玉米多孔淀粉制備和其粉末化薏苡仁油探究

1、玉米多孔淀粉制備和其粉末化蕙該仁油探摘要該文目的是優(yōu)化多孔淀粉的制備工藝，將 其應用于粉末化慧鎂仁油的研究。以玉米淀粉為原料，采用 糖化酶和a-淀粉酶復合酶解法制備多孔淀粉。以色拉油的 吸油率為指標，通過正交試驗設計優(yōu)化多孔淀粉的制備工 藝；采用多孔淀粉粉末化慧該仁油，考察不同比例多孔淀粉 對蕙該仁油中甘油三油酸酯收率的影響；同時考察粉末化蕙 及仁油的流動性和甘油三油酸酯的釋放特性。結果表明最佳 工藝條件為糖化酶和a-淀粉酶配比3： 1,溫度55 °c, ph 5. 0,水解12 h,所得多孔淀粉對色拉油的吸油率達到98. 5%； 用于粉末化慧該仁油，多孔淀粉和蕙該仁油質(zhì)量比4 :

2、1,粉 末化的慧該仁油中甘油三油酸酯收率為97. 02%,粉末流動性 良好且具有緩釋性能。多孔淀粉粉末化液體油生產(chǎn)工藝簡 單、操作方便、成本低，具有推廣應用價值。關鍵詞慧該仁油；玉米多孔淀粉；流動性；體外溶出 度慧改仁為藥膳兩用原料，含有約2%7%左右的蕙該仁油 llo現(xiàn)代藥理學研究表明，蕙該仁油能減少肌肉攣縮，具 有增強免疫力和抗腫瘤等作用，且對人體無毒，無致突變作 用2-3,因此蕙該油在藥用等方面有很大的潛在應用價值 4。然而，慧該仁油流動性差，在制劑或食品工業(yè)大量使 用時，很難均勻分散于原料中，并在稱取、填充、包裝、容 器清洗時都會造成困難5；另外，采用壓制等方法將其制 成軟膠囊，在生產(chǎn)

3、中存在滲油、收率低等問題6,故將蕙 及仁油粉末化，便于生產(chǎn)加工或制劑成型。多孔淀粉具有如下特性：較大的比孔容、比表面積，較 低的堆積密度、顆粒密度，良好的吸水吸油能力；在干燥狀 態(tài)下有良好的機械強度；分散在水及其他溶劑中能保持明顯 的結構完整性；加工過程安全無毒，使用劑量不受限制 7-8 o多孔淀粉用于吸附油脂具有獨特的效果，且油脂吸 附量在70%80%時仍為流動的固體顆粒狀態(tài)9；粉末后的 油脂運輸方便，且載油量也較高。本文通過采用a-淀粉酶 和糖化酶協(xié)同酶解玉米淀粉制備多孔淀粉，并采用正交試驗 設計優(yōu)化制備工藝，以制備吸油率高的產(chǎn)品，將其作為藥物 載體，通過簡單的工藝粉末化蕙改仁油，并對粉末

4、化蕙該仁 油進行電鏡分析和流動性、體外釋藥性能測試。1材料ha221-50-06超臨界流體萃取裝置（江蘇南通華安超臨 界萃取有限公司）；bt-1000粉體綜合特性測試儀（丹東市百 特儀器有限公司）；6390lv掃描電鏡（日本電子公司）； anient 1100高效液相色譜儀（美國安捷倫公司）；2000es 蒸發(fā)光散射檢測器（美國奧泰公司）；zrs-8g智能溶出試驗 儀（天津大學無線電廠）；ar402多功能制劑試驗機（德國艾 維卡有限公司）o玉米淀粉（長春大成淀粉開發(fā)有限公司）；a-淀粉酶上4 000 ug-1、糖化酶$10萬ug-1 （上海佳和生物科技有 限公司）；慧該仁（安徽井泉集團中藥飲片

