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      一种复合琥珀酸酯淀粉的制备及性能研究

      一种复合琥珀酸酯淀粉的制备及性能研究

      • 分类:应用技术
      • 作者:
      • 来源:
      • 发布时间:2020-09-09
      • 访问量:0

      【概要描述】提供一种复合琥珀酸酯变性淀粉的制备方法,探讨变性反应前后淀粉性能的改变。 以木薯淀粉、玉米淀粉为原料,以琥珀酸酐和乙酸酐为复合酯化剂,进行复合变性反应。结果 表明,经过复合琥珀酸酯化反应后,淀粉糊化温度、峰值粘度等糊化特性明显提高,用此方法 生产的木薯变性淀粉,峰值粘度与糊化温度均可达到马铃薯原淀粉指标要求;生产的玉米变性 淀粉比玉米原淀粉峰值粘度增加 2.29 倍,糊化温度降低了 11.8℃。说

      一种复合琥珀酸酯淀粉的制备及性能研究

      【概要描述】提供一种复合琥珀酸酯变性淀粉的制备方法,探讨变性反应前后淀粉性能的改变。 以木薯淀粉、玉米淀粉为原料,以琥珀酸酐和乙酸酐为复合酯化剂,进行复合变性反应。结果 表明,经过复合琥珀酸酯化反应后,淀粉糊化温度、峰值粘度等糊化特性明显提高,用此方法 生产的木薯变性淀粉,峰值粘度与糊化温度均可达到马铃薯原淀粉指标要求;生产的玉米变性 淀粉比玉米原淀粉峰值粘度增加 2.29 倍,糊化温度降低了 11.8℃。说

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      冯琳 陈江枫 玉琼广 梁著棋

      (广西农垦明阳生化集团股份有限公司,广西 南宁 530026)

      摘 要 提供一种复合琥珀酸酯变性淀粉的制备方法,探讨变性反应前后淀粉性能的改变。 以木薯淀粉、玉米淀粉为原料,以琥珀酸酐和乙酸酐为复合酯化剂,进行复合变性反应。结果 表明,经过复合琥珀酸酯化反应后,淀粉糊化温度、峰值粘度等糊化特性明显提高,用此方法 生产的木薯变性淀粉,峰值粘度与糊化温度均可达到马铃薯原淀粉指标要求;生产的玉米变性 淀粉比玉米原淀粉峰值粘度增加 2.29 倍,糊化温度降低了 11.8℃。说明通过琥珀酸酐与乙酸酐 的复合变性后,淀粉性能特征发生了明显改善。

      关键词 变性淀粉;峰值粘度;糊化温度;琥珀酸酐;乙酸酐

      A processing method of Amber Acid Ester Starch Feng Lin, Chen Jiang-feng, Yu Qiong-guang, Liang Zhu-qi, Zeng Cheng-wei (Guangxi State Farms Mingyang Biochemical Group Inc. ,Guangxi Nanning 530226)

      Abstract:Here we provide one processing method of amber acid ester starch, which is inquires into the change of starch performance while modified reaction from beginning to end. It bases on tapioca starch and corn starch as raw material, amber acid anhydride and acetic anhydride is for compound esterifying agent ,then carry through compound modified reaction. The results indicates that it can improve gelatinization temperature and peak viscosity of starch after compound amber acid esters reaction. Using this method can make tapioca modified starch to reach the peak viscosity and gelatinization temperature of potato starch. Peak viscosity of corn modified starch increases 2.29 times comparing with corn native starch, and the gelatinization temperature lowers by 11.8℃. It can change the performance characteristic of starch with this method.

      Key words:modified starch, peak viscosity, gelatinization temperature , amber acid ester, acetic anhydride

      淀粉在自然界中分布很广,是高等植物常见的组分,其中以薯类淀粉和谷物淀 粉产量高、分布广、用途多[1],常用的原淀粉有马铃薯、木薯、玉米原淀粉,冷水 中不溶解不产生粘度和粘结性,其水溶液在升温过程中会吸水溶胀,一般在 70~ 90℃达到最高初粘度即峰值粘度[2],按升温速度 1.5℃/min 从 50℃至峰值需要 10~ 30 分钟。淀粉糊化的性质被广泛应用于造纸、食品、纺织等行业,如果能够提高淀 粉的峰值粘度并降低达到峰值时所需时间,将使淀粉糊化快,具有更好的粘结性、粘稠度、存储稳定等应用特性。早在八十年代美国 FDA 即允许淀粉使用琥珀酸或 酸酐进行酯化变性,其最大添加量为 4%[3]。淀粉经琥珀酸酯化后可降低糊化温度, 增加糊的透明性、冻融稳定性和持水性[4],其成膜性好,但耐酸、耐盐及抗剪切能 力较差,曾珍、邬应龙等通过低交联的复合变性反应,提高了琥珀酸酯淀粉的抗酸 及剪切能力[5]。FDA 规定用于食品的醋酸酯淀粉,乙?;坎怀?2.5%,使用乙 酸酐与淀粉发生酯化取代反应,接入亲水性的乙?;?,阻止或减少了直链分子 氢键缔合,从而使淀粉的糊化温度降低并且抗老化性、成膜性、透明度等性质得到 提高,但不增加淀粉的粘度[6]。

