将微米级的淀粉颗粒经降解过渡至纳米级别,可将淀粉自身的优点与纳米颗粒的优势结合,不仅拓展了淀粉的应用范围,而且丰富了变性淀粉的种类,具有重要的理论与实践价值。目前制备淀粉纳米晶(SNC)的方法非常局限,主要通过硫酸水解法制得,然而此方法制备时间长、得率低。本文由淀粉的结构入手,探索高得率、短时间的SNC制备方法,并对其进行表面化学修饰,这不仅可为SNC的应用奠定基础,还可对淀粉颗粒结构的理论进行探索。采用高压均质与硫酸水解复合制备SNC,以提高得率并缩短水解时间。因脂质复合物对酸具有抗性,蜡质玉米淀粉经脱脂处理后其水解效率提高约10%,采用高压均质替代脱脂预处理,达到脱脂处理目的同时并降低了淀粉粒度。发现高压均质对淀粉颗粒的破碎是通过Channels或表面微孔由内向外,并将颗粒中Blocklets剥离。研究了均质压力与循环次数对蜡质玉米淀粉的影响,发现淀粉颗粒粒度或分子量随均质压力的升高以指数模型降低,而循环次数对其影响则为线性,表明均质压力的提高对淀粉的影响更为显著。以高压均质(150MPa,2循环)代替脱脂对淀粉进行预处理,与硫酸酸水解法(3.16M H2SO4,40℃)复合制备SNC,水解4d后其粒度分布与传统硫酸水解法相同,得率提高了5.4%,时间缩短了1d。借助X-射线光电子能谱和傅立叶变换红外光谱对硫酸与盐酸水解制备SNC的表面化学组成进行研究,揭示了硫酸水解制备所得SNC悬液具有较高稳定性的原因:硫酸水解过程中硫酸与淀粉表面的羟基发生硫酸酯化反应,在其表面接入磺酸基团;淀粉的水解产物葡萄糖在强酸条件下发生降解最终生成蚁酸与乙酰丙酸,吸附于SNC表面而引入弱酸基团羧基。磺酸与羧酸基团的共同作用使SNC悬液表现出较高的稳定性。通过调节水相的p H值以控制SNC表面磺酸与羧酸基团的去质子化程度,以控制其分散性:SNC悬液Zeta电位在p H为2~12范围内均为负值,且随p H的升高而降低。放置72h后,在p H<5.6区域由于磺酸与羧酸基团的质子化状态导致其电位无显著变化;当5.6<p H<9.6时上述基团去质子化使其电位显著降低;当p H>9.6时,由于硫酸酯键的部分水解而导致电位升高。p H对电位的影响进而导致了SNC粒度分布的改变:当p H<3.92时,SNC表现出1000~2000nm的正态粒度分布峰;3.92<p H<10.25时其团聚行为由于其绝对电位的升高而改善;当p H>10.25时,SNC变为单分散状态,且被部分溶解,由平行六面体的片状结构转变为球形的颗粒,体积平均粒径约为100nm;当p H≥12时,SNC完全溶解,经鉴定其由峰值聚合度分别为19和35的糊精分布峰构成,导致颗粒分布中6nm和20nm的粒度峰的出现。采用次氯酸钠氧化改性的方法将羧基引入SNC表面,改善了其在水相体系中的重分散性,其稳定性随氧化程度的提高而提高。当活性氯的添加量超过2%(w/v)时,氧化后的SNC经热风干燥后便可重新分散于水相体系,形成均一稳定的悬液(均匀分散至少20d),粒径约为20nm。氧化反应主要发生于SNC片层两侧的“疏松区域”,导致部分糖苷键断裂而生成小分子糖,但其结晶度未受影响。氧化改性降低了SNC的热稳定性,使其呈现两段式降解:第一降解过程由于硫酸酯基团的减少而使其活化能升高;氧化后SNC表面羧基与羰基的降解产物焦油和焦炭降低了水的释放速率,导致第二降解过程活化能降低。通过控制十六烷基三甲氧基硅烷(HDS)的添加量调控其在SNC表面偶联程度,改善其疏水特性。发现改性SNC与水的接触角随硅烷添加量提高而增大,由于疏水碳链的引入,其在水相或有机相中的团聚行为得到改善。SNC改性后仍表现出A型淀粉的特征衍射峰。随改性程度的增加,HDS在SNC表面形成多层吸附,导致改性后SNC颗粒变大;因HDS的长疏水碳链在SNC表面形成结晶并表现为多晶体系,使其结晶度随改性程度的提高而增大。SNC经HDS偶联疏水改性后,可稳定分散于正己烷及丙酮中,悬浮于四氯甲烷与三氯甲烷。当HDS添加量为0.3%(v/v)时,由于硅烷在SNC表面的多层吸附,使其完全疏水并浮于水相表层。由于SNC表面具有不同的润湿性,可吸附至两相界面稳定水与液体石蜡形成稳定的皮克林乳液。当其添加量≥0.2%(w/v)时,由其稳定乳液的粒径随添加量的增多而变小且更加稳定;通过控制硫酸水解淀粉的时间制备得到具有不同粒度分布的淀粉(或SNC)颗粒,发现粒径越小由其稳定乳液的粒度越小且越稳定。氧化改性对SNC稳定的乳液具有双重影响:当活性氯的添加量较低时(1%,w/v),由于SNC分散性得到改善而使其稳定的乳液粒度变小并更加稳定;氧化程度较高时(活性氯添加量≥2%),过多的羧基导致SNC之间的排斥力成为主导作用力,使吸附至两相的界面膜疏松变薄而导致乳液分层。当活性氯的添加量为3%时,由氧化SNC稳定的乳液粒径达到200μm,但仍可保持较高的稳定性而不破乳。通过控制SNC的表面疏水程度,可调控其稳定的皮克林乳液为O/W型(HDS添加量≤0.1%,w/v)或W/O型(HDS添加量≥0.2%,w/v),SNC无论在亲水区或疏水区域,其接触角越接近90°,由其稳定的乳液越稳定。