Aqueous Ionic Liquid Mediated Hydrolysis of Native Corn Starch to Obtain Different Low Molecular Weight Starch

doi:10.7503/cjcu20250328

Abstract

Abstract:

In this work， we proposed a strategy for the hydrolysis of native corn starch after the treatment of corn starch in an ionic liquid aqueous solution， and it is an awfully “green” and simple means to obtain starch with low molecular weight and amorphous state. X-ray diffraction results revealed that the natural starch crystalline region was largely disrupted by ionic liquid owing to the broken intermolecular and intramolecular hydrogen bonds. After hydrolysis， the morphology of starch changed from particles of native corn starch into little pieces， and their molecular weight could be effectively regulated during the hydrolysis process， and also the hydrolyzed starch samples exhibited decreased thermal stability with the extension of hydrolysis time. This work would counsel as a powerful tool for the development of native starch in realistic applications.

Key words: Native corn starch, Ionic liquid, Hydrolysis, Molecular weight

CLC Number:

O636

TrendMD:

YANG Rui, WANG Xiaolin, DANG Qian, LIU Zhengping. Aqueous Ionic Liquid Mediated Hydrolysis of Native Corn Starch to Obtain Different Low Molecular Weight Starch[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2026, 47(1): 20250328.

Figures/Tables 10

Fig.1 Chemical structure of [MMIM][(MeO)HPO2]

Fig.2 13C NMR spectra of corn starch before(a) and after(b) hydrolysis in aqueous IL for 2 hSolvent: DMSO⁃d6; number of scans: 12000.Inset: Starch structure formula.

Fig.3 XRD patterns of corn starch before and after acid hydrolysis in aqueous IL

Fig.4 SEM images of IL⁃hydrolyzed starches after hydrolysis for 0.5(A), 1.0(B), 2.0(C), 3.0(D), 4.0(E) and 5.0 h(F), respectively

Fig.5 FTIR spectra of corn starch hydrolyzed in aqueous IL for 0(a), 0.5(b), 1.0(c), 2.0(d), 3.0(e), 4.0(f) and 5.0 h(g)

Table 1 Molecular weight and yield of starches after treatment in 90%(mass fraction) aqueous ILs

Sample ^a	Hydrolysis medium	Hydrolysis time/h	Yield ^b （%）	Molecular weight ^c /（g·mol^-1）
S⁃IL⁃0.5	Aqueous ILs	0.5	91	1.03×10⁵
S⁃IL⁃1.0	Aqueous ILs	1.0	91	7.49×10⁴
S⁃IL⁃2.0	Aqueous ILs	2.0	92	1.33×10⁴
S⁃IL⁃3.0	Aqueous ILs	3.0	89	4.50×10³
S⁃IL⁃4.0	Aqueous ILs	4.0	90	2.90×10³
S⁃IL⁃5.0	Aqueous ILs	5.0	88	2.50×10³

Fig.6 Correlations of molecular weight(A) and yield(B) with hydrolysis time of starches after treament in aqueous ethanol and aqueous ILs

Fig.7 Solubility of low molecular weight starch at 60(A), 75(B) and 90 ℃(C) after different hydrolysis times in 90%(mass fraction) aqueous ILs

Fig.8 DSC curves of the corn starch treated in aqueous IL for 0.5(a), 1.0(b), 2.0(c), 3.0(d), 4.0(e) and 5.0 h(f), respectively(A), and the correlation of Tg with treated time in aqueous ILs(B) and molecular weight of hydrolyzed corn starch(C)

Table 2 TG studies of the corn starch hydrolyzed in aqueous ILs with different time

Sample	The 1st stage	The 2nd stage
Sample	mass loss（%）	T_D/℃	Mass loss（%）
S⁃IL⁃0.5	6.08	240	50.81
S⁃IL⁃1.0	13.94	232	53.58
S⁃IL⁃2.0	12.52	212	60.80
S⁃IL⁃3.0	14.15	201	61.49
S⁃IL⁃4.0	11.73	192	65.45
S⁃IL⁃5.0	12.34	180	65.43

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