阿魏酸多孔淀粉酯的制备及应用研究

来源 :甘肃农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wutongyu520
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多孔淀粉(porous starch,PS)具有大的比表面积,因而具备强吸附性,相较于天然淀粉(native starch,NS),PS在改性反应中可释放更多化学反应位点,有助于提升反应效率。这使得PS成为研究热点,而目前大多数研究聚焦在PS的制备及其对功能性分子的吸附应用,对PS的化学改性研究较少。阿魏酸(ferulic acid,FA)是一种功能性酚酸,但其分子结构中苯环和短不饱和烃链的存在导致了低极性和低水溶性,使此类功能性物质难以渗透脂质双分子层,限制了其体内抗氧化作用。通过酯化反应将FA连接到PS制备的阿魏酸多孔淀粉酯(ferulic acid porous starch ester,FA-PS),可增强FA的水溶性和生物利用度。此外,将FA-PS用于吸附木犀草素提升其溶解度,及利用FA-PS结构特性对亚油酸不饱和双键进行络合保护,相关研究未见报道。本论文以PS为反应主体,FA为酯化剂,成功制备具有多孔微结构的FA-PS,研究其取代度(degree of substitution,DS)与结构、性能之间的互作关系,并将其应用于木犀草素溶解性的改善以及亚油酸易氧化结构的保护研究中,主要研究结果如下:1、以马铃薯淀粉为原料,用溶剂交换法制备了PS。天然马铃薯淀粉颗粒外形为表面光滑且结构致密的球形或椭球形,PS表面粗糙,具有大量从颗粒表面延伸到内部的海绵状或泡沫状孔隙结构。制备的PS比表面积达到67.74 m2/g,平均孔径为20.23 nm,属于介孔材料范畴。多孔化后,PS处于无定形物质状态,其粒度大于NS但热稳定性与NS相近。进一步,将FA与PS发生酯化反应,在非水相体系中成功制备取代度为0.157-0.878的FA-PS,酯化合成最优制备条件为:反应物摩尔比(nAGU:n阿魏酸)为1:2,酯化反应时间为3 h,酯化反应温度为80℃。该条件制备的FA-PS比表面积可达到83.50 m2/g,平均孔径低至8.59nm。NMR和FT-IR显示FA和PS之间通过酯键完成骨架连接。SEM、N2-吸附/脱附及粒度分析表明酯化后随DS增加,FA-PS形成更小而致密的孔隙结构,而粒度逐渐增大。XRD分析表明FA-PS由PS非晶无序状态发生晶型回生,形成新的结晶结构。流变性能分析表明FA-PS淀粉糊表观粘度增加,DS越高时增稠作用更为显著,糊液的抗剪切性也更好。TGA分析表明,酯化后热稳定性增强。FA-PS具备较强的抗氧化活性,对DPPH自由基的清除能力及其还原力与体系浓度和DS呈正相关。相比于PS,FA-PS水溶性得到明显改善,体外抗消化性能显著提升(P<0.05),且抗性淀粉含量随DS的增加而增大。2、以FA-PS对木犀草素进行吸附,制备木犀草素@阿魏酸多孔淀粉酯复合物,当药载比为1:1时,木犀草素负载率为44.6%。SEM及粒度分析显示复合物颗粒外表呈包覆状,大部分孔被木犀草素填充,复合物粉末具有良好的颗粒均匀性,结合XRD及水溶性分析表明,由于纳米级孔隙的限制,木犀草素以微晶形式及非晶体状态成功加载到FA-PS中,木犀草素溶解性得到改善。3、将FA-PS与亚油酸络合,制备的阿魏酸多孔淀粉酯-亚油酸络合物中亚油酸总含量为1.014 mg/g,复合物得率为67.85%。FT-IR分析结果表明络合后亚油酸结构中-C=C不饱和双键仍然存在,避免了氧化。络合物表现出的V型结晶特征,粒度变小,热性能有所提升。
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