大米多孔淀粉吸附VB2的光譜學(xué)研究

采用酶法制備大米多孔淀粉，研究以其作為藥物載體吸附VB2的性能，建立一種熒光法測(cè)定大米多孔淀粉吸附VB2的方法，分別考察溫度、吸附時(shí)間、pH對(duì)多孔淀粉吸附性能的影響。多孔淀粉對(duì)VB2的最佳吸附條件：溫度20℃，時(shí)間60 min，pH4.00。

VB2；多孔淀粉；吸附性能；熒光光譜

多孔淀粉是一種新型變性淀粉，是用物理方法、機(jī)械方法以及生物方法使淀粉顆粒由表面至內(nèi)部形成孔洞的淀粉。與原淀粉相比，多孔淀粉具有較強(qiáng)的吸附能力。多孔淀粉是一種天然高分子有機(jī)吸附劑，在形成過程中沒有受到任何化學(xué)試劑的作用，安全、無毒，被吸附物質(zhì)的形態(tài)可以有粉狀、水溶液、油溶液、有機(jī)溶劑狀。多孔淀粉可廣泛應(yīng)用到食品、化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥等領(lǐng)域，研究多孔淀粉，不僅能推動(dòng)我國(guó)變性淀粉行業(yè)的發(fā)展，更能為醫(yī)藥、食品、化妝品等行業(yè)提供廉價(jià)工業(yè)原料。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)多孔淀粉的應(yīng)用都還處于初級(jí)階段，急需加強(qiáng)對(duì)多孔淀粉性質(zhì)的研究，探討其應(yīng)用的條件，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。在研究多孔淀粉的應(yīng)用中，大多利用多孔淀粉的吸附性能，吸附各類功能性物質(zhì)；利用其緩釋性能使某些特定物質(zhì)能在特定場(chǎng)合釋放；也有利用多孔淀粉吸附目的物后作為微膠囊芯材，用于微膠囊的制備，以解決微膠囊中顆粒度不均一的問題[1-4]。用多孔淀粉吸附目的物質(zhì)后，可在特定條件下應(yīng)用物理或化學(xué)方法來釋放目的物質(zhì)從而達(dá)到緩釋作用，同時(shí)也延長(zhǎng)了使用時(shí)間，提高了使用效率，更有利于目的物的利用。

本文利用VB2的熒光性對(duì)大米多孔淀粉吸附VB2的吸附性能進(jìn)行了初步的研究，測(cè)定出大米多孔淀粉吸附VB2的最佳吸附條件，為以后的多孔淀粉作為吸附材料的研究提供了一定的參考。

1 材料和方法

1.1 藥品試劑

大米淀粉：遼寧立達(dá)生物科技有限公司；α-淀粉酶：武漢銀河化工有限公司；核黃素：國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；冰乙酸：天津市耀華化學(xué)試劑有限責(zé)任公司；磷酸、醋酸鈉、硼酸：西安化學(xué)試劑廠；氫氧化鈉：四川西隴化工有限公司，所用試劑均為分析純。

1.2 儀器設(shè)備

RF-5301P型熒光分光光度計(jì)、SS-550型掃描電子顯微鏡：日本島津公司；雷磁pH計(jì)：上海楚柏實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司；TDL-40B型低速大容量離心機(jī)：上海市金鵬分析儀器有限公司；DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器：河南省予華儀器有限公司；DZX-3型真空干燥箱：上海福瑪實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；BS 224 S型電子天平：北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；KQ5200DE型數(shù)控超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司。

2 方法

2.1 多孔大米淀粉的制備

稱取25 g大米淀粉，置于250 mL圓底燒瓶中，加入pH=5的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液50 mL，置于55℃的水浴鍋中預(yù)熱10 min，同時(shí)用電動(dòng)攪拌機(jī)攪拌。精確移取0.3 mL α-淀粉酶加入淀粉懸溶液中。準(zhǔn)確計(jì)時(shí)反應(yīng)10 h后，調(diào)節(jié)pH至10使酶反應(yīng)停止。淀粉溶液真空抽濾，用蒸餾水洗滌3次后，將淀粉置于50℃真空干燥箱中干燥至恒重，即得多孔大米淀粉。

2.2 淀粉顆粒形態(tài)的測(cè)定

掃描電鏡法（SEM）。

2.3 溶液的配制

2.3.1 VB2標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

精密稱取VB2標(biāo)準(zhǔn)品10.0 mg，將其溶解于少量1%HAc溶液中，轉(zhuǎn)移至1 L棕色容量瓶中，用1%HAc定容至1 L，搖勻待用。

