大米多孔淀粉吸附VB2的光谱学研究

大米多孔淀粉吸附VB2的光谱学研究

采用酶法制备大米多孔淀粉，研究以其作为药物载体吸附VB2的性能，建立一种荧光法测定大米多孔淀粉吸附VB2的方法，分别考察温度、吸附时间、pH对多孔淀粉吸附性能的影响。多孔淀粉对VB2的最佳吸附条件：温度20℃，时间60 min，pH4.00。

VB2；多孔淀粉；吸附性能；荧光光谱

多孔淀粉是一种新型变性淀粉，是用物理方法、机械方法以及生物方法使淀粉颗粒由表面至内部形成孔洞的淀粉。与原淀粉相比，多孔淀粉具有较强的吸附能力。多孔淀粉是一种天然高分子有机吸附剂，在形成过程中没有受到任何化学试剂的作用，安全、无毒，被吸附物质的形态可以有粉状、水溶液、油溶液、有机溶剂状。多孔淀粉可广泛应用到食品、化工、医药、农药等领域，研究多孔淀粉，不仅能推动我国变性淀粉行业的发展，更能为医药、食品、化妆品等行业提供廉价工业原料。

目前，国内外对多孔淀粉的应用都还处于初级阶段，急需加强对多孔淀粉性质的研究，探讨其应用的条件，拓宽其应用领域。在研究多孔淀粉的应用中，大多利用多孔淀粉的吸附性能，吸附各类功能性物质；利用其缓释性能使某些特定物质能在特定场合释放；也有利用多孔淀粉吸附目的物后作为微胶囊芯材，用于微胶囊的制备，以解决微胶囊中颗粒度不均一的问题[1-4]。用多孔淀粉吸附目的物质后，可在特定条件下应用物理或化学方法来释放目的物质从而达到缓释作用，同时也延长了使用时间，提高了使用效率，更有利于目的物的利用。

本文利用VB2的荧光性对大米多孔淀粉吸附VB2的吸附性能进行了初步的研究，测定出大米多孔淀粉吸附VB2的最佳吸附条件，为以后的多孔淀粉作为吸附材料的研究提供了一定的参考。

1 材料和方法

1.1 药品试剂

大米淀粉：辽宁立达生物科技有限公司；α-淀粉酶：武汉银河化工有限公司；核黄素：国药集团化学试剂有限公司；冰乙酸：天津市耀华化学试剂有限责任公司；磷酸、醋酸钠、硼酸：西安化学试剂厂；氢氧化钠：四川西陇化工有限公司，所用试剂均为分析纯。

1.2 仪器设备

RF-5301P型荧光分光光度计、SS-550型扫描电子显微镜：日本岛津公司；雷磁pH计：上海楚柏实验室设备有限公司；TDL-40B型低速大容量离心机：上海市金鹏分析仪器有限公司；DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器：河南省予华仪器有限公司；DZX-3型真空干燥箱：上海福玛实验设备有限公司；BS 224 S型电子天平：北京赛多利斯仪器系统有限公司；KQ5200DE型数控超声波清洗器：昆山市超声仪器有限公司。

2 方法

2.1 多孔大米淀粉的制备

称取25 g大米淀粉，置于250 mL圆底烧瓶中，加入pH=5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液50 mL，置于55℃的水浴锅中预热10 min，同时用电动搅拌机搅拌。精确移取0.3 mL α-淀粉酶加入淀粉悬溶液中。准确计时反应10 h后，调节pH至10使酶反应停止。淀粉溶液真空抽滤，用蒸馏水洗涤3次后，将淀粉置于50℃真空干燥箱中干燥至恒重，即得多孔大米淀粉。

2.2 淀粉颗粒形态的测定

扫描电镜法（SEM）。

2.3 溶液的配制

2.3.1 VB2标准溶液的配制

精密称取VB2标准品10.0 mg，将其溶解于少量1%HAc溶液中，转移至1 L棕色容量瓶中，用1%HAc定容至1 L，摇匀待用。

2.3.2 B-R缓冲溶液的配制

在100 mL三酸混合液（磷酸、乙酸、硼酸，浓度均为0.4 mol/L）中，加入表中指定体积的0.2 mol/L的氢氧化钠溶液，见表1。

表1 B-R缓冲溶液的配制Table1 Preparation of B-R buffer solution

2.4 最佳吸收波长的选择

用0.40 mg/L的VB2标准溶液放入荧光分光光度计中进行激发波长和发射波长的扫描。

2.5 VB2标准曲线的绘制

用吸量管准确吸取0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00 mL浓度为10.00 mg/L VB2标准溶液分别于6个50 mL的容量瓶中，用二次蒸馏水定容至刻度，摇匀。此标准系列的VB2浓度分别是0.00、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00 mg/L，按一定工作条件从稀到浓进行荧光强度的测定。以荧光强度对VB2的浓度绘制标准曲线。

2.6 多孔淀粉吸附VB2性能的研究

准确称取0.5000 g多孔大米淀粉浸泡在25 mL不同浓度的VB2溶液中，不同的水浴温度下准确吸附不同的时间，后4000 r/min低速离心过滤，测定滤液的吸光度，换算成浓度并计算多孔淀粉对溶液中VB2的吸附量。

