在淀粉分子申引入羧甲基基團(tuán)得到羧甲基淀粉,許多性質(zhì)發(fā)生了變化，具有親水性強(qiáng)、常溫易 糊化、糊的粘度穩(wěn)定、透明度高、凝沉性好、凍融穩(wěn)定性好等優(yōu)點.適用干食品、醫(yī)藥、紡織、造紙.日 用化工等領(lǐng)域，作為增稠劑、穩(wěn)定劑、保水劑等，能改進(jìn)產(chǎn)品性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量.

羧甲基淀粉有幾種不同的制備方法如干法、水分散法和溶荊法等L“」]，不同方法制得的羧甲基 淀粉在性質(zhì)和用途方面存在差異.本文選擇乙醇溶劑法制取高粘度、高取代度及高純度的羧甲基淀 粉，做為食品及藥品等添加劑使用.關(guān)于玉米淀粉為原料制備羧甲基淀粉的研究報道較多>«.而 以馬鈴薯淀粉為原料制備羧甲基淀粉還未見詳緬報道,因此我們對馬鈴薯羧甲基淀粉的制備進(jìn)行 了洋細(xì)研究.研究結(jié)果將為改善馬鈴薯淀粉的性能，拓寬其應(yīng)用范圍，提高產(chǎn)品的附加值提供一定 的理論依據(jù).

2實驗儀器

水浴S蕩器:HZS—H型，哈爾濱東聯(lián)電子技術(shù)開發(fā)有限公司.

真空干燥箱:ZK_82B型.上海市實驗儀器總廠.

旋轉(zhuǎn)粘度計:NDj—SS型，上海天平儀器廠，

恒溫水槽:HWC. — S1型，上海天平儀器廠.

酸度計:PHS—25型，上海雷磁儀器廠.分析天平:TG—32S型，湘儀天平儀器廠.

紅外分光光度計:IR—435型，日本島津.

核磁共振儀:unhy4〇0 NMR,美國瓦里安公司.

1-3測定方法

粘度測定:按照GB] SJ04—8S用旋轉(zhuǎn)粘度計測定.

取代度；按照12093—沾用硫酸銅沉淀法測定.

1-4制備原理

利用淀粉分子葡萄糖殘基上第六、第二、第三碳原子的羥基所具有的鰱化反應(yīng)能力，使淀粉與 一氣乙酸在氫氧化鈉的堿性環(huán)境中發(fā)生分子親核取代反反應(yīng)歷程為；

R—OH~f NaOH-»R—ONa 十 H2()⑴

ClCH;,COOH4NaOH^ClCH2COONa+H.,0(2)

R-ONa+ClCH,COONa—R-OCH;CO0Na+NaCi(3)

由！1)、（2)、（3)可得：

R-OH-2NaOH-J ClCH,COOH^R-C^CH,COONK+NaCl-2H,0 R在此表示淀粉中葡萄糖殘基(CSH504).

1-5實驗方法

采用乙醇作溶劑，按一定的物料比例，將乙醇、氣乙酸、氫氧化鈉及馬鈴籍淀粉分別加入反應(yīng)器 中，充分?jǐn)噭蚝笠迫撕銤袼≌鹗幤鲀?nèi)，待物料升溫至反應(yīng)溫度,保溫進(jìn)行反應(yīng).反應(yīng)結(jié)束后，加人 冰乙酸，中和到pH為7.0,減壓過濾，洗滌，真空干燥，得到粉末狀的羧甲基淀粉產(chǎn)品.

2結(jié)果與討論

^■1各反應(yīng)條件對馬鈴蓁淀粉羧甲基化的影響

2.1.1乙醉溶液濃度對羧甲基化的影響

2. 1.；

■

固定反應(yīng)溫度為40’C,氫氧化鈉用量為8 g,馬鈴薯淀粉用量為1S. 2 g,氣乙酸為9. 5 g,乙醇 溶液體積為50 mL，乙醇濃度為&% — 85%(計入淀粉水分）,反應(yīng)時間為60 min,反應(yīng)后對產(chǎn)品的 括度進(jìn)行分析，結(jié)果如圖1所示.

固定乙醇溶液濃度為72%,取乙醇溶液體積為40—如tnL,其他反應(yīng)條件同2. 1.〗時進(jìn)行反 應(yīng)，對產(chǎn)品粘度進(jìn)行分析，結(jié)果如圖2所示.

2.1.3氬氣化鈉用量對羧甲基化的影響

99.5 i〇 li 12

氣乙酸.用踅/g

固定乙醇溶液的濃度為72%，取1氧化鈉用量為5. 5 —12. 5 g,其它的條件同2.1.1反應(yīng)，對 產(chǎn)品粘度進(jìn)行分析，結(jié)果如圖3所示.

