本發(fā)明公開了一種化學(xué)制備方法，具體地說，涉及一種交聯(lián)改性淀粉微球的新型制備方法。
背景技術(shù)：
淀粉是植物經(jīng)過光合作用產(chǎn)生的天然高分子化合物，是僅次于纖維素的第二大可再生資源，是重要的綠色化工基礎(chǔ)原料。但是，天然淀粉普遍存在溶解性差、分散性差、成膜性差、易老化及膠溶穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約著其在各行各業(yè)中的應(yīng)用。為了改進(jìn)天然淀粉的性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，利用化學(xué)、物理、酶法或復(fù)合改性處理方法，在淀粉分子上引入新的官能團(tuán)或改變淀粉分子大小和顆粒性質(zhì)，使其更適用于一定行業(yè)應(yīng)用的要求。
這種經(jīng)過二次加工，改變性質(zhì)的淀粉統(tǒng)稱為改性淀粉(或變性淀粉)，廣泛用于造紙、紡織、食品、醫(yī)藥、輕工業(yè)、建材、石油、生物工程等行業(yè)。改性淀粉的品種、規(guī)格已達(dá)兩千多種。按處理方式可分為物理改性淀粉、化學(xué)改性淀粉、酶法改性淀粉及復(fù)合改性淀粉四大類。隨著工業(yè)生產(chǎn)對(duì)改性淀粉的功能要求越來越多，品質(zhì)要求越來越高，對(duì)改性淀粉的研究和開發(fā)也日益增多。
淀粉可以來源多種植物，而在改性淀粉的生產(chǎn)應(yīng)用中，需要全面考慮植物的產(chǎn)量、種植方式及生化特性。根據(jù)來源，淀粉可以分為谷物類淀粉(玉米、大麥、小麥、高粱等)、薯類淀粉(馬鈴薯、甘薯、木薯等)和豆類淀粉(大豆等)。目前，玉米淀粉因?yàn)楫a(chǎn)量最大、價(jià)格平穩(wěn)、質(zhì)量穩(wěn)定，占據(jù)主要市場(chǎng)，特別是在淀粉糖、氨基酸及普通改性淀粉的生產(chǎn)中，基本以玉米淀粉為原料。而在特殊需求的改性淀粉生產(chǎn)中，木薯淀粉的性能更好，木薯在熱帶地區(qū)及我國(guó)南方廣泛種植。木薯淀粉支鏈含量最高達(dá)83％；蛋白質(zhì)含量?jī)H為0.1％，甚至不含蛋白質(zhì)；糊化溫度較低；因此木薯淀粉更適合進(jìn)行改性淀粉的生產(chǎn)加工。資料顯示，國(guó)內(nèi)約60％的木薯淀粉用于生產(chǎn)各類改性淀粉。
在全球范圍來看，從1811年糊精的發(fā)明開始，改性淀粉在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)有近200年的應(yīng)用歷史。在國(guó)際上，改性淀粉已經(jīng)是一個(gè)比較發(fā)達(dá)的產(chǎn)業(yè)。多個(gè)外資巨頭企業(yè)都在發(fā)展改性淀粉業(yè)務(wù)。比如，德國(guó)贏創(chuàng)集團(tuán)、英國(guó)泰萊公司、阿徹丹尼爾斯米德蘭公司(adm公司)、emsland集團(tuán)、艾維貝公司、美國(guó)嘉吉公司、美國(guó)宜瑞安(國(guó)民淀粉)公司、法國(guó)羅蓋特等巨頭，都有較大體量的改性淀粉業(yè)務(wù)或者就以此為主業(yè)。他們的改性淀粉產(chǎn)品，廣泛的在食品、飲料、制藥、保健品、個(gè)人護(hù)理、造紙等行業(yè)中應(yīng)用。
比如，美國(guó)宜瑞安公司，改性淀粉是其重要業(yè)務(wù)，這家公司在紐交所上市，市值80多億美金，一年銷售收入50多億美金。法國(guó)羅蓋特公司，是一家未上市企業(yè)，在官網(wǎng)上稱自己是世界頂級(jí)淀粉深加工企業(yè)，行業(yè)內(nèi)是世界第五大淀粉生產(chǎn)商，幾年前披露的營(yíng)業(yè)額就有30多億歐元。羅蓋特官網(wǎng)介紹，其改性淀粉產(chǎn)品在醫(yī)藥健康板塊有較大規(guī)模應(yīng)用，適用于不同需求的藥用輔料及個(gè)人護(hù)理品解決方案，涉及固體制劑、液體制劑、要用糖果、無熱原注射產(chǎn)品、保健品等。
