淀粉（Starch）是世界上非常豐富的可再生資源之一，淀粉是由葡萄糖分子的聚合形成的，葡萄糖分子是細(xì)胞中碳水化合物最平常的儲(chǔ)存形式。淀粉分為直鏈淀粉和支鏈淀粉兩種類。直鏈淀粉是沒(méi)有分支的螺旋的結(jié)構(gòu)；支鏈淀粉則是通過(guò)a-1，4-糖苷鍵組合24～30個(gè)葡萄糖殘基形成的，a-1，6-糖苷鍵連接支鏈淀粉分支處的葡萄糖殘基。

淀粉是一種來(lái)自谷物和塊莖作物的生物聚合物，其表面是微晶束結(jié)構(gòu)，由于淀粉本身具有可生物降解性、低成本等特點(diǎn)，淀粉除了可以當(dāng)做物品食用，在工業(yè)材料中也具有著非常廣泛的應(yīng)用，例如藥品、造紙紡織品、化妝品等，可用于生產(chǎn)糊精、麥芽糖、葡萄糖、酒精等，也可以用于制備印花漿、紡織品的上漿、紙張的上膠、藥片的壓制等。淀粉一直在我們的日常生產(chǎn)生活中發(fā)揮著不可替代的作用，但是，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷更新，人們對(duì)淀粉的需求不再單單只是用作能量供給，原生淀粉已無(wú)法滿足工業(yè)發(fā)展對(duì)淀粉的需求。為此，從上世紀(jì)開(kāi)始，不少國(guó)內(nèi)外學(xué)者便開(kāi)始把目光投向淀粉的變性研究，目前，淀粉的變性研究已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績(jī)，一系列變性淀粉產(chǎn)品已經(jīng)問(wèn)世并且在生產(chǎn)生活中得以應(yīng)用，多孔淀粉就是其中之一。

多孔淀粉（PS）是一種新型的改性淀粉材料，是指以生淀粉為原材料，通過(guò)物理、化學(xué)、生物等手段，使淀粉顆粒表面直至中心都形成數(shù)量很多、雜亂無(wú)序、橫縱貫穿的小孔，這樣的淀粉叫做多孔淀粉，因其孔直徑大小一般是幾十納米乃至幾微米，故而又稱微孔淀粉，也可被叫做有孔淀粉。多孔淀粉是酶法變性淀粉的一種，是一種表面布滿直徑為1μm左右小孔的微粒，所有孔洞容積約為微粒體積的50%。多孔淀粉在掃描電鏡觀察下，多孔淀粉表面小孔不僅數(shù)目多且孔與孔之間的間距非常小，每個(gè)孔的半徑約為0.5μm，小孔由表及里深入，一般孔隙率在50%上下，具有較大比表面積，吸附性能良好，機(jī)械強(qiáng)度強(qiáng)，有很好的研究使用價(jià)值。

本文通過(guò)對(duì)木薯淀粉的微波與超聲波處理，研究了不同功率下微波強(qiáng)度及不同功率下超聲波強(qiáng)度與時(shí)間對(duì)木薯多孔淀粉成孔的影響。進(jìn)一步優(yōu)化了木薯多孔淀粉的制備工藝、提高木薯多孔淀粉品質(zhì)提供依據(jù)。

一、材料與方法

1、材料

木薯淀粉：來(lái)賓淀粉廠；磷酸氫二鈉（AR）：上海麥克林試劑公司；檸檬酸（AR）：上海麥克林試劑公司；氫氧化鈉（AR）：上海麥克林試劑公司；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）：山東魯花集團(tuán)有限公司。

