马铃薯辛烯基琥珀酸淀粉酯的制备工艺研究
摘 要：以马铃薯淀粉为原料，辛烯基琥珀酸酐为亲核试剂，水相法制备辛烯基琥珀酸淀粉酯，以取代度为衡量指标，利用单因素试验与正交试验结合方法对影响它的主要因素进行分析，得出结论。
关键词：马铃薯淀粉；辛烯基琥珀酸淀粉酯；取代度
中图分类号：TS23 文献标识码：A辛烯基琥珀酸淀粉酯的商品名为纯胶，是一种特殊的食用变性淀粉。我国在1997年批准该产品作为食品添加剂在食品上使用，2001年又批准扩大了该产品在食品中的使用范围，用量根据需求添加，无需控制。由于在亲水性的淀粉分子上结合了疏水性的基团，这类变性淀粉就具有了表面活性，因而能在稳定油/水的乳浊液上具有特殊的作用，是其他产品所无法取代的一类新型的食品乳化剂和增稠剂。
1材料与方法
1.1材料与设备
1.1.1材料
马铃薯淀粉，黑龙江北大荒斯达奇生物科技有限公司；辛烯基琥珀酸酐（OSA），杭州中香化学有限公司；无水乙醇、氢氧化钠、盐酸均为分析纯。
1.1.2设备
SE402F电子天平，奥豪斯公司；DGG-9030型电热恒温鼓风干燥箱，上海森信实验仪器有限公司；JJ-I精密增力电动搅拌器，金坛市双捷实验仪器厂；XMTD数字调节仪，余姚市亚星仪器仪表有限公司；78-1磁力加热搅拌器，江苏金坛市双捷实验仪器厂；PHS-3C型pH计，上海虹益仪器仪表有限公司；SHZ-(III)循环水式真空泵，巩义市予华仪器有限责任公司。
1.2试验方法
1.2.1马铃薯辛烯基琥珀酸淀粉酯湿法制备方法
将马铃薯淀粉加入到蒸馏水中配置成40%的均匀的淀粉乳，然后将其倒入四通烧瓶中，在35℃下保持不断搅拌，滴入3%的NaOH溶液调pH值，再缓慢滴入用95%乙醇稀释5倍的辛烯基琥珀酸酐，用3%的NaOH和3%的HCL保持反应的pH值，辛烯基琥珀酸酐在规定时间内加完，反应过程温度保持在35℃，待反应结束后用3%的HCL调pH至6.5终止反应。用70%的乙醇反复洗涤，过滤， 干燥，筛分，成品。
1.2.2取代度的测定方法
称2g（干基）样品置于250mL烧杯中，用无水乙醇润湿，加30mL2mol/L盐酸-95%乙醇（v/v=1:2）溶液磁力搅拌30min（酸化）后加50mL95%乙醇继续搅拌10min。将样品倒入砂芯漏斗抽滤，用95%乙醇洗涤至无Cl-离子(用硝酸银检验)。将样品在50℃下烘1h，再在130℃烘干40min，称取纯净样品1g，加150mL超纯水于250ml锥形瓶中，沸水浴加热至溶液澄清，加2滴酚酞(1%)，趁热用0.1mol/L NaOH滴定至终点，并根据公式计算取代度。同时用原淀粉做空白试验。
取代度（DS）=A=
162.4:葡萄糖残基摩尔质量，g/mol；210:辛烯基琥珀酸酐摩尔质量，g/mol；
A：每克辛烯基琥珀酸淀粉酯所耗用的标准NaOH的物质的量，mol；
C:NaOH标准溶液摩尔浓度，mol/L;
V：样品滴定所耗用NaOH标准溶液体积，ml；W:样品质量，g.
2结果与讨论
2.1反应pH值对取代度的影响
由图1可以看出pH值在7.5时，马铃薯辛烯基琥珀酸淀粉酯有最大的取代度，这是由于pH值过低，淀粉上的羟基还没有活化，以至于酯化反应速率低；而pH值偏大时，易发生辛烯基琥珀酸酐与辛烯基琥珀酸淀粉酯水解的副反应，从而导致反应效率降低。
2.2酸酐添加量对取代度的影响
由图2可知，酸酐添加量在0-3%的范围内，随着酸酐添加量的提高，取代度大幅度增大，但是由3%增大至4%时，取代度不再增大，这是因为OSA本身为油状物,而反应体系是水相，OSA要与淀粉分子进行反应，必须充分分散于淀粉乳中，即使酸酐添加量增大，OSA也不易进入淀粉颗粒内部，OSA用量过高不但增加成本，且过量的OSA存于淀粉乳中，增加了清洗困难。
2.3酸酐滴加时间对取代度的影响
由图3可知，固定的酸酐添加量在1.5h内添加完取代度最大，这是因为，添加速度过慢，体系的反应物浓度过低，碰撞几率过小，不利用酯化反应的进行，如果添加速度过快，一个是反应的pH值不好控制，一个是高的OSA处理量在短时间内不能充分反应，因而不利于反应。因此添加时间选在1.5h比较合适。
2.4反应时间对取代度的影响
由图4可知，在一定范围内随着反应时间的延长取代度逐渐增加，但是反应4h后，取代度不再上升，这是因为在反应的初始阶段以酯化反应为主导，但是随着反应的进行，由于酯化和水解反应使酸酐耗尽，再延长反应时间，淀粉酯侧链酯键的水解反应则占主导，反应时间越长，酯键的水解程度越大，从而出现取代度下降。因此反应时间选在4h比较合适。
2.5取代度的正交实验结果
对以上的4个因素：反应pH值、酸酐添加量、酸酐滴加时间、反应时间，各选取3个水平，采用L9(34)作正交试验，试验结果见表1。
表1 L9(34)正交实验结果
由表1极差R可知，B＞D＞A＞C，说明酸酐添加量对取代度的影响最大，其次依次是反应时间、反应pH值、酸酐滴加时间。根据试验结果，选择最佳因素水平为A2 B3 C3 D2。
结论
根据以上实验结果分析可知，采用马铃薯淀粉为原料，水相法制备辛烯基琥珀酸淀粉酯，通过单因素试验和正交试验，考虑各因素对取代度的影响，最佳制备工艺为：pH值7.5、酸酐添加量为4%、酸酐滴加时间为2h、反应时间为4h。
参考文献
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