5、有限公司）；甘油 三油酸酯（中國食品藥品檢定研究院）；甲醇為色譜純，水 為高純水，其余試劑均為分析純。2方法2. 1慧該仁油的提取蕙及仁干燥粉碎，過20目篩，稱取適量粉末進行超臨 界萃取，萃取釜（1 l）溫度45 °c,壓力26 mpa,分離釜 i溫度45 °c,壓力6 mpa,分離釜ii溫度35 °c,壓力5 mpa, c02流量30 lh-1,萃取1.5 h,得到慧改仁油，測得甘油 三油酸酯的質(zhì)量分數(shù)為0. 835 6 gg-1,放置于陰涼處，密 封避光保存，備用。2.2多孔淀粉的制備稱取玉米淀粉10 g,加入一定ph的醋酸鈉緩沖液配成 懸浮液，在一定溫度下預

6、熱30 min,精確加入a -淀粉酶和 糖化酶適量，恒溫攪拌，反應一段時間后，用4%氫氧化鈉溶 液中止酶解反應。離心，分離上清液，沉淀物用蒸憎蒸餡水 充分洗滌，在45 £下干燥，粉碎，過篩，即得多孔淀粉。玉米多孔淀粉吸油率測定10：稱取玉米多孔淀粉ml 適量，恒溫下與色拉油適量混合攪拌，于已知質(zhì)量的砂芯增 埸m2中，抽濾至沒有油滴滴下，稱重m3,計算砂芯址坍前 后的質(zhì)量差，計算吸油率。吸油率=(m3-ml-m2)/mix 100%。2. 3正交試驗設計前期試驗研究發(fā)現(xiàn)，酶解多孔淀粉的吸油率隨著加酶量 的增加而增大；當加酶總量超過1.0%(以淀粉干基計)時， 繼續(xù)添加酶，較多玉米淀粉顆

7、粒被酶解為更小的顆粒和葡萄 糖，導致淀粉顆粒的坍塌和孔洞結構的破壞，吸油率反而下 降o故試驗中確定加酶總量為1.0%。在單因素試驗的基礎上, 根據(jù)所選用糖化酶和a -淀粉酶的最適ph和最適溫度，以反 應溫度、酶配比、反應時間、ph等為考察因素，吸油率為指 標，通過正交試驗設計優(yōu)選制備多孔淀粉的最佳工藝條件， 正交試驗因素水平見表lo2.4多孔淀粉粉末化慧該仁油的制備按多孔淀粉與藥物質(zhì)量比例2 ： 1, 3 ： 1, 4 ： 1,分別稱 取多孔淀粉和慧該仁油適量，置于多功能制劑試驗機攪拌槽 中,以200 r min-1攪拌5 min,即得，備用。2. 5含量測定方法建立2. 5. 1溶液的配制對

8、照品溶液的配制：精密稱取甘油 三油酸酯對照品5. 20 mg,置于25 ml量瓶中，用流動相溶 解并稀釋至刻度，搖勻，得208. 00 mgl-1對照品貯備液。 供試品溶液的配制：取多孔淀粉粉末化慧該仁油樣品適量， 精密稱定，置25 ml量瓶中，加流動相稀釋至刻度，稱重， 超聲，再稱重，用流動相補足減失的質(zhì)量，濾過，即得。2. 5. 2 色譜條件 agilent hc-c18 色譜柱(4. 6 mmx250 mm, 5 um)；流動相乙晴-二氯甲烷(65 : 35),流速1 ml min-1； 柱溫25 °c；進樣量10 ul； elsd參數(shù)漂移管溫度70 °c, 氮氣流速

9、1.0 l - min-1 o2. 5.3線性關系考察 分別精密吸取甘油三油酸酯對照 品儲備液0.1, 0. 2, 0. 5, 1, 2 ml,各置于10 ml量瓶中， 加甲醇稀釋至刻度，搖勻。分別吸取上述對照品系列溶液各 10 pl進樣，按2. 5.2項下色譜條件進樣分析，測定峰面積。 將峰面積a與質(zhì)量濃度c (mgl-l)進行線性回歸，得標準 曲線方程a=126. 43c+3. 62, 0.999 7。結果顯示，甘油三 油酸酯在2. 0841. 60 mg l-1線性關系良好。2. 5.4精密度和穩(wěn)定性試驗 取同一濃度對照品溶液， 連續(xù)進樣6次，測得甘油三油酸酯峰面積的rsd 1. 4%o