      马铃薯淀粉具有糊化温度低、峰值粘度高、糊液透明、粘结性强等优点,但由 于直链淀粉含量高约 22%,使其抗冻性和冻融稳定性较差。马铃薯淀粉由于受到气 候、虫害等自然灾害的影响,2010年国内马铃薯整体减产约20%[7],欧洲减产约30%, 马铃薯原淀粉价格更是一路升12000~14000 元/吨,因此,急需一种能够在性能 上替代甚至超越马铃薯淀粉的原料,木薯变性淀粉以其价廉质优的性能必将有着广 阔的市场前景。

      本文以木薯原淀粉和玉米原淀粉为原料,以琥珀酸酐和乙酸酐为复合反应试 剂,采用相同的变性方法,对变性前后的指标、性质进行对比,同时用木薯复合琥 珀酸酯淀粉与马铃薯原淀粉峰值粘度曲线做比较。本方法可广泛用于提高各种淀粉 的峰值粘度及缩短达到粘度峰值的时间,为淀粉新品种的研发、应用提供理论依据 和参考。

      1 试验设备与材料

      1.1 仪器设备

      Brabender Viscograph-E 型粘度计;低温冷却循环泵;NDJ-79 型旋转式粘度计; S312 型恒速搅拌器;HH-S 型恒温水浴锅;PHS-3C 型 pH 计;SHB-B88 型循环水 式多用抽滤机;电热恒温鼓风干燥箱;SS250-A5 型食品粉碎机;电子天平。

      1.2 淀粉原料

      木薯原淀粉,自产;玉米原淀粉,长春大成公司;马铃薯原淀粉,云南法者精 淀粉公司;

      1.3 化学药剂

      盐酸 10%、烧碱 3~5%、琥珀酸酐、乙酸酐等均为工业级。

      2 试验及检测方法

      2.1 复合酯化剂 A 的配制方法

      将琥珀酸酐和乙酸酐按适当比例混合,放入具筛三口瓶中,摇振至琥珀酸酐溶 解,溶液呈透明状,放置在阴凉处室温静置 48 小时后,待用。

      2.2 变性淀粉的制备 木薯或玉米原淀粉用水调浆至 35~40%浓度倒入四口烧瓶,并将烧瓶固定到恒 温水浴锅上。用烧碱调淀粉浆液 pH 值 8~9 搅拌 10 分钟,控制温度 20~25℃,称取 复合酯化剂 A 为淀粉量的 2~5%,滴加到淀粉浆液中,同时加碱液调节 pH 值 8~9, 滴加完毕用盐酸调浆液 pH 值 6~6.5 终止反应,洗涤、抽滤,放入干燥箱 40~45℃烘 干至水分 12~14%,粉碎,过筛,待检。

      2.3 检测方法 淀粉检测指标包括常规指标和粘度特性指标:水分、NDJ-79 粘度、Brabender 粘度、糊化温度、pH 值等,检测方法参照国家标准方法和国际通用方法。

      2.3.1 水分:GB/T12309;

      2.3.2 NDJ-79 粘度[8]:淀粉浆液含固率为 6%,使用 2#号转子,读取淀粉浆液 95 ℃保温 60 min 时的粘度值;

      2.3.3 Brabender 粘度:设定“参数设置”选项,淀粉浆液含固率为 6%,电脑 自动测试后保存结果,读取峰值粘度、峰值时间、峰值温度、糊化温度等数据[9]。

      3 结果与讨论

      主要从各类原淀粉及变性淀粉的 Brabender 粘度数据进行分析,对比变性前后 淀粉峰值粘度、峰值温度、峰值时间、糊化温度、NDJ-79 粘度等指标。

      3.1 各原淀粉 Brabender 粘度曲线对比分析

      图 1 玉米、木薯、马铃薯原淀粉粘度曲线对比图

      原淀粉的 Brabender 粘度曲线对比如图 1,马铃薯原淀粉由于颗粒较大吸水性 好易糊化,所以具有较高的峰值粘度、较低的糊化温度且到达峰值粘度的时间最短, 其峰值粘度同比为木薯原淀粉的 2.42 倍,为玉米原淀粉的 7.32 倍。玉米原淀粉糊 化温度高,峰值粘度低,主要是由于玉米淀粉颗粒较小,直链淀粉含量高,且含有 较多的蛋白质和脂肪所影响。木薯原淀粉糊化特性居于马铃薯和玉米原淀粉之间, 主要是由于木薯淀粉颗粒均匀,支链含量较高。

