用玉米淀粉制备交联淀粉的工艺

吕晓晶（黑龙江林业职业技术学院，黑龙江牡丹江157011）



用玉米淀粉制备交联淀粉的工艺

吕晓晶
（黑龙江林业职业技术学院，黑龙江牡丹江157011）

摘要：以玉米淀粉为原料，以柠檬酸和乙酸酐为交联剂制取交联淀粉，通过反复试验研究了不同混合酸的用量、不同混合酸比例、不同反应时间、不同反应温度条件对交联淀粉交联效果的影响，最后采用正交试验优化了制备交联淀粉的工艺条件，为制备交联淀粉提出了新工艺。

关键词：玉米淀粉；交联淀粉；交联度

交联淀粉是一种变性淀粉，是淀粉分子中的醇羟基与含有二元或多元官能团的化学试剂起反应，形成二醚键或二酯键，使不同淀粉分子的羟基间联合起来呈现多维空间网状结构的淀粉衍生物。具有这种结构的交联淀粉的糊液粘度对加热、酸性条件和剪切力的影响具有高度的稳定性，因此实际应用十分广泛。在食品工业上，因其具有较高的冷冻和冻融稳定性，特别适于生产冷冻食品。在低温的条件下较长时间的冷冻或冻融，重复多次融化，食品仍然能够保持原来的组织结构，无变化。

1　材料与设备

1.1材料

玉米淀粉（一级）：北京市古松经贸有限公司；柠檬酸（分析纯）：天津市致远化学试剂有限公司；乙酸酐（分析纯）：深圳市宝安区新安丹旺化工商行；氢氧化钠（分析纯）：天津市天新精细化工研究所；盐酸（分析纯）：天津市光复精细化工研究所。

1.2设备

BPG-91B型电热恒温鼓风干燥箱：天津通利达器械厂；SHB-Ⅲ型循环水真空泵：上海博通化学科技有限公司；FA2004N型电子天平：杭州汇尔仪器设备有限公司；TG328A型分析天平：河北宏宇仪器设备有限公司；SS200型离心机：成都名驰仪器有限责任公司；THZ-82型水浴恒温振荡器：西安华辰乐天实验设备有限公司；LD-1000型微型粉碎机：长沙市长宏制药机械设备厂；PHS-25型酸度计：江苏江分电分析仪器有限公司。

2　步骤及结果分析

2.1交联淀粉的制备

用电子天平称取30 g玉米淀粉放在三角烧瓶中，加入蒸馏水将玉米淀粉配制成40 %的淀粉乳液，搅拌均匀，放水浴锅中预热5 min，用试纸测定pH并调节至9后，缓慢加入乙酸酐与柠檬酸的混合溶液，水浴振荡，在反应的过程中要保持整个化学反应体系pH的恒定。反应结束后，调节溶液pH至6.5，再进行抽滤，洗涤，干燥，粉碎，最后得到成品。

2.2交联度测定

用分析天平精确称取交联淀粉1 g，加入蒸馏水将称好的交联淀粉配成5 %的淀粉溶液，在85℃的水浴锅中用玻璃棒缓慢搅拌2 min后取出，冷却至室温，取10 mL倒在刻度离心管中，用离心机以4 000 r/min的转速离心2 min。以同样的操作测定上清液，读出毫升数（V）。

沉降积= 10 - V

式中：V为清液的体积，mL。

2.3单因素试验制备交联淀粉

以沉降积作为评价指标，分别选取不同的混合酸比例、混合酸用量、反应时间、反应温度进行实验。

2.3.1混合酸比例单因素试验

精确称取20 g玉米淀粉，配制成浓度为40 %的淀粉乳，调节pH至9，向其中加入相当于淀粉干重3 %的量的混合酸，在30℃条件下反应1 h，选1∶10、1∶20、1∶30、1∶40、1∶50、1∶60的柠檬酸与乙酸酐比例（g/mL），以沉降积为指标，确定最佳比例。

经试验得出：不同柠檬酸与乙酸酐比例对交联淀粉沉降积的影响结果如图1所示。

图1混合酸比例对交联淀粉沉降积的影响Fig.1 Effect of rate of mixed acid on SV of cross-linked starch

由图1可知，乙酸酐用量越多，沉降积越小，产品的交联度越高，当混合酸比例为1∶40（g/mL）时，交联度为最大值，继续增加混合酸比例，沉降积也随之增大，交联度开始降低。乙酸酐加入量减少时，混合酸酐生成不完全。故选取混合酸比例（柠檬酸∶乙酸酐）为1∶40（g/mL）。