取10个比色管分别加入1.00 mL的VB2标准溶液（10.00 mg/L），后用二次蒸馏水定容至25.00 mL。在其中的5个样中加入0.5000 g的多孔淀粉，摇匀后，在不同的温度下恒稳加热5 min，测定其荧光强度。

取10个比色管分别加入1.00 mL的VB2标准溶液（10.00 mg/L），后用二次蒸馏水定容至25.00 mL。在其中的5个样中分别加入0.5000 g的多孔淀粉，摇匀后，分别吸附不同的时间，测定其荧光强度。

取10个比色管分别加入标准溶液（10.00 mg/L）和不同缓冲体系各1.00 mL，之后用二次蒸馏水定容至25.00 mL。在其中的5个样中分别加入0.5000 g的多孔淀粉，摇匀后，测定其不同pH下的荧光强度。

3 结果与讨论

3.1 酶法制备多孔淀粉

原大米淀粉颗粒为不规则的多边形或球形，表面光滑。经由α-淀粉酶酶解后的水解残余物颗粒表面有许多小孔，且分布于整个表面，证实该样品确实形成了多孔结构，见图1。

图1 多孔大米淀粉的电镜扫描（×4000）Fig.1 Electron microscopic scanning of porous rice starch（×4000）

而且从图1可以看出，酶解后的水解残余物，孔密、而孔径较大，整个淀粉颗粒成蜂窝状的中空结构。

3.2 最佳波长的选择

最佳波长的选择，见图2，可知，最大吸收波长分别是激发波长Ex：444 nm，发射波长Em：527 nm。（激发狭缝：5 nm，发射狭缝：5 nm）

图3 VB2的标准曲线Fig.3 Standard curve of vitamin B2

3.3 VB2的荧光标准曲线

VB2的荧光标准曲线，见图3。

图2 VB2的激发和发射波谱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 温度对多孔淀粉吸附性能的影响

研究了温度对多孔淀粉吸附性能的影响，测定结果如表2、图4所示。

表2 温度对多孔淀粉吸附性能的影响Table2 Effects of temperature on the porous starch adsorption properties

图4 不同吸附温度对吸附量的影响Fig.4 Effects of temperature on the porous starch adsorption properties

由图4可以看出，温度升高，残留液中VB2的浓度增加，吸附量减少。这表明此吸附过程为放热过程，温度低有利于吸附量的提高。实验选择室温20℃最佳吸附温度。

3.4.2 吸附时间对多孔淀粉吸附性能的影响

研究了吸附时间对多孔淀粉吸附性能的影响，结果如表3、图5所示。

表3 吸附时间对多孔淀粉吸附性能的影响Table3 Effects of time on the porous starch adsorption properties

图5 不同吸附时间对吸附量的影响Fig.5 Effects of time on the porous starch adsorption properties

从图5可以看出，从0～60 min吸附量逐渐上升，之后吸附量基本保持不变，曲线接近一条平滑的水平线。这说明在较短的时间内就达到吸附平衡，达到饱和吸附。可以推测，此过程为物理吸附过程，分为3个步骤进行：（1）VB2从水溶液中迁移至多孔淀粉周围的液体界膜内；（2）VB2从多孔淀粉周围的液体界膜内扩散至多孔淀粉内部；（3）在多孔淀粉内部VB2与吸附部分结合。其中第3步速度很快，可以忽略不计，于是前2步将决定吸附速率。

3.4.3 pH对多孔淀粉吸附性能的影响

研究了不同pH对多孔淀粉吸附性能的影响，测定结果如表4、图6所示。

从图6可以看出，pH从2.00增加到4.00，吸附量增加，pH从4.00增加到6.00，吸附量减小，在pH 4.00吸附达到最大值。

4 结论

1）采用α-淀粉酶部分分解大米淀粉，可以得到具有很好孔结构的多孔淀粉，SEM照片显示多孔淀粉表面孔密、深且孔径较大，整个淀粉颗粒成蜂窝状的中空结构。

表4 pH对多孔淀粉吸附性能的影响Table4 Effects of pH on the porous starch adsorption properties

图6 不同pH对吸附量的影响Fig.6 Effects of pH on the porous starch adsorption properties

2）采用荧光光度法测定多孔淀粉吸附后的VB2的浓度，此方法灵敏度较高，结果较准确，操作简便，具有很好的应用价值。

3）多孔淀粉对VB2的最佳吸附条件：温度20℃，时间是60 min，pH 4.00。

4）吸附在很短的时间内达到平衡，为物理吸附过程，分为3个步骤进行：①VB2从水溶液中迁移至多孔淀粉周围的液体界膜内；②VB2从多孔淀粉周围的液体界膜内扩散至多孔淀粉内部；③在多孔淀粉内部VB2与吸附部分结合。其中前两步将决定吸附速率。吸附过程放热，说明低温有利于吸附量的提高。

[1]金峰.VE复合抗氧化剂微胶囊化研究 [J].中国油脂,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]姚卫荣,钱和,姚惠源.双歧杆菌活菌粉的制备[J].无锡轻工大学学报,2002,21(6):569-573

王欢
（咸阳师范学院化学与化工学院，陕西咸阳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

咸阳师范学院专项科研基金（08XSYK342）

王欢（1982—），女（汉），讲师，硕士研究生，研究方向：光谱分析。

2011-04-11