低取代度木薯淀粉醋酸酯的制备及理化性质的研究_高静

Table 2 Results of orthogonal experiment
准溶液所相当的乙酰基的质量，g；W1 为样品质量，g；W2 为
因素
试验结果
空白样质量，g。
1.2.3 淀粉的粘度性质 称取适量淀粉样品，加入蒸馏水配制成质量分数
为 6%的淀粉乳 460 g，混合均匀后置于布拉本德粘度 仪的测量杯中，从 30℃开始升温，升温速率为 1.5 ℃/min，升温到 95 ℃后保温 30 min，以 1.5 ℃/min 的 速率冷却到 50 ℃，保温 30 min，得到一条粘度随时 间和温度连续变化的布拉本德粘度曲线。 1.2.4 冻融稳定性的测定[3]
GAO Jing, LUO Zhi-gang, DONG Hua-zhuang, TU Ya-jun, WANG Min-ni （Light Industry and Food College, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China）
481
481
349 570 543
-132
-27
221
9
0.0655 56.6 63.9
432
432
295 498 470
-137
-28
203
4
0.0733 55.6 64.9
428
428
316 502 497
-112
-5
186
3
0.0937 53.8 63.0
513
513
374 552 569
-139
Modern Food Science and Technology 表 3 木薯淀粉醋酸酯的粘度曲线特征值
2008, Vol.24, No.8
Table 3 Characteristic values of the viscosity curve of cassava acetate starch
5 30 8.5 9
1
3.04 0.1180 79.81
百度文库
6 30 9.0 3
2
0.94 0.0357 74.46
7 35 8.0 9
2
2.60 0.1005 67.95
8 35 8.5 3
3
0.80 0.0304 63.28
9 35 9.0 6
1
1.71 0.0655 67.33
K1 203.11 204.85 199.28 208.68 K2 229.63 221.26 220.86 220.58 K3 198.56 210.54 205.83 202.04 R 31.07 16.41 21.58 18.54
化。用蒸馏水冲洗碘量瓶的塞子及瓶壁，再将已皂化 分别计算各条件下的乙酰基含量、取代度、反应效率，
过的含过量碱的溶液，用 0.5 mol/L 盐酸标准溶液滴定 列正交试验结果表（表 2)，并对正交实验结果以反应
过量的碱至红色消失即为终点，体积为 V1(mL)。空白 试验：准确称取绝干的原淀粉 5.00 g，测定步骤与上
准确称取 5.00 g(绝干)样品于 250 mL 碘量瓶中，
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Modern Food Science and Technology
2008, Vol.24, No.8
加入 50 mL 蒸馏水混匀，再加 3 滴 1％酚酞指示剂， Starch-O-Na+之间的碰撞概率密切相关，淀粉颗粒的溶
实验结果表明，木薯淀粉醋酸酯的最佳工艺条件
1.2.5 透明度的测定[4] 样品用蒸馏水调成 1%的淀粉乳，取 50 mL 放入
为 A2C2D2B2，即温度 30 ℃、pH 为 8.5、醋酸酐用量 为 6%、反应时间为 2 h。反应温度对淀粉醋酸酯的生
100 mL 烧杯中，置于沸水浴中加热搅拌 15 min，并保 成影响最大，醋酸酐用量次之，然后是反应时间，反
关键词：木薯淀粉；醋酸酐；酯化 中图分类号：TS235.2；文献标识码：A；文章篇号:1673-9078(2008)08-0756-04
Study on Preparation and Properties of Cassava Acetate Starch with Low
Degree of Substitution
