滲透性及特殊的物理特性及化學特性等特性， 與其他複合材料的結合，其技術應用於保健機能性食品、 顏料、醫藥品之緩釋傳輸系統（DDS系統）及乾向系統、生 物可分解塑膠、輪胎和高分子產業等的結合應用將是奈米 參 澱粉未來的應用途徑。 於先前技術中，在1980年代中期，以丙烯酸甘油醋對 澱粉進行接枝反應，並製成油包水型乳劑，再由四甲基乙 二胺作起發劑（Initiator)，引發接枝澱粉進行自由基聚 合反應而形成〜1〇〇〇奈米之次微米粒，此方法單就接枝 反應即需要1〇餘天；在2001年，中國王晉以反相微乳液 聚合方法，並使用三氯氧構作為交聯劑，而製備出尺寸稍 小於1000奈米之次微米粒；在2004年法蘭西斯埃吉尼斯 201022289 考 ％ $^Franc iscus Egenius Giezen)專 κ於美 m 發表， 請參見美國專利仍沒f 7 7狀似/，於澱粉中添加丙三醇可塑 劑並利用押出機（extruder)產生的物理性切力，擠壓射 1 出小於粒徑400奈米之微米粒澱粉，但無法完全小於粒徑 100奈米。 然而，先前技術具有無法避免之缺點，反應時 !。餘天，且無法製備出尺寸完全小於粒徑乂= 澱粉。 【發明内容】 有鑑於此，為解決上述問題，本發明係提供一種奈米 殿私之製U方法，其目的可縮短製造時程與製造出澱粉粒 徑完全達到1〇〇奈米以下之奈米澱粉。 本發明所揭露奈米澱粉之製造方法中，採用分階段進 行修飾改質程序、乳化與微乳化程序、純化程序與乾燥程 序，其步驟如下： 粵帛H段為第-修飾改質程序’將含澱粉及澱粉衍生 物的原料中進行修飾改質程序，生成第一修倚改質生成物。 第二階段為第二修飾改質程序，將第一修飾改質生成物 進行修飾改質程序，生成第二修飾改質生成物。 第二階段為乳化與微乳化程序，將第二修飾改質生成 物進行乳化與微乳化程序，生成乳化與微乳化生成物。 第四階段為純化程序，將乳化與微乳化生成物中加入 醇類進行純化程序，生成純化生成物。 7 201022289 第五階段為乾燥程序，將純化生成物利用真空乾燥設 備進行乾燥程序，製成奈米澱粉。 本發明之有益功效為提供一種奈米殿粉之製造方 1 法’本奈米澱粉之製造方法使用含澱粉及澱粉衍生物的原 料，製成奈米澱粉’具有製成時間短、產能提高與生成物 • 粒徑完全小於100奈米以下等功效。 【實施方式】 有關本發明的特徵與實作’茲配合圖示作最佳實施例 β 詳細說明如下。 请參照第1圖所示’其為本發明奈米殺粉之製造方法 .流程圖，其包含下列步驟： 第一階段第一修飾改質程序（步驟S110)，將含澱粉 及澱粉衍生物的原料1101用水1102調至5~30重量百分比 (wt %)之澱粉粉漿1103,將澱粉粉漿升溫至攝氏5〇〜55 度，澱粉粉漿中加入酵素（Enzyme) 11〇4液化酵素 ❹α -Amylase)進行1〇小時之酵素反應（Enz yme Reactions)，產生第一修飾改質程序生成物為小分子化澱 粉粉漿1105,其中酵素（Enzyme)ll〇4也可為澱粉酵素同功 酵素（Iso-Amylase)、葡萄糖水解酵素（Gluc〇amylase)或 去分支酵素（Debranching enzyme e、DBE)。 第二階段第二修飾改質程序（步驟sl2〇)，將可將小 分子化殿粉粉漿1105，將小分子化殿粉粉漿11〇5在室溫 攝氏25度下加入氧化劑（0xidant) 12〇1次氯酸鈉（Na〇cl) 8 201022289 .進行6小時之氧化反應’再加入醋化劑（Esterification Agent)1202醋酸肝（Acetic anh ydride)以進行酯化反 應（Esterification) ’產生第二修飾改質程序生成物氧化 、 酯化澱粉為低黏度低分子量澱粉粉漿1203，其中氧化劑 " (Oxidant) 1201也可為次氯酸鈣（Ca(C10)2)，其中酯化劑 * (Esterification Agent)1202 也可為醋酸乙稀（vinyl aceate)或正填酸（H3PO4)。 