      3.2 玉米原淀粉与玉米琥珀酸酯淀粉性能对比分析

      图 2 玉米变性与玉米原淀粉粘度曲线对比图

      玉米淀粉变性反应前后的 Brabender 粘度曲线对比如图 2,经过复合琥珀酸酯 化之后的玉米变性淀粉,糊化温度明显降低,峰值粘度大幅提高,峰值粘度相差 2.29倍,糊化温度降低11.8℃,从糊化到峰值粘度的时间缩短了 3.34min,主要是因为 琥珀酸酯基团是亲水性的基团,从而使玉米淀粉颗粒更容易与水结合糊化。

      3.3 木薯淀粉变性反应前后的 Brabender 粘度曲线对比

      图 3 木薯变性与木薯原淀粉粘度曲线对比图

      如图3,通过复合琥珀酸酯化变性反应之后,木薯淀粉的峰值粘度大幅提高, 与木薯原淀粉相比提高了 2.49 倍,糊化温度降低 4.2℃,从糊化到峰值粘度的时间 缩短了 2.59min,说明接入亲水性琥珀酸酯基团之后,淀粉的糊化性能得到了改善。

      3.4 马铃薯原淀粉与木薯变性淀粉的 Brabender 粘度曲线对比

      图 4 木薯变性与马铃薯原淀粉粘度曲线对比图

      如图 4,经过复合琥珀酸酯化之后的木薯变性淀粉与马铃薯原淀粉粘度曲线较 接近,可见从理化指标上分析,木薯变性淀粉可取代马铃薯原淀粉。

      3.5 各类淀粉的数据对比

      如表 1 和图 5 所示,经过复合琥珀酸酯化之后的淀粉,峰值粘度、糊化温度和NDJ-79 型粘度都有比较大的变化,峰值粘度和 NDJ-79 型粘度都得到了提高,这种 变化是非常有利的,因为淀粉在食品中主要作为增稠剂使用,粘度的增高可使淀粉 在添加量尽可能少的情况下就可以达到最佳使用效果。同时淀粉糊化温度的降低在 食品工业的肉制品和方便类产品中得到了更好的应用。

      4 结论

      4.1 木薯淀粉经过琥珀酸酐和乙酸酐的复合酯化变性之后峰值粘度有较大的提 高,与木薯原淀粉相比峰值粘度增长了 2.49 倍,糊化温度降低了4.2℃,到达峰值 粘度的时间缩短了 2.59 分钟,经过复合琥珀酸酯化变性后的峰值粘度、糊化温度及 NDJ-79 的粘度都达到马铃薯原粉的指标。而木薯淀粉由于直链淀粉含量低,分子 结构紧密,拥有比马铃薯淀粉更好的抗冻性和冻融稳定性,因此木薯淀粉在冷冻食 品中有比马铃薯更好的优势,在速冻冷冻食品中经过复合琥珀酸酯化的木薯变性淀

      粉可替代保水性差的马铃薯原淀粉。

      4.2 玉米淀粉变性经过复合琥珀酸酯化变性之后几个指标也有比较明显的变 性,峰值粘度较玉米原淀粉增长了 2.29 倍,糊化温度降低了 11.8℃,从糊化开始到 峰值粘度的时间缩短了 3.34 分钟,采用复合琥珀酸酯化的玉米变性淀粉与原淀粉相 比具有糊化快、糊化温度低、峰值粘度高的特点,改善了玉米原淀粉粘度低、粘结 性差、易老化、易凝沉等性质。

      4.3 总的来说,本文主要研究了一种复合琥珀酸酯淀粉的制备方法及性能特征, 通过琥珀酸酐和乙酸酐复合酯化后的变性淀粉改善了淀粉的糊化特性,提高了淀粉 的应用性能。同时该变性方法还可与其它变性方法相结进行复合变性反应,为淀粉 新品种的研发、应用提供理论依据和参考??晒惴河τ糜谑称罚ㄔ龀?、稳定剂等)、 造纸(喷淋、纸箱粘合剂等)、日化(增稠、粘结剂等)等行业。

      参考文献:

      [1] 张力田.变性淀粉[M].第二版.广州:华南理工大学出版社,1999:1-5.

      [2] 德国美最时洋行北京代表处.用布拉班德新一代粘度仪进行淀粉测试[J].淀粉与淀粉 糖,2005,(04):40-41.

      [3] Wurzburg O B .Modified starch:Properties and uses[M]:CRC.Press,1986,131-147.

      [4] Philips D L,Liu H,Pan D et a1.General application oframan spectroscopy for the determination of level of acetylation in modified starches[J] .Cereal chemistr,1999,76(3):439-443.

      [5] 曾珍,邬应龙,陆杨.琥珀酸酯化低交联马铃薯淀粉的性质研究[J].现代食品科技, 2007,23(11):11-14.

      [6] 张友松.变性淀粉生产与应用手册[M].北京:中国轻工业出版社,2007:92-95.

      [7] 佚名.云南省部分地区秋冬马铃薯受旱减产[J].致富天地,2010,(2):47.

      [8] 工业用氧化淀粉[M].中国化工行业标准 HG/T3933.北京:化学工业出版社,2007:17.

      [9] 张燕萍.变性淀粉制造与应用[M].第二版.北京:化学工业出版社,2007:266-267.

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