收稿日期：2008-03-31
基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金（20070561078）、广东省产学
研结合项目（2007B090400003）、2007 国家大学生创新性实验项目
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1 材料与方法
1.1 材料与仪器 木薯淀粉：广西南宁市银麦粉业公司；醋酸酐：
分析纯，广东汕头市西陇化工厂；Brabender 黏度计： Viscograph-E，德国 Brabender 公司；酸度计：PHS-3C， 上海雷磁仪器厂；低速台式离心机：TDL-5-A，上海 安亭科学仪器厂；分光光度计：721, 上海菁华科技仪 器有限公司；超级恒温水浴器：CS501, 上海锦屏食品 仪表有限公司通州分公司；旋涡混合器：XW-80A， 上海精科实业有限公司。 1.2 方法 1.2.1 木薯淀粉醋酸酯的制备
样品 原淀粉
取代度 0
GT/℃ PT/℃ 61.9 70.1
PK/BU 517
A/BU 517
B/BU 272
C/BU 511
D/BU 474
B-A/BU -245
D-C/BU -37
C-B/BU 239
1
0.0296 59.0 66.6
501
501
323 573 530
-675
-43
250
6
0.0357 58.0 68.9
17
178
其中：起糊温度 GT：淀粉粘度开始上升时的温度，比淀粉实际开始糊化时的温度略高；值粘度 PK：在升温和 95 ℃保温期间达
到的最高粘度值；峰值温度 PT：淀粉处于峰值粘度时的温度；A：升温到 95 ℃时的粘度值，该值与 PK 的差别表示糊化的难易，差
别大则表示淀粉易于糊化；B：糊液在 95 ℃保温 45 min 后的粘度值，它与 A 粘度值的差别反映出糊的热粘度稳定性。（B-A）的值越
A
=
⎜⎜⎝⎛
V2 W2
−
V1 W1
⎟⎟⎠⎞ M
× 0.043
× 100
1
25
8.0
3
1
2
30
8.5
6
2
式中，A 为乙酰基含量，％；V1 为样品消耗的盐酸体积，
3
35
9.0
9
3
mL；V2 为空白原料淀粉消耗的盐酸体积，mL；M 为盐酸标准
表 2 正交试验结果和分析
溶液浓度，mol/L；0.043 为与 1 mL 浓度为 1.000 mol/L 盐酸标
混匀后用 0.1 mol/L 氢氧化钠溶液滴至呈微红色不消 胀和酯化反应均需要一定的时间，温度过高不利于淀
失为终点，再加入 25 mL 0.5 mol/L 氢氧化钠标准溶 粉分子对氢氧化钠的吸附和活性中心 Starch-O-Na+的
液，放在 HY-4 调速振荡器上机械振荡 60 min 进行皂 形成。设计醋酸酯淀粉正交实验的因素水平表（表 1），
2.1 正交实验结果分析
醋酸酐用量的增加发生反应的有效碰撞增加，从而引
反应过程中，醋酸酐和生成的淀粉醋酸酯会受碱 起变性淀粉取代基含量的增加和反应效率的提高。
的 作 用 发 生 水 解 ， 醋 酸 酐 的 用 量 与 活 性 中 心 2.2 淀粉醋酸酯的性质研究
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2.2.1 淀粉醋酸酯的粘度曲线特征值
淀粉的冻融稳定性可以用析水率来反映，析水率 越低，冻融稳定性越好，反之越差。将样品用蒸馏水 调成 5%的淀粉乳，在沸水浴中加热 20 min，冷却至 室温，置于-20~-15 ℃的冰箱中冷冻，24 h 后取出，自 然解冻，在 3000 r/min 条件下离心 20 min，弃去上清 液，称取沉淀物质量，计算析水率。
将木薯淀粉配成 35%的淀粉乳，醋酸酐用量 3%、 6%、9％，反应温度 25 ℃、30 ℃、35 ℃,反应时间 1 h、 2 h、3 h，在反应过程中用 3%的氢氧化钠溶液把反应 体系 pH 值控制在相应的值。反应完毕，用 0.5 mol/L 盐酸调整 pH 至 6.5，抽滤、充分洗涤滤饼、干燥、粉 碎、过筛（100 目），即得到木薯醋酸酯淀粉。 1.2.2 乙酰基含量的测定[2]
效率为考核指标进行极差分析（表 3）。
表 1 正交实验的因素水平