淀粉微球作為一種新型的可生物降解材料，具有降解速度可控性、生物相容性、無毒、無免疫原性及貯存穩(wěn)定性、與藥物之間相互無影響等特點(diǎn)，微球的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)等可在合成階段人工控制，因此近十幾年來，淀粉微球成為優(yōu)良的藥物載體、吸附劑、包埋劑研發(fā)的新熱點(diǎn)。
arista是全球第一款純植物源性的止血材料，專利屬于美國(guó)軍方。產(chǎn)品是將植物淀粉提純?nèi)コ参锏鞍字涣粝轮参锒嗵牵俳?jīng)28天的乳化膠聯(lián)方法生成直徑為100微米，表面均布2—3萬個(gè)孔的多聚糖球形顆粒，是淀粉研究應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)精彩例子。生產(chǎn)廠商為美國(guó)medafor公司。阿里斯泰系軍工產(chǎn)品，2000年應(yīng)用于美軍，2002年獲歐盟ce認(rèn)證，2006年獲美國(guó)fda認(rèn)證，目前該產(chǎn)品主要出口于歐美及東南亞等30多個(gè)國(guó)家。
淀粉微球的制備方法主要有物理法、化學(xué)法和反相微乳液法。物理法采用球磨技術(shù)，以乙醇或水為介質(zhì)，淀粉顆粒在機(jī)械力的作用下發(fā)生破碎。這種方法制備的淀粉微球粒徑較大，不均勻，動(dòng)力消耗大，成本高，少部分淀粉顆粒外表面破裂、粗糙，水解、酶解速度大大加快，個(gè)別顆粒表面雖沒有變化，但內(nèi)部已經(jīng)破裂?；瘜W(xué)法一般用來制備磁性淀粉微球。反相微乳法是將可溶性淀粉溶于水中，作為水相分散于含有適量表面活性劑的有機(jī)溶液中，形成均勻、穩(wěn)定、透明的微乳液，在快速攪拌狀態(tài)下，加入適量的交聯(lián)劑，使處于溶解狀態(tài)的淀粉分子交聯(lián)成細(xì)小的微球從液相析出。其顯著特征是：體系中的液滴是油包水的，與正相懸浮聚合相比，反相懸浮聚合相當(dāng)于將內(nèi)相與外相進(jìn)行了交換，體系中主要包括水溶性單體、水、油溶性分散劑、非極性有機(jī)溶劑、引發(fā)劑等。常用的交聯(lián)劑有表氯醇、環(huán)氧氯丙烷、雙丙烯酰胺、對(duì)苯二甲酰氯、偏磷酸鹽等，其用量與淀粉的種類、分子量分布及溶解量有關(guān)。
現(xiàn)有的各種方法還存在所制備的淀粉微球粒徑控制不佳，能耗較高，產(chǎn)品性能較差的缺點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的各種不足之處，提供了一種交聯(lián)改性淀粉微球的新型制備方法。
本發(fā)明為達(dá)到上述目的，是通過這樣的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
本發(fā)明公開了一種交聯(lián)改性淀粉微球的新型制備方法，它包括以下制備步驟：
1)、以改性淀粉為原料，配制濃度為5％～30％g/ml的改性淀粉溶液，再加入一定量的聚乙烯醇溶液作為改性劑；
2)、將步驟1)制備的改性淀粉溶液加到含乳化劑的油相中，再經(jīng)剪切機(jī)高速乳化，乳化速度為500rpm～2000rpm，時(shí)間為10～20分鐘；
3)、待步驟2)乳化完成后加入一定量的交聯(lián)劑，其中交聯(lián)劑在油相中質(zhì)量百分比為0.2～2％，室溫下攪拌1～5h進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，完成后靜置分層；