2.3.2混合酸加入量的单因素试验

准确称取20 g玉米淀粉，配成浓度为40 %的淀粉乳，调节pH到9，选用柠檬酸与乙酸酐比例为1∶40，在30℃条件下反应1 h，混合酸加入量按占淀粉干重（%）选3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5、6.0，以沉降积为指标，确定最佳比例。

经试验得出：交联淀粉沉降积的影响结果如图2所示。

图2混合酸加入量对交联淀粉沉降积的影响Fig.2 Effect of addition of mixed acid on SV of cross-linked starch

由图2可知，混合酸加入量越多，沉降积越小，交联度越大变大。混合酸加入量达到4.5 %的时候，交联度值为最大。但当混合酸的加入量超过4.5 %之后继续增加时，交联度开始降低，沉降积增大。故选取最佳混合酸加入量为占淀粉干重的4.5 %。

2.3.3不同反应温度单因素试验

精确称量20g玉米淀粉，配成浓度为40%的淀粉乳，调节pH至9，加入4.5%的混合酸，比例1∶40（g/mL），反应时间为1 h，温度（℃）分别选择25、30、35、40、45、50，以沉降积为指标，确定最佳的反应温度。

经过试验得出：在不同的反应温度下，交联淀粉沉降积的结果如图3所示。

图3不同反应温度对交联淀粉沉降积的影响Fig.3 Effect of temperature on SV of cross-linked starch

由图3分析可知，反应温度低于淀粉糊化温度时，随温度的升高，沉降积逐渐减小，交联度逐渐增大。当反应温度达到35℃时，沉降积达到最小值4.0，而交联度则达到最大值。当反应温度超过35℃继续升高时，沉降积逐渐增大，交联度减小。因此我们采用35℃为最佳反应温度。

2.3.4不同反应时间单因素试验

准确称取20 g玉米淀粉，配成浓度为40 %的淀粉乳，调pH至9，加入4.5 %的混合酸，柠檬酸与乙酸酐比例1∶40（g/mL），温度35℃，时间（h）分别选1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5，以沉降积为指标来确定最佳反应时间。

经上述试验得出：不同的反应时间对交联淀粉沉降积的影响结果如图4所示。

由图4可知，随着反应时间的不断延长，混合酸与淀粉起反应的量逐渐增多，沉降积逐渐减小，交联度反而增大。在反应时间达到2.5 h时，交联度为最大值。当继续增加反应时间时，生成的淀粉酯开始分解，反应效率下降，沉降积增大，交联度减小。故取最佳反应时间2.5 h。

图4反应时间对交联淀粉沉降积的影响Fig.4 Effect of time on SV of cross-linked starch

2.3.5交联淀粉制备的正交试验

从混合酸比例、混合酸加入量、反应温度和反应时间4个因素中选取最佳方案，并以沉降积的量为实验考察指标，通过L9（43）正交试验，找出制备交联淀粉实验的最佳条件方案。正交试验方案及结果见表1～表2。由表中极差值R值可看出：在这4种因素中，混合酸的加入量对交联淀粉沉降积影响最大，其次为反应温度，影响最小的是混合酸比例，根据上表的统计结果计算得出最优水平为A3B3C2D2。由此确定制备交联淀粉的最佳反应条件为：混合酸加入量为5 %，混合酸比例是1∶50（g/mL），温度35℃，反应时间2.5 h。

表1交联淀粉试验各因素水平Table 1 Factor and level about cross-linked starch experiment

表2正交试验设计与结果Table 2 Design and results of the orthogonal experiments

3　结论

本文研究了制备交联淀粉的最佳工艺条件，结论如下：

1）在制备交联淀粉的过程中，混合酸的加入量对交联淀粉沉降积的影响最大，其次为反应温度，再次为反应时间和混合酸比例。

2）经试验验证和正交试验分析，确定了交联淀粉制备的最佳工艺条件为：混合酸加入量5 %，温度35℃，反应时间2.5 h，混合酸比例1∶50（g/mL）。

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Preparation of Crosslinked Starch With Corn Starch

LÜ Xiao-jing
（Heilongjiang Forestry Vocation Technical College，Mudanjiang 157011，Heilongjiang，China）

Abstract：Based on corn starch as raw material，citric acid and acetic anhydride as cross-linking agent for preparing crosslinked starch，through repeated experiments to study the effect of different mixed acid，mixed acid ratio，reaction time，reaction temperature on different cross -linked starch cross -linkingeffect，the preparation process of cross-linked starch optimization orthogonal test，for the preparation of cross-linked starch presents a new process.

Key words：corn starch；cross-linked starch；cross-linking degree

收稿日期：2014-05-30

作者简介：吕晓晶（1978—），女（汉），副教授，硕士研究生，研究方向：食品科学。

DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2016.03.034