述相同。记录消耗 0.5 mol/L 盐酸标准溶液的体积为
Table 1 Factorial levels of orthogonal experiment
V2(mL)。 淀粉醋酸酯的乙酰基含量按下式计算：
因素 水平
A 温度/℃ B pH C 酸酐用量/% D 时间/h
大，则糊的热稳定性越差；C：糊温度降低到 50 ℃时的粘度值，该值与 B 点的粘度值的差别表示糊的凝胶性的强弱，（C-B）的值越
持原有体积。然后冷却至室温，用 1 cm 比色皿在 620 应 pH 影响相对最小。反应活性中心随着温度的升高
nm 波长下，以蒸馏水为空白，以蒸馏水的透光率为 而逐渐生成，因此反应效率随着反应温度的升高而增
100%，测定淀粉糊的透光率。
加；但是淀粉颗粒的酯化反应是放热反应，温度过高
2 结果与讨论
不利于淀粉分子对氢氧化钠的吸附和活性中心 Starch-O-Na+的形成，从而引起反应效率的下降。同时，
Abstract: Effects of the key factors on the esterification of cassava starch were studied and the properties including viscosity, freeze-thaw stability and transparency of the esterified starch were also studied. Orthogonal tests showed that, for the preparation of esterified denatured starch with low degree of substitution, the optimum reaction temperature, pH value, anhydride dosage and reaction time were 30℃, 8.5, 6% and 2 h, respectively.
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低取代度木薯淀粉醋酸酯的制备及理化性质的研究
高静，罗志刚，董华壮，涂雅俊，王敏妮 （华南理工大学轻工与食品学院，广东 广州 510640）
摘要：本文以木薯淀粉为原料，研究反应温度、反应 pH 值、醋酸酐用量和反应时间对淀粉酯化反应效率的影响，并对淀粉醋酸 酯的黏度性质、冻融稳定性、透明度等主要性质进行了研究。通过正交试验确定了低取代度醋酸酯淀粉的最佳工艺条件为：温度 30 ℃、 pH 为 8.5、醋酸酐用量 6%、反应时间为 2 h。
Key words: cassava starch; acetic anhydride: esterfication
淀粉是一类天然高分子化合物，因其具有来源广 泛、价格低廉、环境污染小等特点被广泛应用于食品、 造纸、纺织等工业。但是，随着工业生产技术的快速 发展，原淀粉在某些领域的应用中已有明显缺陷，如 现代食品加工工艺中的高温杀菌、机械搅拌、泵送均 要求辅料淀粉具有耐热和抗剪切力的稳定性；冷藏食 品则要求糊化后的淀粉不易凝沉，而具有很强的亲水 性；偏酸性食品要求淀粉在酸性条件下有较强的耐酸 稳定性等，这些是一般原淀粉无法提供的。经衍生后 形成的变性淀粉具有在高温、高剪切力和低 pH 下保 持较高黏度稳定性和提高淀粉糊透明度、乳化性的优 点。淀粉醋酸酯黏度稳定性好、透明度高、糊化温度 低、抗冷冻性能好，是理想的食品增稠剂和稳定剂。 美国食品药物管理局(FDA) 法案规定，乙酰基含量在 2.5％以下的醋酸酯淀粉才可用在食品加工中[1]。因此， 本文以反应效率为考核指标，探讨了用于食品工业的 低取代度木薯醋酸酯淀粉的制备工艺并对其性质进了 行研究。
析水率(％)＝(糊重－沉淀物重)/糊重×100
样品 A
B
C
乙酰基
反应效
D
取代度
含量/%
率/%
1 25 8.0 3
1
0.78 0.0296 61.54
2 25 8.5 6
2
1.98 0.0761 78.17
3 25 9.0 9
3
2.43 0.0937 63.40
4 30 8.0 6
3
1.91 0.0733 75.36