4)、去除油相層，使用有機(jī)溶劑洗滌以除去微球表面殘留的油相，再用乙醇洗滌，分離后，經(jīng)干燥即可獲得一種交聯(lián)改性淀粉微球。
作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的步驟1)中改性淀粉包括陽(yáng)離子淀粉、陰離子淀粉、磷酸酯淀粉、羥丙基淀粉和辛烯基琥珀酸酯化淀粉中的一種或多種，聚乙烯醇與淀粉的重量比為1:20-100。
作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的步驟2)中油相中乳化劑質(zhì)量百分比為0.5～10％，改性淀粉溶液與油相的重量比為1:1～1:20，油相為液體石蠟、植物油、正己烷、環(huán)己烷、甲苯中一種或者多種，乳化劑為非離子型乳化劑。
作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的步驟2)中油相中乳化劑質(zhì)量百分比為1-5％，改性淀粉溶液與油相的重量比為1:1-1:10。
作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的非離子型乳化劑為失水山梨醇脂肪酸酯span、吐溫、op乳化劑或乳化劑平平加的一種或者幾種。
作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的步驟3)中的交聯(lián)劑為二乙烯基砜(dvs)或者十水四硼酸鈉。
作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所述的步驟4)中所制得的交聯(lián)改性淀粉微球通過控制水相中淀粉濃度、水相/油相重量比、乳化速度及交聯(lián)劑用量來制備不同粒徑和不同性能的微球顆粒，微球顆粒的粒徑范圍在30～1000μm之間。
作為進(jìn)一步地改進(jìn)，本發(fā)明所制得的交聯(lián)改性淀粉微球，經(jīng)滅菌后用于醫(yī)用止血材料。
本發(fā)明的有益效果如下：
1、本發(fā)明采用了獨(dú)特的原料。普通植物淀粉分子量高，糊化溶解困難，結(jié)晶區(qū)不易發(fā)生交聯(lián)改性反應(yīng)。我們?cè)谥参锏矸廴芙夂^程發(fā)現(xiàn)，改性淀粉由于分子結(jié)構(gòu)上的改善可以使得改性淀粉糊化容易，糊化溫度降低，粘度也大為降低，穩(wěn)定性高，凝沉性弱，流動(dòng)性高，透明度高，膠粘力強(qiáng)，成膜性好。同時(shí)我們還發(fā)現(xiàn)加入適量的聚乙烯醇溶液，由于聚乙烯醇自身大量羥基的存在和其粘性，使得下一步的反相懸浮交聯(lián)反應(yīng)中，更容易形成穩(wěn)定的交聯(lián)淀粉顆粒，同時(shí)更容易發(fā)生較多的交聯(lián)反應(yīng)，并且最后制備得到的交聯(lián)淀粉微球機(jī)械強(qiáng)度更好，吸水性能更高，止血效果優(yōu)異。
2、本發(fā)明采用了剪切機(jī)高速乳化方法。由于淀粉溶液粘度高，不易分散，嚴(yán)重影響了交聯(lián)反應(yīng)的速度和均勻性，進(jìn)而影響了產(chǎn)品的應(yīng)用性能。本發(fā)明中采用了剪切機(jī)高速乳化方法，配合適合的乳化劑，實(shí)現(xiàn)了淀粉溶液的快速均勻分散，有利于縮短交聯(lián)反應(yīng)時(shí)間，提高最終產(chǎn)品性能。
