微波超声波辅助酶解法制备多孔木薯淀粉（一）

淀粉（Starch）是微波世界上非常丰富的可再生资源之一，淀粉是超声由葡萄糖分子的聚合形成的，葡萄糖分子是波辅细胞中碳水化合物最平常的储存形式。淀粉分为直链淀粉和支链淀粉两种类。助酶制备直链淀粉是解法没有分支的螺旋的结构；支链淀粉则是通过a-1，4-糖苷键组合24～30个葡萄糖残基形成的多孔淀粉，a-1，木薯6-糖苷键连接支链淀粉分支处的微波葡萄糖残基。

淀粉是超声一种来自谷物和块茎作物的生物聚合物，其表面是波辅微晶束结构，由于淀粉本身具有可生物降解性、助酶制备低成本等特点，解法淀粉除了可以当做物品食用，多孔淀粉在工业材料中也具有着非常广泛的木薯应用，例如药品、微波造纸纺织品、化妆品等，可用于生产糊精、麦芽糖、葡萄糖、酒精等，也可以用于制备印花浆、纺织品的上浆、纸张的上胶、药片的压制等。淀粉一直在我们的日常生产生活中发挥着不可替代的作用，但是，随着科学技术的不断发展以及现代工业技术的不断更新，人们对淀粉的需求不再单单只是用作能量供给，原生淀粉已无法满足工业发展对淀粉的需求。为此，从上世纪开始，不少国内外学者便开始把目光投向淀粉的变性研究，目前，淀粉的变性研究已经取得了不错的成绩，一系列变性淀粉产品已经问世并且在生产生活中得以应用，多孔淀粉就是其中之一。

多孔淀粉（PS）是一种新型的改性淀粉材料，是指以生淀粉为原材料，通过物理、化学、生物等手段，使淀粉颗粒表面直至中心都形成数量很多、杂乱无序、横纵贯穿的小孔，这样的淀粉叫做多孔淀粉，因其孔直径大小一般是几十纳米乃至几微米，故而又称微孔淀粉，也可被叫做有孔淀粉。多孔淀粉是酶法变性淀粉的一种，是一种表面布满直径为1μm左右小孔的微粒，所有孔洞容积约为微粒体积的50%。多孔淀粉在扫描电镜观察下，多孔淀粉表面小孔不仅数目多且孔与孔之间的间距非常小，每个孔的半径约为0.5μm，小孔由表及里深入，一般孔隙率在50%上下，具有较大比表面积，吸附性能良好，机械强度强，有很好的研究使用价值。

本文通过对木薯淀粉的微波与超声波处理，研究了不同功率下微波强度及不同功率下超声波强度与时间对木薯多孔淀粉成孔的影响。进一步优化了木薯多孔淀粉的制备工艺、提高木薯多孔淀粉品质提供依据。

一、材料与方法

1、材料

木薯淀粉：来宾淀粉厂；磷酸氢二钠（AR）：上海麦克林试剂公司；柠檬酸（AR）：上海麦克林试剂公司；氢氧化钠（AR）：上海麦克林试剂公司；a-淀粉酶（BR）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司（酶活力4000U/g）；食用油（花生油）：山东鲁花集团有限公司。

2、仪器

SHB-I循环水式多用真空泵：武汉亨泰达仪器设备有限公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器：巩义市予华一起有限责任公司；SHA-B水浴恒温震荡器：金坛市医疗仪器厂；DZF-6010型真空干燥箱：巩义市科瑞仪器有限公司；电子分析天平：BSA124S-CW，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；微量移液器：Pipet-LiteXLS，梅特勒-托利多国际有限公司，瑞士；TGL-18C高速台式离心机：上海安亭科学仪器厂；微波反应器：XH-100A，北京祥鹄科技发展有限公司；超声波反应器：JP-l00ST；深圳市洁盟清洗设备有限公司；扫描电子显微镜：SUpra55Sapphire，德国卡尔蔡司（CarlZEISS）公司；同步热分析仪：STA449F3Jupiter，Netzsch-GeratebauGmbH，德国；Nicoletis10型傅里叶变换红外光谱仪：美国赛默～飞世尔科技公司；X-射线多晶粉末衍射仪：MiniFlex600，RigakuCorporation，日本。

3、方法

（1）Na₂HPO₄-柠檬酸缓冲液的配置

称取一定量的Na₂HPO₄溶解转移至200mL容量瓶定容，配制成0.2mol/L的Na₂HPO₄溶液。称取一定量的柠檬酸溶解转移至250mL容量瓶定容，配制成0.1mol/L的柠檬酸溶液。利用配制好的Na₂HPO₄溶液和柠檬酸溶液按下表配制不同的磷酸氢二钠—柠檬酸缓冲液。

（2）多孔木薯淀粉普通酶解制备方法

取一定量的木薯淀粉于150mL三角瓶中，加入一定量的pH4.6的Na₂HPO₄-柠檬酸缓冲液制成淀粉乳，置于45℃恒温磁力搅拌器中搅拌预热半小时，然后加入一定量的a-淀粉酶，然后置于水浴恒温振荡器中，在pH4.6、45℃下震荡12h，酶解结束后立即加入一定量的4%NaOH溶液终止反应。淀粉乳经离心沉淀（3000r/min，20min），然后放置于真空干燥箱中（50℃，0.05MPa）干燥18h，取出粉碎研磨即得多孔木薯淀粉。

（3）微波超声波辅助制备多孔木薯淀粉方法

取10g木薯淀粉置于干净的表面皿中，放于微波反应器（微波功率150W，1min）预处理，然后放于150mL三角瓶中，加入一定量pH的Na₂HPO₄-柠檬酸缓冲液制成淀粉乳，置于45℃恒温磁力搅拌器中搅拌预热半小时，然后加入一定量的a-淀粉酶，放于微波反应器中反应
一段时间，然后取出在超声波反应器中超声一段时间。反应结束后立即加入一定量的4%NaOH溶液终止反应。淀粉乳经离心沉淀（3000r/min，20min），取出放于微波反应器（150W，1min）干燥，取出粉碎研磨即得微波超声波处理过的多孔木薯淀粉。

4、多孔木薯淀粉吸油率的测定

吸油率是指多孔木薯淀粉所吸收的花生油占多孔淀粉的质量比。取4.00mL花生油于道夫管（管重m）中，然后精确称取1.0000g（m₁）研磨好的多孔木薯淀粉放入道夫管中，振荡均匀，静止1h，然后放入离心器中离心（3000r/min，20min），将上层花生油吸出，称重道夫管与剩余物总质量（m₂）。

二、结果与分析

1、酶解法制备多孔木薯淀粉

（1）反应温度对吸油率的影响反应温度选择40℃、45℃、50℃、55℃、60℃，其他参数选择为：反应时间10h、体系PH4.8、加酶量11U/g。吸油率如图1所示。

从图1中可以看出反应温度在40℃～50℃区间，多孔木薯淀粉的吸油率随着温度的增加而增大，在50℃时，吸油率达到最大值，50℃之后，随着温度的增加而减小。这是因为a-淀粉酶随着温度的升高酶的活性增强，当到达50℃时，酶的活性达到最大，之后随着温度的升高导致酶失活。

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