淀粉疏水改性基团分布及其构效关系

发布时间：2020-09-21 20:44

　　以辛烯基琥珀酸淀粉酯(OS-Starch)为研究对象,针对目前淀粉疏水改性反应效率低、取代基团在淀粉颗粒中分布不均等问题。研究了相转移催化剂和高速剪切搅拌强化淀粉疏水改性。利用激光共聚焦显微镜(CLSM),红外光谱(FT-IR),表面糊化和酶解等方法考查变性淀粉取代基团分布情况,对淀粉酯的糊化特性,乳化性及流动性进行研究,并推导出了结构和性质之间的构效关系。为了研究OS基团在A-,B-晶型淀粉中的分布情况,制备了取代度相近的玉米及马铃薯淀粉酯。通过CLSM观察可知,OS基团在整个颗粒均有分布,且集中在外围,但OS基团在玉米淀粉酯颗粒中分布更均匀。对表面糊化后剩余颗粒进行取代度(DS)及FT-IR检测发现,相同糊化程度下,玉米淀粉酯的取代度变化小于马铃薯淀粉酯。经过50%糊化后,玉米淀粉酯剩余颗粒的红外吸收峰强度明显高于马铃薯淀粉酯剩余颗粒。上述结果说明,OS基团在玉米淀粉颗粒中分布较为均匀。研究相转移催化剂对淀粉疏水改性的影响,选取了四种不同的催化剂。研究表明:与对照样相比,加入不同催化剂均能提高反应效率。当反应体系中加入脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)时,疏水性淀粉的取代度(DS)和反应效率(RE)达到最大值,分别为0.0195和84.05%。进一步研究表明,AEO可以与金属阳离子络合,在反应过程中,一部分Na OH与淀粉反应形成淀粉氧负离子,另一部分与AEO结合形成络合物。络合物与淀粉氧负离子结合后,一起进入到油相与OSA发生反应后,释放到水相中,从而继续催化酯化反应。将马铃薯淀粉分成三种颗粒大小不同的组份:大于30μm;30-15μm;小于15μm,研究其结构差异以及对淀粉疏水改性和流动性的影响。结果表明,原马铃薯淀粉,大颗粒,小颗粒的表面积平均粒径分别是37.62μm、42.37μm、11.46μm。大颗粒马铃薯淀粉表面光滑,结构致密,双折射强度较强,结晶度高,且呈B型结晶型;而小颗粒淀粉出现了破损了,结构较疏松,双折射强度减弱,结晶度低,属于A型结晶。由于小颗粒淀粉的比表面积大,同一反应体系中,与OSA反应的效率更高,且基团分布更加均匀。大颗粒淀粉呈椭圆片状,颗粒间接触面积大,流动性比小颗粒马铃薯淀粉差。以高速剪切搅拌用于强化OS淀粉的制备。研究高速剪切强化对淀粉和OS淀粉的理化性质的影响。结果表明,随着转速的增加,淀粉的热稳定性和凝沉性都得到改善,结晶结构有所破坏,吸热焓值降低。高速剪切搅拌能提高淀粉疏水酯化改性的反应效率,3当转速为10000 r/min,DS从0.0182提高到0.0202,RE从78.45%升高至87.07%。高速剪切搅拌提高了淀粉酯糊化后的透明度及冻融稳定性。通过CLSM和β-淀粉酶酶解结合色谱、核磁共振光谱分析了OS基团在颗粒水平和分子水平的分布。结果表明,经高速剪切制备的样品基团分布较均匀,且在支链淀粉的支叉部位和非还原性尾端均有分布。与对照样,高速剪切制备的样品糊的透明及保水性好,老化率低,且制备的乳液稳定性好。
【学位单位】：华南理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TS235

【参考文献】