第三階段乳化與微乳化程序（步驟S130)，將低黏度 ® 低分子量澱粉粉漿1203用水1301稀釋成1〇重量百分比 (wt%)之低黏度低分子量澱粉粉漿水溶液13〇2，取1〇〇毫 升（ml)之低黏度低分子量殺粉粉漿水溶液丨go〗煮濟糊化 (Gelatinization)1303成殿粉糊液1304，再將殿粉糊液 1304冷卻至攝氏25度，加入30毫升（mi)醋酸酐（Acetic anhydride)1305後再冷卻至攝氏15度，使用機械裝置13〇6 超音波均質機(Ultrasonic)出力60〜69瓦（W)，連續震盡工 G 小時後產生乳化與微乳化程序生成穩定性之修飾澱粉為乳 化與微乳化殿粉糊液1307’乳化與微乳化澱粉糊液ι3〇7 之分子分散均勻不再凝集，乳化與微乳化澱粉糊液13〇7中 所有具活性之官能基大部份皆已被取代，其中機械裝置 1306可為授拌機(Mixer)或均質機(jjom〇gener)，攪拌機(河&沉) 於每分鐘30〜100轉（RPM)下使用，而均質機(H〇m〇gener) 可於每分鐘10000〜12000轉 第四階段純化程序（步驟S140)，將乳化與微乳化澱 9 201022289 粉糊液中加入醇類（Alcohol)1401甲醇（Methan 〇1)調製成 10重量百分比（wt%)乳化與微乳化澱粉甲醇溶液1402,將 此乳化與微乳化澱粉甲醇溶液1402在均質機 ' (Homogentor)1403中攪拌均質持續60分鐘，均質機 (Homogentor)1403轉速為每分鐘12000轉（RPM)，此時產 • 生乳白色膠體糊液1404，其中醇類（Alcohol)1401可為一 元醇之醇類（Monohydricalcohoi)，其中可為乙醇（Ethanol)。 第五階段乾燥程序（步驟S150)，將乳白色膠體糊液 ❹ 1404放入真空乾燥設備（Vacuum dryer machine) 1501中， 真空乾燥設備（Vacuum dryer machine) 1501使用壓力條 件為700釐米汞柱（mmHg)，藉由抽真空將乳白色膠體糊液 1404中之水分與甲醇去除，製成生成物奈米澱粉1502粉 末，此奈米澱粉1502為最終修飾澱粉。 將奈米澱粉1502粉末以場放射掃描式電子顧微鏡 (Field Emission Scanning Electron Microscope)進行檢 ⑩ 視可得影像圖譜為圖2所示，其奈米澱粉粉末之粒徑皆為 100奈米以下；將奈米澱粉粉末加入水製成1重量百分比 (wt%)之澱粉水溶液，將此1重量百分比（wt%)之澱粉水 溶液放至雷射光散射粒徑分佈分析儀（Lasei^ Light-Scattering Particle-Size Distribution)中檢測’請見圖、 所示為檢測後之分析圖譜，1重量百分比（wt%)之瘢粉水 溶液的澱粉顆粒粒徑分布集中在100奈米以下；再將奈米 殺粉粉末加入水製成5重量百分比（wt%)之澱粉水溶液， 201022289 將此5重量百分比（wt%)之澱粉水溶液放至雷射光散射粒 徑分佈分析儀（Laser Light-Sc attering Particle-Size

Distribution)中檢浏，請見圖4所示為檢測後之分析圖譜， ， 5重量百分比（wt%)之澱粉水溶液的殿粉顆粒粒徑分布也 v 完全集中在奈米以下，本發明之製造方法確實能製出 ， 澱粉顆粒粒徑完全集中在100奈米以下之奈米澱粉。 雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非 用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明 瘳之精神和範圍内，所作更動與濁飾之等效替換，仍為本發 明之專利保護範圍内。 綜觀上述，本發明以其整體之組合與特徵而言，既未 曾見諸於同類產品t，中請前亦未公開，誠已符合專利法 之法定要件，料提岐料狀申請。 【圖式簡單說明】 Μ為本發日转⑽粉之製造方純程圖； 圖場放射掃描式電子顯 圖3 百分比之㈣溶液放至雷射光散射粒徑分佈 分析儀中檢測之分析圖譜；以及 圖4 百分比之殿粉溶液放至雷射光散射粒徑分佈 刀析儀中檢測之分析圖譜。 【主要元件符號說明】 sll° 第—料改質程序 11 201022289 S120 第二修飾改質程序 S130 乳化與微乳化程序 S140 純化程序 S150 乾燥程序 ‘ 1101 含澱粉及澱粉衍生物的原料 • 1102 水 1103 澱粉粉漿 1104 酵素 θ 1105 小分子化澱粉粉漿 1201 氧化劑 1202 醋化劑 1203 低黏度低分子量澱粉粉漿 1301 水 1302 低黏度低分子量澱粉粉漿水溶液 1303 煮沸糊化 φ 1304 澱粉糊液 1305 醋酸酐 1306 超音波均質機 1307 乳化與微乳化澱粉糊液 1401 醇類 1402 乳化與微乳化澱粉甲醇溶液 1403 機械裝置 1404 乳白色膠體糊液 12