2.3.2 B-R緩沖溶液的配制

在100 mL三酸混合液（磷酸、乙酸、硼酸，濃度均為0.4 mol/L）中，加入表中指定體積的0.2 mol/L的氫氧化鈉溶液，見表1。

表1 B-R緩沖溶液的配制Table1 Preparation of B-R buffer solution

2.4 最佳吸收波長(zhǎng)的選擇

用0.40 mg/L的VB2標(biāo)準(zhǔn)溶液放入熒光分光光度計(jì)中進(jìn)行激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)的掃描。

2.5 VB2標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

用吸量管準(zhǔn)確吸取0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 mL濃度為10.00 mg/L VB2標(biāo)準(zhǔn)溶液分別于6個(gè)50 mL的容量瓶中，用二次蒸餾水定容至刻度，搖勻。此標(biāo)準(zhǔn)系列的VB2濃度分別是0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 mg/L，按一定工作條件從稀到濃進(jìn)行熒光強(qiáng)度的測(cè)定。以熒光強(qiáng)度對(duì)VB2的濃度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2.6 多孔淀粉吸附VB2性能的研究

準(zhǔn)確稱取0.5000 g多孔大米淀粉浸泡在25 mL不同濃度的VB2溶液中，不同的水浴溫度下準(zhǔn)確吸附不同的時(shí)間，后4000 r/min低速離心過濾，測(cè)定濾液的吸光度，換算成濃度并計(jì)算多孔淀粉對(duì)溶液中VB2的吸附量。

取10個(gè)比色管分別加入1.00 mL的VB2標(biāo)準(zhǔn)溶液（10.00 mg/L），后用二次蒸餾水定容至25.00 mL。在其中的5個(gè)樣中加入0.5000 g的多孔淀粉，搖勻后，在不同的溫度下恒穩(wěn)加熱5 min，測(cè)定其熒光強(qiáng)度。

取10個(gè)比色管分別加入1.00 mL的VB2標(biāo)準(zhǔn)溶液（10.00 mg/L），后用二次蒸餾水定容至25.00 mL。在其中的5個(gè)樣中分別加入0.5000 g的多孔淀粉，搖勻后，分別吸附不同的時(shí)間，測(cè)定其熒光強(qiáng)度。

取10個(gè)比色管分別加入標(biāo)準(zhǔn)溶液（10.00 mg/L）和不同緩沖體系各1.00 mL，之后用二次蒸餾水定容至25.00 mL。在其中的5個(gè)樣中分別加入0.5000 g的多孔淀粉，搖勻后，測(cè)定其不同pH下的熒光強(qiáng)度。

3 結(jié)果與討論

3.1 酶法制備多孔淀粉

原大米淀粉顆粒為不規(guī)則的多邊形或球形，表面光滑。經(jīng)由α-淀粉酶酶解后的水解殘余物顆粒表面有許多小孔，且分布于整個(gè)表面，證實(shí)該樣品確實(shí)形成了多孔結(jié)構(gòu)，見圖1。

圖1 多孔大米淀粉的電鏡掃描（×4000）Fig.1 Electron microscopic scanning of porous rice starch（×4000）

而且從圖1可以看出，酶解后的水解殘余物，孔密、而孔徑較大，整個(gè)淀粉顆粒成蜂窩狀的中空結(jié)構(gòu)。

3.2 最佳波長(zhǎng)的選擇

最佳波長(zhǎng)的選擇，見圖2，可知，最大吸收波長(zhǎng)分別是激發(fā)波長(zhǎng)Ex：444 nm，發(fā)射波長(zhǎng)Em：527 nm。（激發(fā)狹縫：5 nm，發(fā)射狹縫：5 nm）

圖3 VB2的標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.3 Standard curve of vitamin B2

3.3 VB2的熒光標(biāo)準(zhǔn)曲線

VB2的熒光標(biāo)準(zhǔn)曲線，見圖3。

圖2 VB2的激發(fā)和發(fā)射波譜Fig.2 Excitation and emission spectrum of vitamin B2

3.4 多孔淀粉吸附VB2性能研究

3.4.1 溫度對(duì)多孔淀粉吸附性能的影響

研究了溫度對(duì)多孔淀粉吸附性能的影響，測(cè)定結(jié)果如表2、圖4所示。

表2 溫度對(duì)多孔淀粉吸附性能的影響Table2 Effects of temperature on the porous starch adsorption properties

圖4 不同吸附溫度對(duì)吸附量的影響Fig.4 Effects of temperature on the porous starch adsorption properties

由圖4可以看出，溫度升高，殘留液中VB2的濃度增加，吸附量減少。這表明此吸附過程為放熱過程，溫度低有利于吸附量的提高。實(shí)驗(yàn)選擇室溫20℃最佳吸附溫度。