2、儀器

SHB-I循環(huán)水式多用真空泵：武漢亨泰達(dá)儀器設(shè)備有限公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器：鞏義市予華一起有限責(zé)任公司；SHA-B水浴恒溫震蕩器：金壇市醫(yī)療儀器廠；DZF-6010型真空干燥箱：鞏義市科瑞儀器有限公司；電子分析天平：BSA124S-CW，賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；微量移液器：Pipet-LiteXLS，梅特勒-托利多國(guó)際有限公司，瑞士；TGL-18C高速臺(tái)式離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；微波反應(yīng)器：XH-100A，北京祥鵠科技發(fā)展有限公司；超聲波反應(yīng)器：JP-l00ST；深圳市潔盟清洗設(shè)備有限公司；掃描電子顯微鏡：SUpra55Sapphire，德國(guó)卡爾蔡司（CarlZEISS）公司；同步熱分析儀：STA449F3Jupiter，Netzsch-GeratebauGmbH，德國(guó)；Nicoletis10型傅里葉變換紅外光譜儀：美國(guó)賽默～飛世爾科技公司；X-射線多晶粉末衍射儀：MiniFlex600，RigakuCorporation，日本。

3、方法

（1）Na₂HPO₄-檸檬酸緩沖液的配置

稱取一定量的Na₂HPO₄溶解轉(zhuǎn)移至200mL容量瓶定容，配制成0.2mol/L的Na₂HPO₄溶液。稱取一定量的檸檬酸溶解轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶定容，配制成0.1mol/L的檸檬酸溶液。利用配制好的Na₂HPO₄溶液和檸檬酸溶液按下表配制不同的磷酸氫二鈉—檸檬酸緩沖液。

（2）多孔木薯淀粉普通酶解制備方法

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-檸檬酸緩沖液制成淀粉乳，置于45℃恒溫磁力攪拌器中攪拌預(yù)熱半小時(shí)，然后加入一定量的a-淀粉酶，然后置于水浴恒溫振蕩器中，在pH4.6、45℃下震蕩12h，酶解結(jié)束后立即加入一定量的4%NaOH溶液終止反應(yīng)。淀粉乳經(jīng)離心沉淀（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）微波超聲波輔助制備多孔木薯淀粉方法

取10g木薯淀粉置于干凈的表面皿中，放于微波反應(yīng)器（微波功率150W，1min）預(yù)處理，然后放于150mL三角瓶中，加入一定量pH的Na₂HPO₄-檸檬酸緩沖液制成淀粉乳，置于45℃恒溫磁力攪拌器中攪拌預(yù)熱半小時(shí)，然后加入一定量的a-淀粉酶，放于微波反應(yīng)器中反應(yīng)
一段時(shí)間，然后取出在超聲波反應(yīng)器中超聲一段時(shí)間。反應(yīng)結(jié)束后立即加入一定量的4%NaOH溶液終止反應(yīng)。淀粉乳經(jīng)離心沉淀（3000r/min，20min），取出放于微波反應(yīng)器（150W，1min）干燥，取出粉碎研磨即得微波超聲波處理過(guò)的多孔木薯淀粉。

4、多孔木薯淀粉吸油率的測(cè)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質(zhì)量比。取4.00mL花生油于道夫管（管重m）中，然后精確稱取1.0000g（m₁）研磨好的多孔木薯淀粉放入道夫管中，振蕩均勻，靜止1h，然后放入離心器中離心（3000r/min，20min），將上層花生油吸出，稱重道夫管與剩余物總質(zhì)量（m₂）。

二、結(jié)果與分析

1、酶解法制備多孔木薯淀粉

（1）反應(yīng)溫度對(duì)吸油率的影響反應(yīng)溫度選擇40℃、45℃、50℃、55℃、60℃，其他參數(shù)選擇為：反應(yīng)時(shí)間10h、體系PH4.8、加酶量11U/g。吸油率如圖1所示。

從圖1中可以看出反應(yīng)溫度在40℃～50℃區(qū)間，多孔木薯淀粉的吸油率隨著溫度的增加而增大，在50℃時(shí)，吸油率達(dá)到最大值，50℃之后，隨著溫度的增加而減小。這是因?yàn)閍-淀粉酶隨著溫度的升高酶的活性增強(qiáng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)50℃時(shí)，酶的活性達(dá)到最大，之后隨著溫度的升高導(dǎo)致酶失活。

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相關(guān)鏈接：磷酸氫二鈉，氫氧化鈉，a-淀粉酶，檸檬酸