10、取對 照品溶液，于配制后0, 2, 4, 8, 12 h進樣，甘油三油酸 酯的峰面積沒有明顯變化，rsd 1.6%,表明甘油三油酸酯溶 液在室溫12 h內(nèi)穩(wěn)定。2. 5.5重復性試驗 取同批樣品6份，按供試品溶液制 備方法及檢測方法，測得甘油三油酸酯含量的rsd 1. 8%,結 果可知重復性良好，符合要求。2. 5.6加樣回收率試驗 分別精密稱取已知甘油三油酸 酯含量的粉末化慧該仁油樣品各約6 mg,平行9份，置于 100 ml量瓶中，分別精密加入甘油三油酸酯對照品溶液適量, 加甲醇稀釋至刻度，在線性范圍內(nèi)制成低、中、高質(zhì)量濃度 的供試品溶液，按2. 5.2項下色譜條件測定含量，計算回收 率，

11、結果見表2。2.6甘油三油酸酯吸附率測定精密稱取粉末化慧該仁油適量，按2.5. 1和2. 5.2項下 方法進行制備和測定。甘油三油酸酯吸附率二粉末中甘油三 油酸酯含量/甘油三油酸酯投料量x 100%o2. 7流動性測定取待測粉體樣品，在測量溫度(20±2)°c,濕度(50±5) %的條件下，采用粉體綜合特性測試儀測定并計算 其休止角、松密度、振實密度。休止角計算方法：由粉體綜 合特性測試儀得出圓錐體高h和半徑r,按公式(1)計算休 止角0。松密度和振實密度的計算方法：將粉體裝填于測量 容器時，不施加任何外力所測得粉體體積vi和粉7重ml, 按公式(2)計算松密度。

12、經(jīng)粉體綜合特性測試儀振蕩后， 最終體積不變時測得的粉體體積v2和粉重m2,按公式(3) 計算振實密度。tan 0 =h/r (1)p 匸 ml/vl (2)p2= m2/v2 (3)2.8掃描電鏡分析(sem)將玉米多孔淀粉、粉末化蕙該仁油分散于蓋玻片上，鍍 金、固定于銅版上，用電子掃描顯微鏡觀察其表面形態(tài)。2.9溶出度考察分別將粉末化蕙該仁油、蕙該仁油填裝膠囊，按2010 年版中國藥典二部附錄xc槳法對溶出度測定，以水900 ml 為溶出介質(zhì)，50 r mint, (37±0. 5)°c,于 30, 60,120, 150, 180, 240, 360 min取樣5 ml

13、 (同時補加同溫度 等量溶出介質(zhì))，以0. 45 um多孔濾膜過濾，取續(xù)濾液10 pl 進行hplc測定，測定結果代入標準曲線計算濃度，并換算 成累積溶出率。3結果3. 1正交試驗正交試驗結果見表3,方差分析結果見表4。在形成多 孔的過程中，是2種酶的協(xié)同作用。糖化酶是外切型淀粉酶, 反應初期沿著淀粉分子的非還原末端逐級降解，水解顆粒表 面的不規(guī)則部分及無定形區(qū)，形成一個個很小的孔；隨著水 解的進行，淀粉顆粒吸水溶脹，a-淀粉酶能接近顆粒內(nèi)部, 其隨機內(nèi)切作用為糖化酶提供新的非還原性末端，兩者的協(xié) 同作用不僅提高了水解速度，也使水解沿著更多的點向顆粒 內(nèi)部推進，最終形成中空的多孔結構的顆粒形狀