3.4.2 吸附時(shí)間對(duì)多孔淀粉吸附性能的影響

研究了吸附時(shí)間對(duì)多孔淀粉吸附性能的影響，結(jié)果如表3、圖5所示。

表3 吸附時(shí)間對(duì)多孔淀粉吸附性能的影響Table3 Effects of time on the porous starch adsorption properties

圖5 不同吸附時(shí)間對(duì)吸附量的影響Fig.5 Effects of time on the porous starch adsorption properties

從圖5可以看出，從0～60 min吸附量逐漸上升，之后吸附量基本保持不變，曲線接近一條平滑的水平線。這說明在較短的時(shí)間內(nèi)就達(dá)到吸附平衡，達(dá)到飽和吸附?？梢酝茰y(cè)，此過程為物理吸附過程，分為3個(gè)步驟進(jìn)行：（1）VB2從水溶液中遷移至多孔淀粉周圍的液體界膜內(nèi)；（2）VB2從多孔淀粉周圍的液體界膜內(nèi)擴(kuò)散至多孔淀粉內(nèi)部；（3）在多孔淀粉內(nèi)部VB2與吸附部分結(jié)合。其中第3步速度很快，可以忽略不計(jì)，于是前2步將決定吸附速率。

3.4.3 pH對(duì)多孔淀粉吸附性能的影響

研究了不同pH對(duì)多孔淀粉吸附性能的影響，測(cè)定結(jié)果如表4、圖6所示。

從圖6可以看出，pH從2.00增加到4.00，吸附量增加，pH從4.00增加到6.00，吸附量減小，在pH 4.00吸附達(dá)到最大值。

4 結(jié)論

1）采用α-淀粉酶部分分解大米淀粉，可以得到具有很好孔結(jié)構(gòu)的多孔淀粉，SEM照片顯示多孔淀粉表面孔密、深且孔徑較大，整個(gè)淀粉顆粒成蜂窩狀的中空結(jié)構(gòu)。

表4 pH對(duì)多孔淀粉吸附性能的影響Table4 Effects of pH on the porous starch adsorption properties

圖6 不同pH對(duì)吸附量的影響Fig.6 Effects of pH on the porous starch adsorption properties

2）采用熒光光度法測(cè)定多孔淀粉吸附后的VB2的濃度，此方法靈敏度較高，結(jié)果較準(zhǔn)確，操作簡(jiǎn)便，具有很好的應(yīng)用價(jià)值。

3）多孔淀粉對(duì)VB2的最佳吸附條件：溫度20℃，時(shí)間是60 min，pH 4.00。

4）吸附在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到平衡，為物理吸附過程，分為3個(gè)步驟進(jìn)行：①VB2從水溶液中遷移至多孔淀粉周圍的液體界膜內(nèi)；②VB2從多孔淀粉周圍的液體界膜內(nèi)擴(kuò)散至多孔淀粉內(nèi)部；③在多孔淀粉內(nèi)部VB2與吸附部分結(jié)合。其中前兩步將決定吸附速率。吸附過程放熱，說明低溫有利于吸附量的提高。

[1]金峰.VE復(fù)合抗氧化劑微膠囊化研究 [J].中國(guó)油脂,2006,31(9):75-78

[2]Trindade.The stability of asorbic acid microencappsulated in granules of rice starch and in gum Arabic[J].Journal of microencapsulation,2000,17(2):169-176

[3]Stephan D,Yvonne S,Annick V D H,et al.Physicochem-ical characterization and oxidative stability of fish oil encap-sulated in an amorphousmatrix containing trehalose[J].Food research intermational,2006,39(7):807-815

[4]姚衛(wèi)榮,錢和,姚惠源.雙歧桿菌活菌粉的制備[J].無錫輕工大學(xué)學(xué)報(bào),2002,21(6):569-573

王歡
（咸陽(yáng)師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院，陜西咸陽(yáng)712000）

Spectroscopy Study on Adsorption of Vitamin B2by Rice Porous Starch

WANG Huan
（College of Chemistry and Chemical Engineering，Xianyang Normal University，Xianyang 712000，Shaanxi，China）

Rice porous starch was prepared by using enzymatic，the adsorption properties of the rice porous starch for aminophylline as medicament carrier were investigated；and a fluorescence spectrophotometry method to determine the quantity of the adsorbed using vitamin B2was established.The optimal adsorption conditions detemined are temperature20 ℃，time 60 min，and pH 4.00.

vitamin B2；porous starch；adsorption properties；fluorescence spectrophotometry

咸陽(yáng)師范學(xué)院專項(xiàng)科研基金（08XSYK342）

王歡（1982—），女（漢），講師，碩士研究生，研究方向：光譜分析。

2011-04-11