超声辅助TEMPO催化制备氧化淀粉及其结构与性质分析

发布时间：2020-07-09 19:29

【摘要】：本文以绿豆淀粉为原料,次氯酸钠为氧化剂,TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物)为催化剂,探索TEMPO催化氧化法制备氧化淀粉,优化工艺参数,探究不同超声频率对淀粉氧化的影响,并对其结构性质进行分析,淀粉经超声处理后,在保持原来改性淀粉的特性外,显著的降低了其粒径大小。论文为氧化淀粉制备提供新的方法,为绿豆精深加工提供新思路。通过正交设计优化工艺参数,确定TEMPO添加量为0.1%,在氧化绿豆淀粉的实验中,最佳工艺条件为:氧化剂用量摩尔比1.5:1、反应pH 8.5±0.5、反应时间90 min、反应温度10℃;选择正交优化的最佳工艺条件制备超声辅助氧化淀粉,固定超声功率为500 W,选择超声频率25 KHz、45 KHz、53 KHz,考察超声处理对氧化淀粉制备的影响,结果表明:超声频率25 KHz时,淀粉氧化度最高。扫描电镜结果显示,原淀粉表面光滑平整,结构完整,氧化淀粉颗粒破碎减小,表面出现较多孔洞及凹陷;红外光谱结果显示,氧化淀粉在1610 cm~(-1)左右出现了明显的羧基吸收峰,说明淀粉被成功氧化;X-射线衍射结果显示,氧化淀粉与原淀粉的X-射线衍射图相似,说明氧化不足以使其晶型改变;氧化淀粉焓值升高,说明淀粉结晶结构不易被破坏;淀粉经氧化后,与原淀粉相比,氧化淀粉黏度明显降低,粒度减小,且超声辅助使其粒度更小,氧化淀粉溶解度、透光率增加,带电荷量增加,氧化淀粉的优良性质有利于提高其生物利用度。
【学位授予单位】：渤海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O643.36;TS231
【图文】：

淀粉氧化,氧化剂,添加量,用量

渤海大学硕士学位论文度随着氧化剂用量（基于葡萄糖单元的摩尔含量）的增加而增加，当氧 1:1 增加到 1.5:1 时，氧化度含量从 27.88 %提高到 51.08 %，增加了 8用量继续增加时，氧化度无明显改变。此外，次氯酸用量太大，淀粉氧和 C3 氧化、降解成小分子的比例加大。因此，次氯酸钠用量在摩尔比。，从图 2-1 还可以看出，氧化淀粉得率随氧化剂用量的增加呈下降趋势过 1.5:1 时，氧化淀粉的得率下降，原因可能是氧化剂用量过大，淀粉时，淀粉的团粒结构被破坏，淀粉氧化降解成小分子的量增加。因此，制在摩尔比 1.5:1 左右较为合适。

淀粉氧化,反应时间,氧化反应,氧化度

图 2-2 反应 pH 对淀粉氧化度及得率的影响Fig. 2-2 The effect of reactive pH on starch oxidation and yield 2-2 还可以看出，反应介质的 pH 值对反应速率也有很大影响，在强碱性带有负电荷的淀粉钠，数量随 pH 值的升高而增加；同时，次氯酸钠主带有负电荷，相互间的排斥作用影响了氧化反应。由于此时氧化剂主要弱于次氯酸分子，因此减缓了氧化反应的速率，而且反应介质的碱性增解也加剧，导致氧化淀粉的得率下降，因此，pH 值的提高会限制氧化反性条件下，淀粉以中性形式存在，反应速度较快。所以 TEMPO 共氧化的 pH 值以 8.5±0.5 为宜。反应时间对淀粉氧化度及得率的影响氧化反应过程中 TEMPO 添加量 0.1 %，反应温度 10 ℃，氧化剂添加量±0.5 左右，探讨反应时间对淀粉氧化度及得率的影响。时间对淀粉氧化度及得率的影响如图 2-3 所示，从图 2-3 可以看出，反程度有很大的影响，随着反应时间的延长，氧化淀粉的氧化度增大，在 9氧化度达到最大值 51.08 %，而当反应时间继续增加，羧基含量基本不

淀粉氧化,反应时间,添加量

图 2-3 反应时间对淀粉氧化度及得率的影响Fig. 2-3 The effect of reaction time on starch oxidation and yield应温度对淀粉氧化度及得率的影响氧化反应过程中 TEMPO 添加量 0.1 %，反应时间 90 min，氧化剂添加量8.5±0.5，探讨反应温度对淀粉氧化度及得率的影响。

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