乳化交联方法制备淀粉微粒

乳化交联方法制备淀粉微粒

摘要：通过水包水的乳化交联方法制备淀粉微粒，由于在制备过程中没有使用有机溶剂，所以可以作为释放食品活性物质的运载工具。Octenyl succinic anhydride (OSA) starch辛烯基琥珀酸淀粉酯是原材料。光显微镜方法显示辛烯基琥珀酸淀粉酯的微粒(OSA-MPs)有很好的可分散性。扫描电子显微镜检查法(SEM)显示OSA-MPs是实心的球体。X射线衍射(XRD)图显示OSA-MPs是非结晶结构。筛选试验设计方法能衡量OSA-MPs的大小。通过统计分析，OSA淀粉的浓度、聚乙二醇分子量、分散内相和外相的体积比、聚乙二醇的浓度对粒径影响很大。关键词：淀粉微粒，水包水乳化，交联，筛选试验设计，粒径

1.简介

控制释放技术在制药行业中是先驱，如今在食品行业中，这些技术已经得到了实际运用。(salles et al., 2007;Soottitantawat et al., 2005; Malone and Appelqvist, 2003)。如维生素类、益生菌、生物活性肽和抗氧化剂这些受控制释放的生物活性微粒（无论是球形微粒还是胶囊微粒）的应用，在食品行业中是一个有前景有发展的领域。一些人已经尝试研制这种有缓释功能的微粒了。如Yoo et al .(2006)用水包油乳化剂喷雾构成的藻酸钠作为涂层材料，研发了包囊维生素E的藻酸钠微囊，在CaCl2溶液中，维生素E是型芯材料，吐温80是乳化剂。体外维生素E释放的测试结果显示：藻酸钠微囊在结构上与人工胃液是相排斥的，但是型芯材料在人工肠液中释放很快。Lee and Rosenberg (2000)通过油/水/油的乳化作用和热凝胶化作用人工合成了含无水乳脂的乳清蛋白微囊。这种微囊的水溶性非常小（水溶范围0.2%—6.3%），并可能适合于受控制的芯材释放物。然而，在食品行业中几乎没有研究报道用于控制释放生物活性物质的淀粉微粒的应用。

淀粉是一种丰富的、无毒的、生物所能分解的、可食用的、相对便宜的原料，在食物成分(Jafari et al., 2008; Loksuwan, 2007; Bayram et al., 2005; Krishnan et al., 2005)和药品(Shitara et al., 2008;Stertman et al., 2006; Illum et al., 2001)中已经得到了广泛的应用。适合于食品应用的淀粉微囊的制备主要采用喷雾干燥法。然而喷雾干燥法制备的淀粉微球在口服后迅速溶解，并不适合控制释放生物活性物质。但是通过油包水的乳化交联方法(Yu and Liu, 1994; Hamdi et al., 1998; Mao et al., 2004; Atyabi et al., 2006)应用控释药物的淀粉微囊已被人们所研发。对于水不溶性微粒，交联是一种有效的方法，而且可以通过改变交联度控制芯材的释放。然而，油包水乳化交联方法在食物中的控释应用有一些改变，特别是油包水乳状液的外相是有毒的有机溶剂时(Hamdi et al.1998; Latha et al., 2000)，这些有机溶剂可能会影响装入胶囊的生物活性物质的稳定性，并且留下有毒的不宜食用的剩余物。这些产物的安全性和稳定性关系到这个方法的使用限制，使得必须完善一个传统的安全制作方法。

有一种避免使用有机溶剂并可能实现的方法(Franssen and Hennink, 1998; Stenekes et al., 1999)，这种方法以两种水溶聚合物发生相位分离的现象为基础。在聚乙二醇作为外相的分散液中，水溶液的可溶性聚合物作为分散内相而被乳化。随后，被分散的聚合物通过交联形成具有水凝胶特性的微球体，从而导致相位分离从外相中分离出来。最近，用水包水乳剂来制备微球体，并用此来作为蛋白药物的装载体已被研究(Bos et al., 2001)。在这个研究中，通过水包水乳化方法而交联制得的淀粉微球的可行性已被研究。三偏磷酸钠（TSTP）作为交联剂，

对淀粉来说是它是一种有效的交联剂(Kasemsuwan et al., 1998)，这已有报道了。三偏磷酸钠（TSTP）是毒性小的固体，没有报道说它对人体有负面的影响(Woo and Seib, 1997)。以前的研究已经表明了三偏磷酸钠（TSTP）用于制备淀粉微粒是一种有效的交联剂(Fang et al., 2008; Malafaya et al., 2006)。

这个研究的首要目标是通过水包水乳化交联方法且不使用有毒有机溶剂制备淀粉微粒。这种微粒的结构是通过光学显微镜法、电子扫描法（SEM）、X-射线衍射法(XRD)来研究的。此外，利用筛选试验设计方法来评估微粒粒径的制定参数。

2.原料和方法：

2.1原料

聚乙二醇（PEG）10，000是从汕头Xilong Chemical Co.,Ltd买来的（中国广东），聚乙二醇（PEG）20，000是从北京Yili Chemical Co.买来的（中国北京），辛烯基琥珀酸淀粉酯（OSA）是一种变性淀粉，它是蜡质种玉米用辛烯基琥珀酸酐修饰而成(Soottitantawat et al., 2005)。三偏磷酸钠（TSTP）的配制在另外的文章里已有报道(Zhang et al., 2000)。其余所有的反应物都是一般标准的分析级。2.2 淀粉微粒的制备方法

通过水包水乳化交联制得淀粉微粒(Franssen and Hennink, 1998)，方法如下：配置10ml含22%的辛烯基琥珀酸淀粉酯、2.0%的三偏磷酸钠、1.5%的氢氧化钠的水溶液作为内相w1，30%的聚乙二醇20000水溶液100ml，此溶液作为外相w2。然后将w2 逐滴加入到w1 中，在250转/分的机械搅拌下形成w1/w2胶状液。保持250转/分的机械搅拌，恒温30℃进行交联反应8h。8h后，加入100ml 的无水乙醇到胶状液中，分离出微粒，得到辛烯基琥珀酸淀粉酯的微粒。经去离子水和无水乙醇多次洗涤提纯。最后于真空干燥箱中40℃时干燥12h，使用之前保存于密闭容器中。

图1 制备淀粉微粒的流程图

2.3微粒的鉴定

2.3.1光学显微镜

通过光学显微镜(CX31,日本奥林巴斯)可以观察到OSA-MPS的形态。把干燥