3、本發(fā)明采用了獨(dú)特的交聯(lián)劑，交聯(lián)劑為二乙烯基砜(dvs)或者十水四硼酸鈉。傳統(tǒng)交聯(lián)淀粉方法常用的交聯(lián)劑有表氯醇、環(huán)氧氯丙烷、雙丙烯酰胺、對(duì)苯二甲酰氯、偏磷酸鹽等，這些交聯(lián)劑都存在反應(yīng)速率慢，交聯(lián)效率低的問題，本專利采用交聯(lián)劑為二乙烯基砜(dvs)或者十水四硼酸鈉，大大改善了上述交聯(lián)問題，從而獲得了更穩(wěn)定快速的交聯(lián)反應(yīng)和更好的產(chǎn)品性能。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明公開了一種交聯(lián)改性淀粉微球的新型制備方法，本發(fā)明下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步地的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的范圍并不局限于實(shí)施例。
實(shí)施例1
(1)以改性淀粉陽(yáng)離子淀粉為原料，稱取20g，用1％的naoh溶液，配制濃度為30％g/ml的改性淀粉溶液，并加入聚乙烯醇溶液作為改性劑，聚乙烯醇與陽(yáng)離子淀粉的重量比為1:20；
(2)液體石蠟中加入0.5％的span80乳化劑，將步驟(1)制備的改性淀粉溶液加到液體石蠟中，改性淀粉溶液與油相的重量比為1:20，再經(jīng)剪切機(jī)高速乳化，乳化速度為500rpm，時(shí)間為20分鐘；
(3)待步驟(2)乳化完成后，加入油相中質(zhì)量百分比為0.2％的交聯(lián)劑二乙烯基砜(dvs)，室溫下攪拌5h進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，完成后靜置分層；
(4)去除油相層，使用乙酸乙酯多次洗滌微球，以除去微球表面殘留的油相，再用工業(yè)酒精多次洗滌，最后用乙醇多次洗滌，分離后，經(jīng)干燥即可獲得交聯(lián)改性淀粉微球；
(5)所得交聯(lián)改性淀粉微球，經(jīng)過檢測(cè)，微球顆粒的粒徑范圍在30～200μm之間，5min內(nèi)微球吸水溶脹率為330％，吸水率為18倍。
實(shí)施例2
(1)以改性淀粉陰離子淀粉為原料，稱取20g，配制濃度為5％g/ml的改性淀粉溶液，并加入聚乙烯醇溶液作為改性劑，聚乙烯醇與陰離子淀粉的重量比為1:100；
(2)植物油大豆油中加入10％的乳化劑平平加o25，將步驟(1)制備的改性淀粉溶液加到大豆油中，改性淀粉溶液與油相的重量比為1:1，再經(jīng)剪切機(jī)高速乳化，乳化速度為2000rpm，時(shí)間為10分鐘；
(3)待步驟(2)乳化完成后，加入油相中質(zhì)量百分比為2％的交聯(lián)劑十水四硼酸鈉溶液，室溫下攪拌1h進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，完成后靜置分層；
(4)去除油相層，使用乙酸乙酯多次洗滌微球，以除去微球表面殘留的油相，再用工業(yè)酒精多次洗滌，最后用乙醇多次洗滌，分離后，經(jīng)干燥即可獲得交聯(lián)改性淀粉微球；
(5)所得交聯(lián)改性淀粉微球，經(jīng)過檢測(cè)，微球顆粒的粒徑范圍在100～1000μm之間，5min內(nèi)微球吸水溶脹率為420％，吸水率為19.5倍。
實(shí)施例3
(1)以改性淀粉磷酸酯淀粉為原料，稱取20g，配制濃度為10％g/ml的改性淀粉溶液，并加入聚乙烯醇溶液作為改性劑，聚乙烯醇與磷酸酯淀粉的重量比為1:50；
(2)正己烷中加入1％的吐溫80乳化劑，將步驟(1)制備的改性淀粉溶液加到正己烷中，改性淀粉溶液與油相的重量比為1:2，再經(jīng)剪切機(jī)高速乳化，乳化速度為1000rpm，時(shí)間為15分鐘；
(3)待步驟(2)乳化完成后，加入油相中質(zhì)量百分比為1％的交聯(lián)劑二乙烯基砜(dvs)，室溫下攪拌2h進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，完成后靜置分層；
(4)去除油相層，使用乙酸乙酯多次洗滌微球，以除去微球表面殘留的油相，再用工業(yè)酒精多次洗滌，最后用乙醇多次洗滌，分離后，經(jīng)干燥即可獲得交聯(lián)改性淀粉微球；