14、結構11。 吸油率是反映多孔淀粉成孔好壞的主要指標，多孔淀粉能將 油吸附于多孔之中，成孔情況越好，吸油率越高。由方差分析結果可知，各因素對吸油率影響主次順序為 酶配比ph 溫度時間，其中酶配比、ph、溫度均達到顯 著水平，確定最佳處方工藝條件為a2b2c3d2,即糖化酶與a - 淀粉酶配比為3 : 1,酶解反應溫度55 °c,酶解體系ph 5.0, 酶解反應時間12 ho根據(jù)確定的最佳工藝條件重復3次進行 驗證試驗，所得多孔淀粉的平均吸油率為98. 5%o3.2多孔淀粉掃描電鏡分析(sem)玉米多孔淀粉顆粒表面結構電鏡圖見圖1,多孔淀粉表 面產(chǎn)生了許多蜂窩狀孔洞或凹坑，多孔由表面向中

15、心延伸， 孔徑約11.5um,淀粉顆粒比較完整，保持了淀粉顆粒的 骨架結構。多孔淀粉的質(zhì)量優(yōu)劣主要在于多孔的直徑大小、 孔腔體積、淀粉總體積的比率、多孔在淀粉表面的分布、淀 粉內(nèi)部多孔的分布。多孔淀粉的吸油率與其顆粒結構密切相 關，顆粒產(chǎn)生多孔結構，同時保持顆粒結構，大大提高了淀 粉的比表面積，吸油效果顯著提高。從圖中可以看出，蕙該 仁油基本上被多孔淀粉吸附并包埋在淀粉顆粒內(nèi)，部分孔洞 邊沿附著少許慧該仁油使其色澤發(fā)生改變。3.3甘油三油酸酯吸附率測定多孔淀粉對蕙及仁油具有較好的吸附包埋效果，隨著多 孔淀粉用量增加，粉末化蕙議仁油中甘油三油酸酯收率亦增 加。當多孔淀粉與蕙該仁油質(zhì)量比為4：1時

16、，用手捏緊擠壓時粉末化慧該仁油表面無明顯油膩感，說明蕙該仁油基本 上被多孔淀粉吸附并包埋在淀務顆粒的小孔壁，同時能保持 相當?shù)臋C械強度而不被手指擠壓所破壞，見表5o3. 4流動性測定多孔淀粉和粉末化蕙及仁油的流動性測定結果見表6o 與多孔淀粉對照，粉末化慧該仁油仍具有較好流動性，便于 生產(chǎn)加工或制劑成型。3. 5溶出度測定蕙改仁油或粉末化慧改仁油中甘油三油酸酯在水中的 釋藥曲線見圖2o 4 h內(nèi)，蕙改仁油中甘油三油酸酯的釋藥 量高達85. 6%o而相同溶出介質(zhì)條件下，甘油三油酸酯從粉 末化慧該仁油中釋放速率較慢，釋藥量為81.3%。原因可能 是多孔淀粉粉末化吸附蕙該仁油的過程中，一部分慧該仁油

17、 進入到淀粉顆粒的孔洞中，而另一部分則吸附在多孔淀粉的 表面。而進入淀粉孔洞中的蕙徴仁油，由于多孔淀粉吸附作 用，使得內(nèi)容物向外遷移時遇到了阻礙，延滯了釋放。4討論多孔淀粉是一種用途廣泛、環(huán)境友好的新型生物材料， 其制備方法有物理法、化學法、生物法，工業(yè)化生產(chǎn)中以生 物法為主12。生物法制備多孔淀粉的工藝簡單易行，所得 產(chǎn)品吸附性好、安全性高、綜合品質(zhì)優(yōu)良13 o本研究通過 正交試驗設計優(yōu)化工藝參數(shù)制備的多孔淀粉顆粒，平均粒徑 較小，表面產(chǎn)生許多由表面向中心延伸的蜂窩狀多孔，有利 于淀粉顆粒對目的物質(zhì)的吸附；在溶液中分散性好，具有良 好的吸附性能。本研究采用多孔淀粉粉末化慧改仁油，即在常溫下將