圍3 «氣化鈉用置對粘度的影響囹4氣乙酸用曩對粘度的彬響

2, 1, 4氣乙酸用量對狻甲基化的影響

固定氫氧化鈉的用量為&5 g,乙醇溶液濃度為72%,取氣乙酸用量6.5—12.5心苒它條件同 2. 1. 1時進(jìn)行反應(yīng)，對產(chǎn)品粘度迸行分析，結(jié)果如圖4所示- 2. 1. 5反應(yīng)溫度對羧甲基化的影響

固定乙醇溶液濃度為72%,取溫度變化范圍從30C_60'C,每隔5'C進(jìn)行一次反應(yīng)，其它條件 同2.1. 1時進(jìn)行反應(yīng)*對產(chǎn)品粘度進(jìn)行分折，結(jié)果如圖5所示.

圖5反應(yīng)溫度對粘度的彩響圖6反應(yīng)時間對粘度的影晌

2, 1, 6反應(yīng)時間對羧甲基化的影響

固定乙醇溶液濃度為72%,取反應(yīng)時間為30—160min，其它條件同2, 1, 1時進(jìn)行反應(yīng)，對產(chǎn)品 粘度進(jìn)行分析，結(jié)果圖6所示.

2.2最隹反應(yīng)條件的確定

根據(jù)以上單個因素變量的討論，以粘度為指標(biāo)，確定正交試驗的因素與水平.

表]正交試驗的因素與水平

水平 -因索

A/gB/ga%D/mLE/minF ./ C

1&86750SO45

二9.58.57255100

31097?6011055

表中：A•表示氣乙酸用景出.表示氯氧化鈉用g;c.表尕乙酴溶液濃度：

a表示乙醇溶液體積;E.表示反應(yīng)吋間;F-表示反應(yīng)溫度

選用正交表交實驗結(jié)果見表2. 

實驗號

因

素

A (乙酸）B (氮氧化鈉）C〔濃度）D (體積）S (時間）F (溫度）

粘度/mPa，S

0023456700

-■ - • 11 1 ti 1 4—B tM ft

lIlI3397

22223210

33332088

]2234800

233)2774

31t22151

21323S65

32\32494

13213304

332221S2

Ii333522

221I3335

23134395

31211901

J2322961

32311964

13122868

21234426

k'k!k1

3 8 2

r7s9s9

3 9 5 0 6 6

066782

20852 19262 18640 16675 22005 18764 丨邾 23 17237 12780 17954 〖7174 21725

 

k2955.73433.8347533210,33112.32779.2

3163.72794.S3667.53127J3303.82872.8

k,3153.53044.221302992.32862.33620.8

R2086391537.5218441.5841.6

由極差分析可知各因素對產(chǎn)品粘度影響順序為：乙醇濃度>溫度>氫氧化鈉用量>反應(yīng)時間 >乙醇溶劑體積>氯乙酸用1.最佳的反應(yīng)條件為t在淀粉用量為1匕2 g時，氫氧化鈉用童8 g,氣 乙駿用貴為9, 5心乙醇濃度為67%,乙醇溶液體積為55 mL,反應(yīng)時間100 mi…反應(yīng)溫度為55 C.

3結(jié)構(gòu)分析

3.1馬鈴著羧甲基淀粉的紅外光譜分析

波數(shù)/enr’5化學(xué)位移

SI 7馬鈴薯淀粉及羧甲基淀粉的紅外光譜圖圖8馬鈴著羧甲基淀粉(RS = 0.39)的400MHzNMR譜圖

紅外光譜的上部曲線是馬鈴薯淀粉，下部曲線是羧甲基淀粉，兩者都有一OH的特征吸收峰, 竣甲基化^^_75(乂奶'850^-1和咖cm—1處有淀粉和纖維素的特征吸收峰外，在而0 — 

ilSOOoiT1處發(fā)現(xiàn)有醚鍵的吸收峰，在1300— 1600cirrL處出現(xiàn)--C00-1鹽的特征吸收峰，證明產(chǎn)物 為馬鈴薯羧甲基淀粉.

3.2馬鈴薯羧甲基淀粉的核磁共振氫譜分祈

NMR譜中，在化學(xué)位移3.G0—4.15X10_S出現(xiàn)的特征吸收峰是C:2 —&上的質(zhì)子峰，取代基 —CH2CO(〕Na的質(zhì)子引起的特征峰在LIS—4. 60X10—,1.60—5.60X10—6是0,上的質(zhì)子峰由 NMR譜證明了產(chǎn)物為馬鈴薯羧甲基淀粉.

4結(jié)論

可以用馬鈴薯淀粉為原料，制備出在常溫下即能糊化，糊的凝沉性好、凍融穩(wěn)定性好，透明度 高及粘度大的羧甲基淀粉鈉產(chǎn)品+

4.2用馬鈴薯淀粉制取馬鈴薯羧甲基淀粉的最佳實驗條件是:在淀粉用量為iSjg時，氫氧化鈉 用量8 g,氣乙酸用量9. 5 g,乙醇溶液濃度67%，乙諄溶液陣積55 mL,反應(yīng)溫度55'C.反應(yīng)時間 lOOmin.