(5)所得交聯(lián)改性淀粉微球，經(jīng)過檢測(cè)，微球顆粒的粒徑范圍在50～200μm之間，5min內(nèi)微球吸水溶脹率為500％，吸水率為22倍。
實(shí)施例4
(1)以改性淀粉羥丙基淀粉為原料，稱取20g，配制濃度為15％g/ml的改性淀粉溶液，并加入聚乙烯醇溶液作為改性劑，聚乙烯醇與羥丙基淀粉的重量比為1:50；
(2)環(huán)己烷中加入5％的乳化劑op-10，將步驟(1)制備的改性淀粉溶液加到環(huán)己烷中，改性淀粉溶液與油相的重量比為1:10，再經(jīng)剪切機(jī)高速乳化，乳化速度為1000rpm，時(shí)間為10分鐘；
(3)待步驟(2)乳化完成后，加入油相中質(zhì)量百分比為0.5％的交聯(lián)劑二乙烯基砜(dvs)，室溫下攪拌2h進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，完成后靜置分層；
(4)去除油相層，使用乙酸乙酯多次洗滌微球，以除去微球表面殘留的油相，再用工業(yè)酒精多次洗滌，最后用乙醇多次洗滌，分離后，經(jīng)干燥即可獲得交聯(lián)改性淀粉微球；
(5)所得交聯(lián)改性淀粉微球，經(jīng)過檢測(cè)，微球顆粒的粒徑范圍在80～500μm之間，5min內(nèi)微球吸水溶脹率為520％，吸水率為24倍。
實(shí)施例5
(1)以改性淀粉辛烯基琥珀酸酯化淀粉為原料，稱取20g，配制濃度為12％g/ml的改性淀粉溶液，并加入聚乙烯醇溶液作為改性劑，聚乙烯醇與辛烯基琥珀酸酯化淀粉的重量比為1:75；
(2)甲苯中加入4％的乳化劑平平加o-25，將步驟(1)制備的改性淀粉溶液加到甲苯中，改性淀粉溶液與油相的重量比為1:5，再經(jīng)剪切機(jī)高速乳化，乳化速度為1000rpm，時(shí)間為10分鐘；
(3)待步驟(2)乳化完成后，加入油相中質(zhì)量百分比為0.5％的交聯(lián)劑二乙烯基砜(dvs)，室溫下攪拌2h進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，完成后靜置分層；
(4)去除油相層，使用乙酸乙酯多次洗滌微球，以除去微球表面殘留的油相，再用工業(yè)酒精多次洗滌，最后用乙醇多次洗滌，分離后，經(jīng)干燥即可獲得交聯(lián)改性淀粉微球；
(5)所得交聯(lián)改性淀粉微球，經(jīng)過檢測(cè)，微球顆粒的粒徑范圍在50～300μm之間，5min內(nèi)微球吸水溶脹率為550％，吸水率為25倍。
實(shí)施例6
(1)以改性淀粉辛烯基琥珀酸酯化淀粉為原料，稱取20g，配制濃度為12％g/ml的改性淀粉溶液，并加入聚乙烯醇溶液作為改性劑，聚乙烯醇與辛烯基琥珀酸酯化淀粉的重量比為1:75；
(2)液體石蠟中加入5％的乳化劑span80，將步驟(1)制備的改性淀粉溶液加到液體石蠟中，改性淀粉溶液與油相的重量比為1:5，再經(jīng)剪切機(jī)高速乳化，乳化速度為1000rpm，時(shí)間為10分鐘；
(3)待步驟(2)乳化完成后，加入油相中質(zhì)量百分比為1％的交聯(lián)劑十水四硼酸鈉溶液，室溫下攪拌2h進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，完成后靜置分層；
(4)去除油相層，使用乙酸乙酯多次洗滌微球，以除去微球表面殘留的油相，再用工業(yè)酒精多次洗滌，最后用乙醇多次洗滌，分離后，經(jīng)干燥即可獲得交聯(lián)改性淀粉微球；
(5)所得交聯(lián)改性淀粉微球，經(jīng)過檢測(cè)，微球顆粒的粒徑范圍在80～300μm之間，5min內(nèi)微球吸水溶脹率為530％，吸水率為24倍。
最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。