18、載 體與目的物質(zhì)按適當比例進行混合，利用多孔淀粉較大比表 面積及顆粒蜂窩狀孔洞結構，將慧該仁油吸附并包埋在多孔 淀粉中而成固體粉末。制備工藝簡單方便，無需對慧該仁油 進行乳化、均質(zhì)、干燥等復雜加工，未影響蕙該仁油的風味, 也不會因高溫加工產(chǎn)生對慧該仁油成分不利的影響。采用多 孔淀粉吸附適量蕙及仁油，制成粉末化蕙改仁油，不僅含油 率高，且具有良好的分散性、流動性、可加工性、緩釋性能, 適于在固體食品、藥品中添加。但由于多孔淀粉吸附后的顆 粒為開放狀態(tài)，含有較多不飽和脂肪酸的慧改仁油仍存在被 氧化的風險，故可以選用適宜的壁材將粉末蕙該仁油進行進 一步包裹加工，該研究將在后續(xù)試驗中進行。參考文獻1玉

19、珍，熊華，蔣巖，等.蕙議仁油脂質(zhì)體的制備及質(zhì)量評價j.食品科學，2009, 30 (16)：193.2楊玲，寧軍.蕙改仁油脂的微商熱重分析j.天 然產(chǎn)物研究與開發(fā)，1999, 11 (1)： 39.3陶小軍，雷雨霏，李云興，等.蕙該仁油的鎮(zhèn)痛止 血作用j.中國實驗方劑學雜志，2010, 16 (17)： 161.4 楊玲，蘇維埃，錢建東，等.蕙該仁油脂的化學成分分析j糧食與油食品科學,2001, 22 (5)：60.5 高紅日，鄭聯(lián)合，陳艷,等.椰子油粉末油脂制備工藝研究j糧食與油脂，2011(9)： 24.6 游劍，崔福德，李青坡,等.固體粉末化技術在液態(tài)油性中藥中的研究與應用j.中國中藥雜

20、志，2004, 29(1)： 7.7 聶麗紅，羅志剛，王穎,等.酶法制備多孔玉米淀粉及其顯微結構的研究j現(xiàn)代食品科技，2009, 25 (12)： 1427.8 張忠，吳居吾，熊華，等.粕米多孔淀粉制備及微 藻油dha微膠囊化的研究j.食品工藝科技，2012, 33(1)： 211.9 陳三寶，陳武，鄒盛勤，等.多孔淀粉制備粉末油脂新工藝的研究j.中國油脂，2005, 30 (6)：42.10 曹新志，武玉娟，王柱.高吸油率玉米多孔淀粉 的制備工藝研究j.四川理工學院學報：自然科學版， 2008, 21 (1)： 66.11 陽春苗，鄭廣進，龍盛京，等.老鼠筋生物堿a及其衍生物對a-淀粉酶活性

21、的影響j.中國現(xiàn)代應用藥 學,2012,29 (3)：205.12 劉梅，劉可志，徐雅雯，等.酸法制備多孔淀粉及其特性研究j食品工藝科技，2012, 33 (6)：197.13 張斌，陳國.多孔淀粉制備工藝及其研究進展j. 食品工藝科技，2012, 33 (2)：399.study on porous maize starch preparation and powdering coix seed oiljiang yan-rongl , 2 , zhang zhen-hail , ding dong-meil, sun el, wang jingl, jia xiao-binl, 2*(1.

22、 key laboratory of new drug delivery system of chinese materia medica, jiangsu provincial academy of chinese medicine, nanjing 210028, china； 2. nanjing university of chinese medicine , nanjing 210046, china)abstract to optimize the preparation conditions of porous starch. the porous starch was used

23、 to powder coix seed oil. porous starch was made of maize starch by using compound enzymes of glucoamylase and a -amylase. the preparation process was optimized through orthogonal test design with oil absorption rate to salad oil as indexes the effect of different dosages of porous starch on yield of triglyceride by powdering coix seed oil was studied the triglyceride release behaviors and fluidity of powdered coix seed oil were also studied the results showed that the optimum cond iti ons for prepara