Claims (1)

1. 201022289 十、申請專利範圍： 1· 一種奈米澱粉的製造方法，其至少包含下， 將一含殺粉及澱粉衍生物的原科進行一’驟 質程序，生成一第一修飾改質生成物；第〜修飾改 第一修飾改質程 乳化與镟乳化程 醇類進行一純化 將該第一修飾改質生成物進行_ 序 生成一第二修飾改質生成物； 序 將該第二修飾改質生成物進行_ 生成一乳化與微乳化生成物； 將該乳化與微乳化生成物中加入 程序’生成一純化生成物；以及 將該純化生餘進行—乾燥程序，製成該奈米殿粉。 •申清專利範圍第1項所述之製造方法，其中該含澱粉 及殺粉衍生物的原料之濃度重量百分比為5到40。 3_ .如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該第一修 飾改質生成物為小分子化殿粉粉聚。 ❹ 4.如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該第二修 都改質生成物為氧化酯化澱粉。 5.如申請專利範圍第i項所述之製^法’其中乳化與後 乳化生成物為穩定性之修飾澱粉。 甘由禮— 6·根據中請專利範圍第5項所迷之製#法暮皆被取：性 之修飾殺粉為殿粉中大部分具活棒义食纟: 。 如申請專利範圍第i項所述之製邊#法，其 '化生 成物為最終修飾澱粉。 14 7. 201022289 1501 真空乾燥設備 1502 奈米澱粉

   13 201022289 8. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該第一修 飾改質程序或該第二修飾改質程序可使用酵素。 9. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該第一修 * 飾改質程序或該第二修飾改質程序所使用酵素為液化酵 ^ 素、澱粉酵素同功酵素、菊萄糖水解酵素或去分支酵素。 * 10.如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該第一修 飾改質程序或該第二修飾改質程序使用酵素之溫度為 攝氏40〜60度。 參 11.如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該第一修 飾改質程序或該第二修飾改質程序為使用氧化劑為二欠 氯酸鈉、次氯酸鈣。 12.如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該第一修 飾改質程序或該第二修祷改質程序為使用酯化劑為蜡 酸酐、正麟酸或醋酸乙烯。 13·如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該乳化與 _ 微乳化程序藉由醋酸酐進打。 14·如申請專利範圍第丨項所述之製造方法，其中該乳化與 微乳化程序於一機械裝置中進行，該機械裝置為授掉 機、均質機或超音波均質機。 15·如申請專利範圍第μ項所述之製造方法，其中該攪掉 機使用條件為每分鐘3〇~1 〇〇轉。 16.如申請專利範圍第u項所述之製造方法，其中該均質 機使用條件為每分鐘10000〜12000轉。 15 201022289 17. 如申請專利範圍第14項所述之製造方法，其中該超音 波均質機使用條件為60〜69瓦，連續作用1〜2小時。 18. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該純化程 t 序加入之醇類為一元醇。 " 19.如申請專利範圍第18項所述之製造方法，其中該一元 ' 醇為曱醇或乙醇。 20.如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該乾燥程 序使用一真空乾燥設備。 ❿ 21.如申請專利範圍第20項所述之製造方法，其中該真空 乾燥設備使用壓力條件為1〜760釐米汞柱。